8第八章--工程塑料

1、第二篇 汽車制造用非金屬材料,第八章 工程塑料,引言,目前，汽車用塑料已由普通的裝飾用途，發(fā)展至制造結(jié)構(gòu)性及功能性的部件，要求也不斷提高，例如耐熱、高強度及抗沖擊性便是最常見的要求，一般處理的方法是采用復(fù)合材料或塑料合金。目前，德國制造的汽車使用塑料平均約占用材的22%，是使用塑料最多的汽車工業(yè)國，而日本汽車使用的塑料則占用材的7.5%左右。,車用塑料構(gòu)件,第一節(jié) 塑料的組成及分類一、 塑料的定義　　塑料是以合成樹脂為主要成

2、分或加有其它添加劑，經(jīng)一定溫度、壓力塑制成型的高分子材料。按其力學(xué)狀態(tài)也可以說，凡在室溫下處于玻璃態(tài)的高聚物即可稱為塑料。,二、塑料的組成　　按其組成可分為兩類。一類是單純的由一種合成樹脂組成的塑料，為簡單組分。另一類則除合成樹脂外，還要添加某些填料或添加劑組成的塑料，為復(fù)雜組分。,1．樹脂　　是塑料的主要成分，它將其它組分粘結(jié)起來而具成型能力，樹脂對塑料性能起決定性作用。因此絕大多數(shù)塑料是以樹脂名稱命名的。樹脂又分為天然樹脂和合成

3、樹脂。,2．添加劑⑴填料　　為了改善性能或降低成本，在塑料中加入的物質(zhì)稱為填料。按其形狀可分為粉狀、纖維狀和片狀。常用的粉狀填料有木粉、滑石粉、鋁粉、石墨粉等；纖維狀填料有玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維等；片狀填料有麻片、棉布、玻璃布等。,⑵增塑劑　　用來提高樹脂可塑性和柔軟性的一些低揮發(fā)性物質(zhì)稱為增塑劑。⑶穩(wěn)定劑　　穩(wěn)定劑的作用是防止塑料老化。如在聚氯乙烯中加入硬脂酸鹽，可防止熱成型時的熱分解。在塑料中加入炭黑作紫外線吸收劑，可提高其

4、耐光輻射的能力。,⑷潤滑劑　　防止塑料在成型過程中粘在模具或設(shè)備上，并使制品表面光亮美觀而加入的物質(zhì)。常用硬酯酸及鹽類、石蠟烴和酯類。⑸著色劑　　亦稱染料，一般用有機染料或無機顏料作著色劑。著色劑應(yīng)滿足著色力強，色澤鮮艷，分散性好，不易與其它組分起化學(xué)變化，耐熱、耐光性好等要求。,⑹固化劑　　固化劑的作用是將熱塑性的線型高聚物加熱成型時，交聯(lián)成網(wǎng)狀體型高聚物并固結(jié)硬化，制成堅硬和穩(wěn)定的塑料制品。固化劑常用胺類和酸類及過氧化物等化合物作

5、固結(jié)劑，如環(huán)氧樹脂中加入乙二胺。,⑺其它 在塑料中加入其它一些添加劑，如阻燃劑(阻止塑料燃燒或造成自熄)、抗靜電劑(提高塑料表面的導(dǎo)電性，防止靜電積聚，保證加工或使用過程中安全操作)以及發(fā)泡劑(在塑料中形成氣孔，降低材料的密度)等。,三、塑料的特性1.密度小　　塑料對密度一般只有1.0～2.0，約為鋼的1/6，鋁的1/2。這對減輕車輛、飛機、船舶等運輸工具的自重意義十分重大。,2.電絕緣　　大多數(shù)塑料具有良好的電絕緣性和較小的介

6、電損耗，是理想的電絕緣材料。3.耐腐蝕　　大多數(shù)塑料的化學(xué)穩(wěn)定性好，對酸、堿、鹽都具有良好的抗腐蝕能力。,4.消音和隔熱性好　　塑料消音隔熱性好，泡沫塑料可以用作隔音保暖材料，塑料機械零件可以減少噪音，提高運轉(zhuǎn)速度。5.耐磨和減摩性好　　大部分塑料摩擦系數(shù)小，具有自潤滑能力，可以在濕摩擦和干摩擦條件下有效工作。,6.良好的工藝性能　　大部分塑料都可以直接采用注塑或擠壓成型工藝，無需切削，因此生產(chǎn)效率高，成本低。7．塑料的不足　　塑

7、料的不足之處是強度、硬度低，耐熱性差，膨脹系數(shù)大，受熱易變形、易老化、易蠕變等。,第二節(jié) 塑料在汽車上的應(yīng)用　　隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，大大促進了汽車上塑料的應(yīng)用，汽車上塑料的用量占整車質(zhì)量的7%左右。,,一、汽車內(nèi)飾用塑料制品材料　　為創(chuàng)造更舒適、更安全而豪華的車內(nèi)居住空間，人們一直追求高檔次、高質(zhì)量的汽車內(nèi)飾。汽車內(nèi)飾塑料制品有儀表板、座椅、頂棚、門內(nèi)板、副儀表板、扶手、地毯、行李箱內(nèi)襯、發(fā)動機罩蓋內(nèi)襯以及各種吸音、降噪用的毛氈墊

