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1、汽车塑料零部件材料的选择与应用,演讲人：李查 指导老师：李又兵,目录：,一.汽车常用塑料,二.汽车塑料件综述,五.汽车功能件,四.汽车内饰件,三.汽车外饰件,一.汽车常用塑料,图1-1 填充剂,图1-2 ABS塑料增塑剂,图1-3 PE塑料润滑剂,图1-4 环保钙锌稳定剂,1.塑料的基本组成,塑料 以树脂为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，加工过程中在一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子聚合物(高分子有机材料)，是以石油、天燃气、煤为基础原料的各种单体通过聚合、树脂粘合、树脂添加、附加缩合等复杂化学反应而生成的高分子材料。 塑料 树脂添加剂,树脂 指受热时通常有
2、熔融范围，受外力作用具有流动性，常温下呈固态或液态的高分子聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分，其在塑料中的含量一般在40100。塑料的主要成分决定塑料的类型和基本性能。 树脂的作用： 胶粘其它成分材料 赋予塑料可塑性和流动性,1.1 树脂,1.2添加剂,（1）填充剂（填料） 重要的但非必不可少的成分；作用：（2050%） 减少树脂用量，降低塑料成本； 改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。 按形状： 粉状：木粉、纸浆、滑石粉、云母粉、石棉粉等。 纤维状 ：棉花、亚麻、玻璃纤维、碳纤维等。 层状（片状）：纸张、棉布、麻布、玻璃布等。 按化学性能可分为：有机、无机。 例如：酚醛压缩粉若无填
3、充剂，则既不能进行成型加工又无实用价值；PE、PVC+CaCO3 =廉价的具有足够刚性和耐热性的钙塑料；玻璃纤维提高塑料的力学性能；石棉提高耐热性。,（2）增塑剂 能够增加塑料的塑性、流动性、柔韧性，改善成型性能，降低刚性和脆性；它是能与树脂相溶的、不易挥发的高沸点有机化合物。 作用： 提高塑性、流动性和柔软性； 降低刚性和脆性； 改善塑料的工艺性能和使用性能。 例如：硝化纤维素若无增塑剂，则既不能进行成型加工又无实用价值；硝酸纤维、醋酸纤维、PVC等也必须加入增塑剂。,（3） 稳定剂 （0.30.5%） 凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。 可分为以下三种： 热稳定剂： 它的主要作用就是抑制或
4、防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。如PVC。 光稳定剂 ：它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。如PE、PP、PS、PC。 抗氧化剂 ：延缓或抑制塑料氧化速度。如PE、PP、ABS。,（4）润滑剂 （1%） 为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS。 （5） 着色剂 （0.010.02%） 特点： 无机颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。 染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与无机颜料相反。 有机颜
5、料的特性介于无机颜料和染料之间。,在塑料工业中除了上述几种添加剂外，还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂、固化剂和加工助剂等等，并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品种和需求有选择性的加入某些添加剂。,2.塑料的分类,1.塑料的类别,按受热行为,热塑性塑料：成型后受热可再次塑化,热固性塑料：已经化学交联，受热后无法塑化,按结构形式,结晶聚合物：PP、PE、PBT、PA、POM等,非结晶性聚合物：PC、ABS、PPO、PMMA、PVC等,按材料用途,通用塑料：PP、PE、PVC、ABS、PS,热可塑弹性体：TPE、TPR、TEEE、TPU,工程塑料：PA、PBT/PET、PC、PPO、PO
