高分子材料在汽車行業(yè)中的應(yīng)用

1、高分子材料在汽車行業(yè)中的應(yīng)用第1頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四高分子材料亮相車展 第2頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四第3頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四高分子材料在汽車行業(yè)中的應(yīng)用 高分子材料汽車應(yīng)用現(xiàn)狀 汽車用塑料主要特點(diǎn) 汽車用塑料制品與材料 汽車常用塑料的具體性能與用途 第4頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四高分子材料汽車應(yīng)用現(xiàn)狀近30 多年來(lái)，國(guó)際上汽車塑料的用量在不斷增加，平均每輛車上塑料的用量從20世紀(jì)70 年代初的50-60kg 已發(fā)展到目前的150kg，而且增長(zhǎng)還在繼續(xù)。在

2、日本、美國(guó)和歐洲等發(fā)達(dá)國(guó)家中，每輛轎車平均使用塑料已超過(guò)150kg，占汽車總重量的10%。汽車塑料中用量最大的通用塑料品種是聚丙烯（PP）、ABS 樹(shù)脂、聚氯乙烯（PVC）和聚乙烯（PE）。很明顯，聚烯烴材料構(gòu)成了汽車主要的塑料件，而且這種趨勢(shì)在今后將會(huì)越來(lái)越明顯。第5頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四我國(guó)不同車型塑料用量 分類塑料用量（Kg/輛）塑料占全車材料的百分比（） 轎車34.652t載貨汽車27.71.544t載貨汽車22.50.410t載貨汽車25.80.32我國(guó)汽車塑料制品發(fā)展現(xiàn)狀第6頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四我國(guó)汽車塑料制

3、品發(fā)展現(xiàn)狀我國(guó)汽車中塑料件在各使用部位所占的百分比車型內(nèi)飾件（）外裝件（）機(jī)能結(jié)構(gòu)件（）天津TJ13352.31.546.2南京NJ13157.68.234.2國(guó)外小轎車40.934.524.6第7頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四如圖為福特公司CFRP實(shí)驗(yàn)車中復(fù)合纖維材料的結(jié)構(gòu)圖 第8頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四汽車用塑料主要特點(diǎn)高分子汽車材料就其自身化學(xué)性質(zhì)分析，在組成上，材料內(nèi)部高分子鏈間的范德華力遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)一般分子，賦予了高分子材料以強(qiáng)度，這就是高分子材料能作為結(jié)構(gòu)材料使用的根本原因，而起這一特性，恰好符合汽車對(duì)于車體材料安全性的考慮

4、。由于化學(xué)性質(zhì)的特殊，高分子材料其化學(xué)上的可變性就決定了其強(qiáng)大的適應(yīng)性，從而能夠滿足汽車行業(yè)對(duì)于多方面的不同要求。高分子汽車材料外在特點(diǎn)主要表現(xiàn)為重量輕、有良好的外觀裝飾效果、有多種實(shí)際應(yīng)用功能、容易加工成型、節(jié)約能源，可持續(xù)利用等各方面，主要特點(diǎn)如下。第9頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四、重量輕；高分子汽車材料最突出的優(yōu)點(diǎn)之一就是具有輕質(zhì)高強(qiáng)度的特性。由于各種塑料的平均比重只有一般普通鋼材的15-20%，也比一般木材輕。這一特點(diǎn)對(duì)高檔大型轎車尤其有突出的優(yōu)點(diǎn)，可以減去大量的自重，更加合理的分配其動(dòng)力。在駕駛方面，汽車輕量化后加速性提高，車輛控制穩(wěn)定性、噪音、振動(dòng)方面