8、等。,1.儀表板⑴硬質(zhì)儀表板　　硬質(zhì)儀表板一般使用在輕、小型貨車上，一次注射成形。這種儀表板尺寸很大而且沒有蒙皮，表面質(zhì)量要求非常高，同時要求高溫耐熱、剛性。材料可用改性PPO、ABS樹脂、填充PP等。,⑵軟質(zhì)儀表板　　軟質(zhì)儀表板由表皮、骨架、緩沖材料等三部分構(gòu)成。常采用PVC/ABS片材真空吸塑成形儀表板表皮，如一汽捷達，上海桑塔納轎車；中高級轎車上采用粉末PVC搪塑成形儀表板表皮，如一汽奧迪、小紅旗轎車。骨架材料有鐵板(如奧迪和小

9、紅旗)，有硬紙板(如捷達和桑塔納)，也有ABS、改性PP等。,⑶聚丙烯儀表板　　為了便于回收利用，正在發(fā)展熱塑性聚烯烴表皮（TPO），改性聚丙烯骨架，聚丙烯發(fā)泡材料構(gòu)成的儀表板。,2.座椅　　材料基本上是軟質(zhì)高彈性聚氨酯泡沫塑料，骨架用金屬材料。國外正發(fā)展全塑座椅，除了緩沖墊，座椅骨架也采用長玻纖增強的聚丙烯材料或30％玻纖增強的PA6，重量減少40％以上，成本降低15％。,3．門內(nèi)板　　門內(nèi)板的構(gòu)造基本上類似于儀表板，由骨架、發(fā)泡材料

10、和表皮構(gòu)成。車門內(nèi)板一般以硬質(zhì)纖維板或PP木粉塑料板為基材，再層壓或復(fù)合上聚氨酯內(nèi)襯和PVC薄膜或無紡布。也有用改性PP或ABS制作車門內(nèi)板骨架，再復(fù)合軟飾材料成為整體門內(nèi)板。,紅旗轎車和奧迪轎車的門內(nèi)板的骨架部分由ABS材料注射成形，再把襯有PU發(fā)泡材料的針織滌綸表皮以真空成形的方法層壓在骨架上成為一體。,4.頂棚　　成形頂棚由基材和表皮構(gòu)成?；囊话闶褂谩盁崴苄浴盤U發(fā)泡片材、PP發(fā)泡片材、玻璃纖維、瓦楞紙、蜂巢狀塑料帶等。表皮材料

11、可用織物、無紡布、PVC等。我國轎車頂棚一般使用“熱塑性”PU發(fā)泡片材、玻璃纖維、無紡滌綸布材料層壓成形。,5. 地毯　　地毯材料必須挺括、隔音、舒適，不允許松弛，折皺等現(xiàn)象，大都采用帶有橡膠基的合成纖維針刺氈或PVC低發(fā)泡體組成。,6. 其它　　其它如門立柱蓋板、雜物箱、雜物斗、空調(diào)有關(guān)的殼體和各種導(dǎo)管以及導(dǎo)風(fēng)格柵，大都采用ABS及聚烯烴塑料。,二、汽車外裝塑料制品1. 保險杠　　我國車用塑料保險杠幾乎都采用彈性體共混改性PP材料，

12、美國大多采用RIM成型法生產(chǎn)保險杠，而歐洲大多采用經(jīng)涂裝的PP保險杠和PC/PBT（聚對苯二甲酸丁二醇酯）合金保險杠，日本一些高級轎車上應(yīng)用RIM。,2. 散熱器格柵　　散熱器格柵材料有ABS、PC、PP、PET（聚對苯二甲酸乙醇酯）。目前一般采用ABS或ABS/PC注射成形、表面電鍍或涂裝的格柵，如小紅旗轎車的格柵是ABS/PC表面噴漆。,3. 車輪罩　　塑料車輪罩分全罩型和半罩型，車輪罩所采用的塑料材料有ABS、PA、PC、ABS、

13、PPO/PA等。,4. 葉子板襯里，發(fā)動機擋泥板　　轎車葉子板襯里一般采用耐低溫、高韌性的聚丙烯來制造。CA1092車上發(fā)動機擋泥板改用聚丙烯塑料，成本、重量減少，防腐性能提高。,5. 燈類　　前大燈反射鏡殼，可用PPS、PC/PBT，也可采用耐熱性較低的其他塑料。后排組合指示燈。燈罩材料為PMMA，燈殼為填料改性PP，它們之間用熱熔粘接劑接合。,6．其他車身部件　　車門把手一般使用POM，電鍍件使用PC/ABS。門鎖一般使用剛性好

14、的POM。玻璃升降器的支承機構(gòu)及手搖把材料為POM。雨刷機構(gòu)的桿可用PBT（聚對苯二甲酸丁二酯），球碗可用POM，微電機上的小齒輪使用POM。,三、結(jié)構(gòu)件、功能件1． 氣門室罩蓋　　塑料罩蓋重量輕、噪音低，主要材料有PPS（聚苯硫醚）、熱固性聚酯BMC（塊狀模塑料）、SMC（片狀模塑料）和酚醛塑料等。,2. 冷卻風(fēng)扇、護風(fēng)圈　　由增強聚丙烯材料制成，國內(nèi)大多車型上已采用塑料制品。,3. 油箱　　塑料油箱成本低、重量輕、經(jīng)濟效益好，安全