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1、塑料基础知识,陈合良,塑料定义,塑料是上世纪才发展起来的一种新型材料，目前世界上的产量已经超过钢铁成为人类使用的四大材料材料之一。 通常所说的塑料是高分子材料的一种，也可以叫聚合物塑料的品种很多，性能各具特色，适应范围广泛，发展迅速，直到今天，世界上的新型材料还不断的涌现。,汽车塑料化浪潮,90年代初，发达国家每辆汽车上塑料的平均用量为100-130kg，1992年已增加到269kg，到2001年将增加到337kg，占车重的227。据杜邦公司预测，自目前至2009年，北美汽车和轻型卡车行业塑料总需求量将增加25。2000年，北美塑料用量约40亿磅，到2009年，仅汽车工业领域的塑料需求量就将达
2、51亿磅。 在世界各大汽车制造公司中，最热衷于塑料的是戴姆勒克莱斯勒汽车公司。他们正在开发一项与传统方法完全不同的汽车生产工艺，一项花费浩大，风险也相当大的试验，但是一旦成功，那么它将对整个汽车工业的加工方式产生革命性的影响。,塑料主要分类方法:,按受热行为分,热塑性材料: 成型后受热可以再次塑化,热固性材料:已经化学交联,受热后无法塑化,按结构形式分,结晶型聚合物:PP、PE 、PBT、PA、POM 等,非晶型聚合物: PC、 ABS、 PPO、 PMMA、 PVC 、PS、 等,按材料用途分,通用塑料:PP、PE、PVC、ABS、PS,工程塑料:PA、PBT/PET、PC、PPO、POM,
3、热可塑性弹性:TPE、TPR、TEEE、TPU,塑料主要改性方法:,填充：通过加入无机矿物（有机）粉末，改善塑料材料的刚性、硬度、耐热性等 主要的填充物为：碳酸钙、滑石粉、云母粉、木屑等,增强：通过在加入玻璃纤维、碳纤维等纤维状物质，可以明显改善材料的刚性、 强度、硬度、耐热性，但很多材料会导致表面不良和韧性明显降低。,增韧：有较多的材料韧性不够、太脆，可以通过加入韧性较好的材料或者超细无 机材料，增加材料韧性和低温使用性能。,阻燃：在较多的场合，要求材料有阻燃性，比较常用的场合是电子电器，汽车行 业也有阻燃要求，但一般较低。阻燃可以通过加入阻燃剂实现，阻燃方式 可以分为卤素阻燃剂和无卤阻燃剂
4、。上海大众的阻燃标准为TL1010 。,合金：合金的方法可以分为共混（物理）和共聚（化学），将2种或多种材料制备 成一种材料，达到改善一种材料的性能或兼具两种材料特性。,塑料对人体的影响,汽车驾驶室内所涉及到的塑料（PE、PP、PS、ABS、PU）、皮革、人造革（PVC、PU）、纺织面料、泡沫、油漆、橡胶会放出下列有害物质。 （1）甲醛，对人体健康影响主要表现在刺激眼睛和呼吸道，造成肺功能、肝功能、免疫功能异常。甲醛被国际癌症研究机构(IARC 1995)确定为可疑致癌物。（面料、人造板） （2）苯、甲苯和二甲苯，其中苯被国际癌症 研究机构确认为有毒致癌物质。,塑料对人体的影响,（3）甲苯二异
5、氰酸酯(TDI)是具有强烈刺激性气体的有机化合物。对皮肤、眼睛和呼吸道有强烈刺激作用，长期接触或吸入高浓度的TDI蒸气可引起支气管炎、过敏性哮喘、肺炎、肺水肿、死亡。（汽车座椅泡沫垫、方向盘、仪表板、地毯） 河北沧州大化TDI工厂 4月份因TDI泄漏牺牲3人，多人受伤。这个工厂经常有人牺牲。,塑料对人体的影响,4.环境安全 （4）铅、镉、铬、汞、砷等是常见的有毒污染物，其可溶物对人体有明显危害。皮肤长期接触铬化合物可引起接触性皮炎或湿疹。过量的铅、镉、汞、砷对人体神经、内脏系统造成危害，特别是对儿童生长发育和智力发育影响较大。因此，应注意这些有毒污染物误入口中。（颜料） 由此可见塑料选材的重要