5、也均有改善。從碰撞安全性考慮，碰撞時(shí)慣性小，制動(dòng)距離減小。此外車輛每減重100公斤，二氧化碳排放可減少約5克/公里。、良好的加工性能；高分子汽車材料具有非常好的加工性能。由于高分子汽車材料的可塑性和與其它材料之間良好的兼容結(jié)合性能，可以利用不同的材料組分，借助于各種現(xiàn)代化的成型加工機(jī)械，通過(guò)擠出、注塑、壓延、模塑、吹塑等方法加工成具有各種不同形狀、不同性能、不同顏色的、不同功能的高分子汽車材料，如，直接擠成管材、型材、板材，注射成有各種造型的制品、壓延加工成薄膜等，還可根據(jù)需要制成各種顏色、有夾層、中空、放嵌件等各種產(chǎn)品，還可根據(jù)要求進(jìn)行二次加工，如機(jī)械制品樣的車削、沖切、裁剪、焊接、也可熱熔

6、、冷鋸、復(fù)合等。第10頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四、優(yōu)良的綜合性能；高分子汽車材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有多種功能，可而被用于特殊的場(chǎng)所。大多數(shù)高分子材料除了具有可塑性外，還有眾多優(yōu)秀的理化性能。塑料具有良好的絕緣性能、卓越的防腐蝕性能、耐老化性能、良好的耐磨和耐洗刷性能、良好的防水性能和力學(xué)性能、良好的粘結(jié)結(jié)合性能，被加工成各種被加工成各種要求多種性能和功能的汽車內(nèi)外飾件。、優(yōu)秀的裝飾效果；高分子汽車材料最突出的優(yōu)點(diǎn)是裝飾效果優(yōu)秀。它可以被一次加工成具有復(fù)雜造型和多種色彩的制品，有時(shí)還需印刷、貼膜、軋花、復(fù)層、著色，加工成具有非常逼真的形象、花紋和圖案，可以仿制天然木

7、材、金屬、動(dòng)物皮的紋理，還可以表面燙金貼膜、鍍銀、鑲嵌等 。、節(jié)能和環(huán)保；高分子汽車材料還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能節(jié)約能源和促進(jìn)環(huán)保。由于能替代大量的天然材料，就可以相應(yīng)節(jié)約大量的資源，起保護(hù)森林和石材資源的作用，不破壞更多的生態(tài)環(huán)境，具有節(jié)能的社會(huì)價(jià)值和環(huán)保意義。同時(shí)，相應(yīng)實(shí)驗(yàn)得出，汽車輕量化1% 油耗降低0.7%，這一點(diǎn)進(jìn)一步體現(xiàn)了高分子汽車材料的經(jīng)濟(jì)性和相應(yīng)的環(huán)境利益。由于塑料加工成型的方便性，制造高分子汽車需要的能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于加工同等功能的天然材料，比如鋼鐵、動(dòng)物皮等，可節(jié)約大量人工和能源。大多數(shù)汽車材料用的塑料是熱塑性塑料，其廢舊料能方便地回收，直接再制造，使高分子汽車材料走上可持續(xù)加工的清潔生

8、產(chǎn)道路，有著極其積極的環(huán)保意義。高分子汽車材料的特性還有很多，其中也有一些不如傳統(tǒng)材料的地方，主要缺點(diǎn)表現(xiàn)在它的剛性、耐熱性和可燃燒性、耐老化性能、表面耐刻劃性和抗凍性等。 第11頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四1、聚氨酯泡沫塑料制品聚氨酯泡沫塑料廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)飾和吸收振動(dòng)的零部件上。其主要制品有：儀表板、后視鏡框、保險(xiǎn)杠、座椅軟墊、頭枕、轉(zhuǎn)向盤(pán)、控制箱、儀表板防振墊、前后支柱裝飾、中間支柱裝飾、前頂襯里、窗框架、頂棚與側(cè)頂架裝飾、門(mén)襯板、遮陽(yáng)板、后頂架裝飾等。2、工程塑料汽車零部件工程塑料制造的汽車機(jī)能件較多，其中常見(jiàn)的零部件有：散熱器格柵（其材料有ABS、20玻