6、M,2.塑料的特性： 质轻、比强度高； 优异的电绝缘性能； 优良的化学稳定性能； 减摩、耐磨、减震、消音性能优良； 透光及防护性能； 成型和着色性能好。 3.塑料的缺点： 耐热性较差； 导热性较差； 易老化。 这些不足使塑料在某些领域的应用受到限制。但是，随着新品种塑料的问世以及改性技术的发展，塑料的这些不足都将会得到改进。,3.常用的塑料,热塑性塑料有：PE、PP、PC、PVC、PS、ABS、PMMA、PSF、PA、POM等等。 （1）聚乙烯（PE） 1）基本特性：产量最大；无毒、无味，呈白色或乳白色；结晶型塑料；吸水性极小，介电性能好。因此，聚乙烯是最理想的高频电绝缘材料 。 2）主要用途
7、：塑料管、塑料板、塑料绳、齿轮、轴承等；包装用的塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和电线电缆外皮等 。 3）成型特点：成形收缩率范围及收缩值大，方向性明显，容易变形、翘曲。流动性好且对压力变化敏感，宜用高压注射；模具应设有冷却系统；质软易脱模，塑件有浅的侧向凸凹时可强行脱模。,（2）聚丙烯（PP） 1）基本特性：无色、无味、无毒。不吸水，光泽好，易着色。卓越的介电性能、耐水性、化学稳定性、高频绝缘性能；定向拉伸后抗弯曲疲劳强度特别高；耐热性好，能在100以上的温度下进行消毒灭菌； 易老化。（比重.9-0.91克/立方厘米） 2）主要用途：各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自
8、行车零件；各种输送管道、化工容器；盖和本体合一的箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。 3）成型特点：成型收缩范围及收缩率大（1.0-2.5%），易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强；流动性极好，易于成型；模具必须设计冷却系统，控制成型温度80左右，太低则光泽差或熔接痕等缺陷；塑件有浅侧向凸凹时可强行脱模。,（3）聚碳酸酯（PC） 1）基本特性：是一种热塑性塑料，透明度达90%，被誉为是透明金属，几乎无色或呈轻微淡黄色，可以通过注射、挤出成型，无毒性。 2）主要用途：主要是灯具，尤其是灯玻璃，也可制造仪表标牌、遮阳板和窗玻璃。,图1-5 PC车灯罩壳,（4）聚氯乙烯（PVC） 1）基本特性：产量第
9、二，其树脂为白色或浅黄色粉末。分为硬聚氯乙烯和软聚氯乙烯。有较好的电气绝缘性能，可以用做低频绝缘材料，其化学稳定性也较好；热稳定性较差，使用温度一般在-1555之间 。 2）主要用途：防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等；瓦楞板、门窗结构、墙壁装饰物等；插座、插头、开关和电缆。凉鞋、雨衣、玩具和人造革等 。 3）成型特点：流动性差，过热时极易分解，加稳定剂和润滑剂，控制成型温度及熔体的滞留时间。成型温度范围小，必须严格控制料温，模具应有冷却装置；模具浇注系统应粗短，浇口截面宜大。,（5）聚苯乙烯（PS） 1）基本特性：第三大塑料品种，无色、透明、有光泽、无毒无味，是目前最理想的高频绝缘材料
10、，化学稳定性良好，透明性很好，透光率很高，它的着色能力强，但耐热性低，质地硬而脆，塑件由于内应力而易开裂。 2）主要用途：工业上用做仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等；电气方面用做良好的绝缘材料、接线盒、电池盒等；日用品用于包装材料、容器、玩具等。 3）成型特点：性脆易裂，易出现裂纹，塑件脱模斜度不宜过小，推出要受力均匀；热胀系数大，塑件中不宜有嵌件，否则会因两者热胀系数相差太大而导致开裂；流动性好，常采用点浇口形式。,（6）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS） 1）基本特性：无毒、无味，微黄色或白色不透明，塑件光泽较好，尺寸稳定性较好，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，可配成任何
