汽車設計中常用塑料材料

1、汽車設計中常用塑料材料以下我們列舉出塑料最突出的幾個優(yōu)點， 以此說明將塑料作為工業(yè)設計的首選材料應該是一個合乎邏輯的選擇。(1) 低密度，塑料的密度一般在0.9 1.4g/cm 3 ，其重量可以比鋁材和鋼材分別輕20和 50以上；(2) 透明、耐沖擊， 許多塑料具有非常好的透明性， 透明性好的有機玻璃， 透光率可達 92，而且沖擊強度是無機玻璃的250 倍。(3) 成型加工性優(yōu)良，具體表現(xiàn)在：成型方法多；從原料到成品一次完成，形狀復雜的部件也可從原料到成品一次成型，而金屬部件，加工出一個形狀復雜的部件，可能要經(jīng)過數(shù)十道工序；較大的設計靈活性；(4) 材料的可設計行強，可以用于塑料的合成樹脂有3

2、00 多種，經(jīng)常使用的也有40 余種；(5) 理想的手感、觸感和視覺效果；1、聚乙烯（ PE）它是乙烯聚合的結晶型塑料。熔體的流動性能好。低密度聚乙烯（LDPE ），用高壓法生產(chǎn)，結晶度較低為45 65，其柔軟性、斷裂生長率、重擊強度和透明性較好。高密度聚乙烯（HDPE ），用低壓法生產(chǎn)，結晶度高為8595，具有較高的機械強度和使用溫度， 適宜中空吹塑， 注射和擠出各種瓶、 盆、桶、片材、管材和異形材。設計注意：不耐高濃度氧化性酸和其他強氧化劑，60以上可溶于某些有機溶劑。PE 塑料上最好不要直接嵌塑金屬件。金屬周圍的塑料會因負載應力過大而斷裂脫開。動植物油、礦物油能使 PE 溶脹，能引起制品

3、機械受力部位周圍的應力龜裂，這就是聚乙烯的環(huán)境應力開裂性。由于非極性、表面能低、印刷及粘結都比較困難。收縮性較大，且方向性明顯，注塑制品易翹曲變形。2、聚丙烯（ PP）它是密度小而耐熱性較好的結晶型聚合物。性能與 PE 相近，其成型收縮率大，熔體流動性好，有突出的抗疲勞性能。制品力學性能好，具有高的剛性和表面硬度， 特別是有非常優(yōu)異的耐彎曲疲勞性，能經(jīng)受幾十萬次的折疊彎曲而不破壞，很適合用于鉸鏈，長期使用溫度可達120 C，不受外力時最高可達150 C，低吸水性，突出的耐化學藥品性，能耐80 C 以下的酸、堿、鹽及很多極性有機溶劑。PP 的低溫重擊強度低，它的玻璃化轉變溫度Tg 為-20 C

4、左右，在此溫度早已脆化。PP 制造的殼體等結構件，如經(jīng)受過 0 C 以下的冷凍，就要考慮可能會出現(xiàn)的破裂現(xiàn)象。因此需經(jīng)復合或共混改性方法加以改善。1 / 7設計注意：耐日光性差，易發(fā)生熱氧老化，用于室外需添加抗氧劑和光穩(wěn)定劑。低溫耐沖擊性差抗蠕變性和耐磨性也不佳。避免與銅接觸，銅鹽溶液對PP 有特殊的破壞作用，因此制品中不宜有銅嵌件。PP 成型收縮率較高，熱膨脹系數(shù)也比較大。與 PE 有相似之處，由于非極性的緣故， 制品涂飾和粘結需表面處理。PP 在汽車消費的塑料中占據(jù)最大份額，約占總市場的42， 大量的內(nèi)飾件和外飾件如保險杠、儀表板、方向盤、蓄電池殼體、裝飾板、冷卻風扇、散熱器罩、燈殼、擋泥

5、板等。 高沖擊的彈性體增韌的PP 用于汽車保險杠材料。在歐洲 95的汽車保險杠材料采用這種材料。 PP 的鉸鏈特性使它在盒、罩、容器蓋方面得到很多應用。3、聚氯乙烯（ PVC ）在 PVC 樹脂中加入各種添加劑，可制成各種性能的塑料制品。 PVC 具有無定形聚合物特征，其熔體的熱穩(wěn)定性差，成型溫度的范圍小，對模具有腐蝕作用，在低溫下， PVC 容易變硬、發(fā)脆，軟質(zhì) PVC 作為密封材料、裝飾材料在汽車設計中常有應用。4、聚苯乙烯（ PS） 它是無色透明塑料。 PS 是無定形聚合物，熔體流動性好且不易分解，有良好的注塑工藝性。 力學性能一般， 抗重擊性能差。在墜落和重擊時容易斷裂，塑件壁厚應均勻