9、璃纖維增強(qiáng)聚丙烯）、空氣濾清器殼（聚丙烯）、行里箱蓋（聚丙烯）、儀表板（聚丙烯）、曲軸箱蓋（尼龍6）、正時(shí)齒輪鏈盒（聚丙烯）、正時(shí)齒輪（30玻璃纖維增強(qiáng)聚甲醛）、擋泥板（尼龍RRIM）等。3、塑料基復(fù)合材料汽車制品塑料復(fù)合材料如SMC、DX（聚甲醛復(fù)合材料）開(kāi)始用于制造汽車結(jié)構(gòu)件，對(duì)減少汽車自重起了重要作用。如SMC材料模壓成型制造汽車門(mén)板，聚甲醛復(fù)合材料制造傳向節(jié)主銷襯套。汽車用塑料制品與材料 第12頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四汽車常用塑料的具體性能與用途 聚丙烯（PP）PP 可以用作多種汽車零部件，現(xiàn)在典型的乘用車中，PP 塑料部件占60 多個(gè)。PP 汽車零部

10、件主要品種有：保險(xiǎn)杠、儀表板、門(mén)內(nèi)飾板、空調(diào)器零部件、蓄電池外殼、冷卻風(fēng)扇、方向盤(pán)，其中前五種占全車PP用量的一半以上。據(jù)美國(guó)汽車塑料協(xié)會(huì)發(fā)布的資料顯示，2006 年，北美汽車共消費(fèi)767 百萬(wàn)磅PP，單車用量為45. 5 磅；預(yù)計(jì)2011 年，這兩個(gè)數(shù)字分別可以達(dá)到91百 萬(wàn)磅和51. 3/ 磅。聚乙烯（PE） 通過(guò)對(duì)高密度PE 和低密度PE樹(shù)脂的接枝改性和填充增韌性得 到了具有良好的柔韌性、耐候性和涂裝性能的系列改性PE 合金材料。PE主要采用吹塑方法生產(chǎn)燃油箱、通風(fēng)管、導(dǎo)流板和各類儲(chǔ)罐等。近幾年P(guān)E 在汽車上的用量基本沒(méi)增加，值得注意的是汽車輕量化的發(fā)展趨勢(shì)促進(jìn)了燃油箱的塑料化。歐洲汽車

11、上正式采用塑料燃油箱，其主要材料為高分子量高密度聚乙烯（HMWHDPE）。第13頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四汽車常用塑料的具體性能與用途聚苯乙烯（PS）聚苯乙烯由苯乙烯經(jīng)自由基聚合反應(yīng)而得，是無(wú)色透明、易著色、介電性能和耐輻射性能良好的剛性材料，但質(zhì)脆而硬、不耐沖擊、耐熱性低（80）、耐有機(jī)溶劑性能較差。它主要用來(lái)生產(chǎn)注塑制品，廣泛用于汽車儀表包裝防震材料、隔熱和吸聲材料。ABS塑料ABS塑料是由丙烯腈、丁二烯和苯乙烯3種單體構(gòu)成的一系列聚合物的總稱，包括3種單體的共聚物、兩種單體共聚物的混合物、接枝共聚物等。當(dāng)前主要用接枝共聚工藝生產(chǎn)ABS樹(shù)脂。 ABS為淺黃色

12、粒狀或珠狀不透明樹(shù)脂，無(wú)毒、無(wú)味、吸水率低，具有優(yōu)良的綜合性能。此外，容易電鍍，易于成型，價(jià)格低廉。其缺點(diǎn)是：可燃，熱變形溫度較低，長(zhǎng)期使用容易起層，耐候性較差。為改變這方面的性能，發(fā)展了用乙丙橡膠或氯化聚乙烯代替含有雙鍵的丁二烯鏈段的高抗沖耐老化的三元共聚物。前者稱為EPSAN，后者稱為ACS。 ABS塑料主要作為工程塑料，用做機(jī)器零件，各種儀表的外殼，設(shè)備襯里等。第14頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四汽車常用塑料的具體性能與用途聚甲基丙烯酸甲脂(PMMA)聚甲基丙烯酸甲脂是由甲基丙烯酸甲脂經(jīng)自由基聚合而成，采用本體澆注方法直接生產(chǎn)板材、管、棒等制品。局甲基丙烯酸甲