6、性，所以设计时要充分了解其特性，包括环保方面的要求 新购车辆的前6个月，务必经常 开窗通风，不要使用空调。,PE：聚乙烯结晶性聚合物,PE可以分为HDPE（低压）、LDPE（高压）、LLDPE（线性低密度）。 材料特点：PE材料极性很低，耐溶剂性能好，韧性较高，刚性和印度较低，耐热性 能较差，使用温度较低，耐低温性能好。 主要成型加工方式：注塑、挤出、吹塑等 主要用途：一般塑料件、吹塑产品、管材等,PP：聚丙烯结晶性聚合物,PP可以分为均聚丙稀和共聚丙稀2个大类，性能的主要区别是均聚丙稀的刚性、耐热性能、透明性等较好，共聚丙稀的韧性、加工性能较好。 材料特点：PP材料极性很低，耐溶剂性能好，刚
7、性比PE好，耐热性能较好，但耐 候性能较差。可以通过多种改性方法制备复合材料，改性后性能相差很大。 主要成型加工方式：注塑、挤出、吹塑、流延、双向拉伸等，容易成型 主要用途：种类繁多，在汽车上面的应用极为广泛。 透明PP：通过加入晶型成核剂，或将其分子链打断，改善透明性。,PP的应用,改性PP是车用塑料中用量最多、使用量增长最快的品种，尤其是经橡胶改性的PP在汽车外用部件方面取得了突破性的进展。用弹性体和PP共混改性，尤其是用EPDM(三元乙丙橡胶)机械共混，所形成的热塑性弹性体其冲击强度可提高7倍，且具有优良的耐热、耐低温及耐老化性能，加工成型性好。,PP的应用,保险杠是最具代表性的PP汽车
8、零部件之一，PP具有价格低、设计自由度大、可注射成型等优点。保险杠材料大部分采用可注射成型的EPDM改性PP，它具有超高抗冲击强度400Jm(常温下)、50Jm(低温下)。这是在普通增韧基础上交联改性，使共混物产生网状结构而大幅度提高冲击强度，以满足保险杠耐冲击、耐热、耐老化、耐低温及刚性、韧性好的要求。另外PP车用塑料最重要的用途是蓄电池外壳，其次还可用于汽车气囊、水箱面罩、仪表板、防撞板、导流板、护栅、仪表板、方向盘柱座、支柱装饰件、倒后镜、行李箱衬里等零部件。,ABS定义,ABS是丙烯晴、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物。其结构分为以弹性体为主链的接枝共聚物和以坚硬的AS共聚物为主链的接枝共聚
9、物两大类。调节ABS树脂中橡胶的含量，可制得高冲击型、中冲击型、通用型和特殊耐热型等几种。 丙烯晴赋予ABS耐热性，耐油性，刚性和耐化学性。 丁二烯使ABS抗冲击好，具有韧性，耐寒能电镀。 苯乙烯使ABS保持良好的加工性，表面光泽及介电性能。,ABS特点,ABS树脂是非晶态、不透明、无毒、无味、浅黄色的热塑性树脂。具有如下特征： 通常在160以上即可成型，在270以上才开始出现分解。其密度为1.04-1.06g/cm,流动性中等。 ABS原料易吸潮，成型前需充分干燥，含水率控制在0.1%以下。 力学性能和热性能均好，硬度高，表面易镀金属。 耐疲劳和抗应力开裂、冲击强度高。 耐酸碱等化学性腐蚀。
10、 价格较低，加工成型、修饰容易。 丁二烯中的双键在紫外线作用下易受氧化降解发生变化，所以耐候性差。耐热性不够理想，使用温度在-40100。,ABS成型工艺,成型前用热风循环干燥温度80-85时间2-4h料层厚度3-4cm注射温度180-230注射时间3-5h注射压力70-100Mpa保压压力60-70Mpa注射速度一般采用中低速注射模具温度一般情况下：50-80对精密度要求较高的取50-60要求光泽及耐热型的取60-80制品后处理在70-80烘箱中处理2-4h,缓慢冷却至室温注意事项收缩率在0.3%-0.6%之间流动性对注射压力敏感些对于阻燃性的ABS，要做好防腐蚀工作,PVC,PVC：聚氯乙
11、稀非晶型聚合物 PVC的性能特点：易分解，必须加入稳定剂。其他助剂：润滑剂、增塑剂等 软PVC、硬PVC、PVC型材、PVC人造革薄膜,PS：苯乙烯非晶型聚合物 透苯、改苯（HIPS）、发泡苯乙烯（EPS）,POM,POM：聚甲醛结晶型聚合物,POM材料有良好的耐热性能、自润滑性能、很高的刚性和较好的韧性。其综合性能较佳，但也有收缩率大、加工温度较窄、易分解、有较大的刺激性气味等缺陷。,PC,PC：聚碳酸酯非晶型聚合物,PC是5大工程塑料中唯一透明的塑料。其透明性能非常良好，耐热性、韧性、尺寸稳定性非常好。但其表面硬度低，所以其耐磨擦性能差。普通品级材料的流动性能差，难以成型薄壁制件。较高流动