11、颜色。缺点是耐热性不高，不透明，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。 2）主要用途：用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、管道、电机电器外壳、仪表盘、汽车挡泥板、扶手、纺织器材、电器零件、文体用品、玩具、食品包装容器、家具等 。 3）成型特点：易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷，成型加工前应进行干燥处理；比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短；粘度对剪切速率敏感，模具大都采用点浇口。,（7）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA） 1）基本特性：具有高度的透明性和优异的透光性，它轻而坚韧，容易着色，有较好的电气绝缘性能；化学性能稳定，能耐一般的化学腐蚀；在一般条件下尺寸较稳定。其最大缺点是表面硬度低
12、，容易被硬物擦伤拉毛 。 2）主要用途：主要用于制造要求具有一定透明度和强度的防震、防爆和观察等方面的零件，如飞机和汽车的窗玻璃、光学镜片、透明模型、透明管道、车灯灯罩等。 3）成型特点：为了防止塑件产生气泡、混浊、银丝和发黄等缺陷，原料要干燥；为防止塑件表面出现流动痕迹、熔接痕和气泡等不良现象，一般采用尽可能低的注射速度；模具浇注系统对料流的阻力应尽可能小。,（8）聚砜（PSF） 1）基本特性：无定形塑料，具有突出的耐热、耐氧化性能，很高的力学性能、抗蠕变性能，很好的刚性，尺寸稳定性较好，还能进行一般机械加工和电镀，但其耐气候性较差。 2）主要用途：用于制造断路元件、开关、绝缘电刷、电视机元
13、件、整流器插座、线圈骨架、电动机罩、飞机导管、电池箱、汽车零件、齿轮和凸轮等。 3）成型特点：易发生银丝、云母斑、气泡甚至开裂，加工前原料应充分干燥；熔融塑料流动性差，对温度变化敏感，冷却速度快，所以模具浇口的阻力要小，模具需加热；热稳定性比聚碳酸酯差，可能发生熔融破裂 。,（9）聚酰胺（PA） 1）基本特性：通称尼龙（Nylon）。有优良的力学性能，抗拉、抗压、耐磨。结晶性很高，表面硬度大，摩擦系数小，故具有十分突出的耐磨性和自润滑性。缺点是吸水性强、收缩率大，常常因吸水而引起尺寸变化。 2）主要用途：用于制作轴承、齿轮、滑轮、风扇叶片、蜗轮、高压密封扣圈、绳索、传动带、电池箱、线圈骨架等零
14、件，还可将粉状聚酰胺热喷到金属零件表面上，以提高耐磨性或作为修复磨损零件之用 。 3）成型特点：易吸湿，成型加工前必须进行干燥处理。熔融粘度低，流动性好，容易产生飞边，故模具必须选用最小间隙；热稳定性较差；成型收缩范围及收缩率大，方向性明显，易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷。,（10）聚甲醛（POM） 1）基本特性：有较高的抗拉、抗压性能和突出的耐疲劳强度；聚甲醛尺寸稳定、吸水率小，具有优良的减摩、耐磨性能；能耐扭变，有突出的回弹能力。缺点是成型收缩率大，在成型温度下的热稳定性较差 。 2）主要用途：特别适合于制作轴承、凸轮、滚轮、辊子、齿轮等耐磨传动零件，还可用于制造汽车仪表盘、汽化器、各种仪器
15、外壳、罩盖、箱体、化工容器、鼓风机叶片、配电盘、线圈座、各种输油管、塑料弹簧等。 3）成型特点：收缩率大；熔融温度范围小，热稳定性差。聚甲醛的熔融或凝固十分迅速，熔融速度快有利于成型，缩短成型周期，但塑件容易产生熔接痕等表面缺陷。浅的侧向凸凹可采用强制脱出。,热固性塑料 环氧树脂（EP） 1）基本特性：最突出的特点是粘结能力很强，是人们熟悉的“万能胶”的主要成分。耐化学药品、耐热，电气绝缘性能良好，收缩率小。其缺点是耐气候性差，耐冲击性低，质地脆 。 2）主要用途：可用做金属和非金属材料的粘合剂，用于封装各种电子元件，配以石英粉等能浇铸各种模具，还可以作为各种产品的防腐涂料 。 3）成型特点：
16、流动性好，硬化速度快；环氧树脂热刚性差，硬化收缩小，难于脱模，浇注前应加脱模剂；固化时不析出任何副产物，成型时不需排气 。,二.汽车塑料件综述,图2-1 车用塑料品种占比图,前保险杠,前立柱,前罩装饰件,前端组件,散热器格栅,侧裙板饰件,轮盖装饰件,后保险杠,行李箱 饰件,后立柱,中立柱,门板饰件,门槛饰件,仪表板组件,发动机罩盖,后视镜,副仪表板,座椅件,空调塑件,图2-2 汽车塑料零件图,1.汽车塑料件分类,外饰件 保险杠(前后，内衬),车身侧裙板,防擦条,轮罩,轮盖装饰件,门槛,散热器格栅,牌照板等。 内饰件 仪表板,副仪表板,立柱,门板,座椅部件等。 功能件 发动机前端组件，发动机罩盖，进气歧管，空调组件，容器，燃油系统等。,三.汽车外饰件,图3-1 汽车常见外饰件分布图,车把手 耐热ABS 电镀PC/ABS,密封条 ASA PC/ASA,车轮毂盖 耐热ABS PA/PPE PC/ABS 电镀PC/ABS,车灯