13、脂的特點(diǎn)是：適光性能優(yōu)良，可見(jiàn)光透過(guò)率為92%，紫外光透過(guò)率為73.5%，透光率優(yōu)于其他透明塑料和普通硅玻璃，強(qiáng)度是普通玻璃的8倍9倍，但它比硅酸鹽玻璃昂貴，所以主要用于汽車的尾燈罩、指示等罩、儀表透明罩板、模型材料等。聚酰胺（PA)聚酰胺，俗稱尼龍，工業(yè)上重要的聚酰胺有尼龍-6、尼龍-66、尼龍-1010、尼龍-610以及共縮聚酰胺和耐高溫的聚芳酰胺。由聚酰胺得到的合成纖維，我國(guó)稱為棉綸。 聚酰胺塑料是最重要的通用工程塑料，其產(chǎn)量居5大工程塑料之首，主要用于汽車制造工業(yè)、電氣工業(yè)和機(jī)器制造工業(yè)作為耐磨部件和一般零件。聚酰胺樹(shù)脂大量用于生產(chǎn)合成纖維，另外還用于制造涂料和膠黏劑等。 聚酰胺是不透

14、明或半透明的角質(zhì)狀固體，表面光亮度良好，無(wú)臭無(wú)味、無(wú)毒，抗霉菌，具有柔韌度好、強(qiáng)度高、耐摩擦、自潤(rùn)滑、電絕緣性好、耐弱酸堿和一般溶劑以及透氧率低的特點(diǎn)，但對(duì)強(qiáng)酸、強(qiáng)堿、酚類等抵抗力較差。此外，熱導(dǎo)率低、熱膨脹大，有冷流性及較大的吸水性和收縮率。第15頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四汽車常用塑料的具體性能與用途聚甲醛(POM)聚甲醛由高純度甲醛或三聚甲醛經(jīng)陽(yáng)離子催化聚合而得，聚甲醛是高度結(jié)晶的熱塑性塑料，具有優(yōu)良的綜合性能。它突出的優(yōu)點(diǎn)是：剛度高、硬度大、耐蠕變性和耐疲勞性優(yōu)異。 另外，它的強(qiáng)度和沖擊性能良好，并且容易成型加工。其缺點(diǎn)是：阻燃性較差，耐候性不理想。其產(chǎn)量?jī)H次于尼龍合聚碳酸酯，位居第三。 它主要用作汽車零件的制造，如齒輪、軸承等。它是在眾多領(lǐng)域中能代替鋼、鋅、鉛、銅等金屬材料的優(yōu)良材料。聚碳酸酯（PC）聚碳酸酯是淡琥珀色透明固體，具有耐熱性優(yōu)良，抗沖擊強(qiáng)度高，剛度好，尺寸穩(wěn)定性良好，吸水性、抗蠕變性能優(yōu)良等特點(diǎn)。 聚碳酸酯在汽車中的應(yīng)用有越來(lái)越多的趨勢(shì)，PC常用于需要采光又有一定強(qiáng)度要求、需直接接觸光照處。第16頁(yè)，共18頁(yè)，2022年，5月20日，19點(diǎn)40分，星期四 材料高分子在材料領(lǐng)域中有它特殊的地位，特別是交通工具，可以替代比重較大的金屬與陶瓷，以及木材及其它天然材料。例如汽車車身與車殼結(jié)構(gòu)材料中已經(jīng)有50用高分子材料，下世紀(jì)