12、性的材料价格较高。,PC系列合金,PC/ABS是应用最为广泛的塑料合金。 PC材料由于流动性较差、容易应力开裂，而ABS材料耐热性差，耐候性差等缺点。对两者进行合金化改性，可以提高材料的综合性能。如果以PC为主，合金产品一般维卡软化点在110以上，材料流动性比PC要好得多。如果以ABS为主，则产品的维卡软化点可以达到100 以上，改善材料的耐热性能。,塑料材料的主要测试方法,对塑料进行性能测试，评价塑料性能的优劣，主要有以下一些方法： 1.力学性能：拉伸（屈服）强度、断裂伸长率、弯曲强度、弯曲模量、硬度、冲击 强度、蠕变和应力松弛等 2.热 性 能：耐热性、耐寒性、维卡软化点、热变形温度（HD
13、T）、熔点、最高连 续使用温度、脆化温度 3.电 性 能：体积电阻率、耐电弧性能 4.光学性能：透光率、雾度 5.化学性能：耐化学品性、耐溶剂性能、耐环境应力开裂 6.耐自然老化性能：大气自然老化、紫外光加速老化、氙灯加速老化、抗菌试验 7.耐燃烧性能：燃烧速度 8.固有特性：密度、收缩率、吸水性、熔融指数（MI） 9.其他性能：油漆粘附力、耐渗透性等,汽车用材料的一般要求,汽车上使用的材料越来越多，有报道称：汽车中使用塑料的重量比达到22，也称报道有全塑汽车设计成功。塑料因其比重小、节能、易成型、设计灵活、美观和环保等有点，得到越来越多的应用。 汽车塑料的一般要求： 1.耐热性：一般要求在9
14、0以上，有些部件要求135 甚至200 以上 2.耐候性：一般的外饰件、光线直接照射的内饰件有较高要求 3.冲击韧性：保险杆、紧固件、内饰件等都有较高要求 4.材料刚性：除弹性材料外一般都有要求 5.燃烧性：汽车材料一般都有阻燃要求，但一般较低 6.低温性：较多汽车材料有耐低温要求 7.材料弹性：要求弹性体材料如拨钮、门窗密封条、风挡等 8.气味性：塑料如POM有较大的气味 9.硬度：塑料的重要指标 10.其他特性：涂装性、光泽度、颜色、有害物质含量等,塑料材料的主要测试方法,汽车上使用的材料越来越多，有报道称：汽车中使用塑料的重量比达到22，也称报道有全塑汽车设计成功。塑料因其比重小、节能、
15、易成型、设计灵活、美观和环保等有点，得到越来越多的应用。 汽车塑料的一般要求： 1.耐热性：一般要求在90以上，有些部件要求135 甚至200 以上 2.耐候性：一般的外饰件、光线直接照射的内饰件有较高要求 3.冲击韧性：保险杆、紧固件、内饰件等都有较高要求 4.材料刚性：除弹性材料外一般都有要求 5.燃烧性：汽车材料一般都有阻燃要求，但一般较低 6.低温性：较多汽车材料有耐低温要求 7.材料弹性：要求弹性体材料如拨钮、门窗密封条、风挡等 8.气味性：塑料如POM有较大的气味 9.硬度：塑料的重要指标 10.其他特性：涂装性、光泽度、颜色、有害物质含量等,常见塑料材料的缩写/名称/俗称,注塑新
16、工艺之一气体辅助注塑系统,简介 把高压氮气经气辅主控制器（分段压力控制系统）直接注射入模腔内塑化塑料里，使塑件内部膨胀而造成中空，但仍然保持产品表面和外形完整无缺。,注塑新工艺之一气体辅助注塑系统,优点 1。节省塑料原料，节省率可高达百分之四十。 2。缩短产品生产周期时间。 3。降低注塑机的锁模压力，可高达百分之六十。 4。提高注塑机的工作寿命。 5。降低模腔内的压力，使模具的损耗减少和提高模具的工作寿命。,注塑新工艺之一气体辅助注塑系统,6。对某些塑料产品，模具可采用铝质金属材料。 7。降低产品的内应力，使产品不变形。 8。解决和消除产品表面缩痕问题。 9。简化产品繁复的设计。 10。降低注塑机的耗电量。 11。降低注塑机和开发模具的投资成本。 12。降低生产成本。,谢谢大家！,