6、一致， 各連接面處應有圓角，且不宜設計嵌件。塑件中殘余應力過大時，會出現(xiàn)應力發(fā)白和裂紋。 PS 有較大熱膨脹系數(shù)。交替的膨脹和收縮力會使塑件的聯(lián)接基座產(chǎn)生開裂。設計注意：耐熱性低，連續(xù)使用溫度6075 C，容易燃燒，著火后，有濃黑煙產(chǎn)生。耐沖擊性差，性脆，易開裂。大部分植物油及芳香油均能使制品溶脹或產(chǎn)生開裂耐日光性差，日光作用下易變色。與 PE 有相似之處，由于非極性的緣故， 制品涂飾和粘結需表面處理。PS 需經(jīng)材料改性才有更大的用途，比如抗重擊聚苯乙烯（HIPS）它為丁苯橡膠增韌改性的聚苯乙烯。與 PS 相比有較高的韌性和沖擊強度；另外， SMA 樹脂，是由馬來酸酐與苯乙烯單體進行無規(guī)共聚制

7、備出來的一種新型工程塑料，具有較高的熱穩(wěn)定性，良好的低溫沖擊韌性，突出的化學穩(wěn)定性。它是一種具有很大發(fā)展千里的新型熱塑性塑料，它以每年 15 20的速度遞增，SMA 將在汽車工業(yè)得到越來越廣泛的應用。5、ABS 它為苯乙烯丁二烯丙烯腈共聚的無定形塑料。ABS2 / 7通常有比 HIPS 好的韌性，有較好的綜合力學性能。熔體流動性中等，易于注射成型。成型收縮率小，制品尺寸穩(wěn)定，使用溫度為-40 100 C，化學穩(wěn)定性好，良好的印刷性、染色性、粘結性 ，電鍍性能良好，有令人滿意的音響特性，故適合用于音響設備的外殼。 ABS 常用來制造各種汽車配件和結構體，如手柄、燈罩、汽車儀表板、汽車格柵、以及經(jīng)

8、電鍍等表面處理的裝飾件。ABS的面板、殼體和結構件制造的儀表，通常設計壽命為 10 年，儀表中最早開裂的部位是殼體上螺紋牙，及鄰近受裝配緊固力的螺釘孔和臺柱。設計注意：由于組分中丁二烯的緣故， 耐氣候性不佳， 長期暴露在陽光下， 易變色、降低強度。易燃，氧指數(shù)為19，燃燒時發(fā)煙量大。低溫抗沖擊性不好，-20 C 時韌性大大下降。玻璃纖維可以大大提高ABS 的力學性能，拉伸強度、彎曲強度可以提高2-3 倍，ASA是以丙烯酸酯代替ABS 中易老化的丁二烯組分，坑紫外線輻射性比ABS 提高 6-10 倍。6、 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)它是一種透明度高的無定形塑料，俗稱有機玻璃 。有機玻璃的表面硬

9、度差，易被硬物擦傷起劃痕。環(huán)境應力裂紋是PMMA的又一弱點。7、聚酰胺（ PA） 它為多品種的結晶型聚合物，俗稱尼龍。堅韌、耐磨且耐疲勞，但及能吸濕。熔點高，熔融溫度范圍窄。注射前必須充分干燥物料。熔體黏度低， 注射塑料時很容易出現(xiàn)流延和溢邊。模具溫度高低影響結晶度。塑料件的成型收縮率大，且有波動。成型的制品因吸濕等原因，尺寸不穩(wěn)定。PA6 彈性好，沖擊強度高，吸水性較大。 PA66 強度高，耐磨性好。尼龍具有優(yōu)良的耐摩擦性和耐磨耗性，并有自潤滑性。無油潤滑的摩擦系數(shù)通常為 0.1-0.3 ；大部分品種長期使用溫度一般都在 80 C 左右，個別品種可達 150 C，脆化溫度一般都可達到 -30

10、 C；尼龍不溶于大部分非極性溶劑，特別是汽油、潤滑油盒動植物油。聚酰胺制品的失效有四個特征。第一，PA 在高溫下加工時的水解作用會使材料降解。因此原料中的含水量必須嚴格限制，降解使PA 的平均分子質(zhì)量降低，造成制品強度下降。第二， PA 在固化結晶時，要有充裕的結晶時間，結晶度愈高，晶粒愈細，沖擊韌性愈好。為獲得一定的性能，必須控制好結晶度。第三，制品在使用期內(nèi)吸水，能起增韌作用。水對PA 制品可能是需要的，也可能不需要。控制制品中含水量，是防止塑件失效的重要方面。3 / 7第四， PA 制品中含水量也影響到尺寸，吸水膨脹會改變尺寸，使塑料尺寸超出公差。設計注意：大部分品種吸濕性強。尼龍在干態(tài)

11、或低溫下使用韌性較差，尤其是帶有金屬嵌件的制品，易發(fā)生應力開裂。由于尼龍吸水性強， 影響尺寸穩(wěn)定性、 抗蠕變性，故不宜用于尺寸精度要求較高的零部件。不適宜長時間接觸含有著色劑的介質(zhì)，如果汁、咖啡、茶、唇膏等。8、聚碳酸酯（ PC） 它是無定形聚合物，有突出的抗沖擊強度和抗蠕變性能，并較能耐寒耐熱。PC 的力學性能和電絕緣性能優(yōu)良，并有較好的透明度。制品成型收縮率較小，塑件尺寸精度高，它是產(chǎn)量僅次于PA 的工程塑料。 PC 的沖擊強度是有機玻璃（PMMA ）的 2-3 倍，蠕變性約為PMMA的 10，PC 可在 -100 C300 C 范圍內(nèi)長期使用，熱分解溫度310 C，可燃燒規(guī)格屬自熄性；室

12、溫下可以耐稀酸，對醇、油、鹽類等比較穩(wěn)定，但甲醛例外。PC 熔體的黏度高，流動性差。所需模具的溫度高，成型件脫模困難。物料注射充模時流動和溫差產(chǎn)生的殘余應力較高。尤其在塑料件的嵌件周圍，成型孔的周邊和截面突變處。在外力等環(huán)境因素下，易產(chǎn)生應力開裂。 PC 制品有較高的缺口敏感性，低溫脆化溫度在-15C 以下。利用PC 的透明性、耐氣候性及抗沖擊性能，制作高強度抗沖擊透明板材，代替玻璃和有機玻璃；一些重要的PC 合金主要應用在汽車工業(yè)，如PC/ABS ，幾乎半數(shù)以上用于汽車工業(yè)。 典型的應用包括內(nèi)飾件，如儀表板、儀器外殼、駕駛桿貼面；外飾件，如擋泥板、保險杠、車輪護蓋、尾燈外殼、車身部件、反光鏡

13、等， 要求耐氣候性高的零部件可選用PC/ASA 、PC/SMA 等合金材料。設計注意：耐疲勞強度較低，易產(chǎn)生應力開裂， 制品中應盡可能少用金屬嵌件，確有必要的， 需參照有關設計規(guī)則。對缺口比較敏感，制品有缺口時，沖擊強度明顯下降。不耐堿，可溶于芳香烴、鹵代脂肪烴，丙酮會促使制品應力開裂。9、聚甲醛（ POM ） 它是高結晶度的聚合物，具有優(yōu)良的物理和力學性能 。耐磨、耐水、耐腐蝕，尺寸穩(wěn)定性好。熔體流動性中等，物料熔融溫度范圍小，熱敏感性強，容易分解。用玻璃纖維增強改性，可減小成型收縮率。長期在大氣中暴曬老化較快。長期使用溫度-40-100 C，高剛性、高硬度、高的彈性模量，兼有良好的沖擊強4

14、 / 7度，其比強度、比剛性接近金屬材料，摩擦系數(shù)、磨耗量很小，自潤滑性優(yōu)異；介電強度和絕緣電阻高，介質(zhì)損耗小，耐電弧性也非常優(yōu)良，濕度對電性恩哪個影響很??；對烴、醇、醛、酯、醚等有機溶劑和油類、汽車冷卻液等油很高的抵抗性。設計注意：對缺口比較敏感，在缺口存在的情況下，沖擊強度將明顯下降。不耐強酸和氧化劑，會發(fā)生應力開裂。在熱水的長期作用下，會發(fā)生一定程度的濕熱老化耐輻射性不好。在汽車工業(yè)部門，聚甲醛主要用于汽車發(fā)動機燃油系統(tǒng)部件；汽車各種傳動部件、耐磨件；含油聚甲醛特別使用于制造高負荷、低速條件下?lián)u擺運動的各種構件，尤其飾汽車轉向及懸掛系中的球座等。10、聚苯醚（ PPO） 它是無定形聚合物，在五大工程塑料中用量排第五， 其成型收縮率和吸水性小，阻燃性好。需300 330 C 的高溫加熱熔化，生產(chǎn)中用各種改性PPO，其中以混合聚苯乙烯的改性PPO 的 Noryl 應用最多。設計注意：與