8第八章--工程塑料

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1、第二篇 汽车制造用非金属材料第八章 工程塑料引言 目前，汽车用塑料已由普通的装饰用途，发展至 制造结构性及功能性的部件，要求也不断提高， 例如耐热、高强度及抗冲击性便是最常见的要求 ，一般处理的方法是采用复合材料或塑料合金。 目前，德国制造的汽车使用塑料平均约占用材的 22%，是使用塑料最多的汽车工业国，而日本汽 车使用的塑料则占用材的7.5%左右。车用塑料构件第一节 塑料的组成及分类一、 塑料的定义塑料是以合成树脂为主要成分或加有其 它添加剂，经一定温度、压力塑制成型的高 分子材料。按其力学状态也可以说，凡在室 温下处于玻璃态的高聚物即可称为塑料。二、塑料的组成按其组成可分为两类。一类是单纯

2、的 由一种合成树脂组成的塑料，为简单组分 。另一类则除合成树脂外，还要添加某些 填料或添加剂组成的塑料，为复杂组分。1树脂是塑料的主要成分，它将其它组分粘 结起来而具成型能力，树脂对塑料性能起 决定性作用。因此绝大多数塑料是以树脂 名称命名的。树脂又分为天然树脂和合成 树脂。2添加剂 填料 为了改善性能或降低成本，在塑 料中加入的物质称为填料。按其形状可分为 粉状、纤维状和片状。常用的粉状填料有木 粉、滑石粉、铝粉、石墨粉等；纤维状填料 有玻璃纤维、石棉纤维、碳纤维等；片状填 料有麻片、棉布、玻璃布等。增塑剂 用来提高树脂可塑性和柔软 性的一些低挥发性物质称为增塑剂。 稳定剂 稳定剂的作用是防

3、止塑料老 化。如在聚氯乙烯中加入硬脂酸盐，可防 止热成型时的热分解。在塑料中加入炭黑 作紫外线吸收剂，可提高其耐光辐射的能 力。润滑剂 防止塑料在成型过程中粘在 模具或设备上，并使制品表面光亮美观而 加入的物质。常用硬酯酸及盐类、石蜡烃 和酯类。 着色剂 亦称染料，一般用有机染料 或无机颜料作着色剂。着色剂应满足着色 力强，色泽鲜艳，分散性好，不易与其它 组分起化学变化，耐热、耐光性好等要求 。固化剂 固化剂的作用是将热塑性的 线型高聚物加热成型时，交联成网状体型 高聚物并固结硬化，制成坚硬和稳定的塑 料制品。固化剂常用胺类和酸类及过氧化 物等化合物作固结剂，如环氧树脂中加入 乙二胺。其它 在

4、塑料中加入其它一些添加剂， 如阻燃剂(阻止塑料燃烧或造成自熄)、抗 静电剂(提高塑料表面的导电性，防止静电 积聚，保证加工或使用过程中安全操作)以 及发泡剂(在塑料中形成气孔，降低材料的 密度)等。三、塑料的特性 1.密度小 塑料对密度一般只有1.02.0 ，约为钢的1/6，铝的1/2。这对减轻车辆 、飞机、船舶等运输工具的自重意义十分 重大。2.电绝缘 大多数塑料具有良好的电绝 缘性和较小的介电损耗，是理想的电绝缘 材料。 3.耐腐蚀 大多数塑料的化学稳定性好 ，对酸、碱、盐都具有良好的抗腐蚀能力 。4.消音和隔热性好 塑料消音隔热性好， 泡沫塑料可以用作隔音保暖材料，塑料机 械零件可以减少

5、噪音，提高运转速度。 5.耐磨和减摩性好 大部分塑料摩擦系数 小，具有自润滑能力，可以在湿摩擦和干 摩擦条件下有效工作。6.良好的工艺性能 大部分塑料都可以 直接采用注塑或挤压成型工艺，无需切削 ，因此生产效率高，成本低。 7塑料的不足 塑料的不足之处是强 度、硬度低，耐热性差，膨胀系数大，受 热易变形、易老化、易蠕变等。第二节 塑料在汽车上的应用随着汽车工业的发展，大大促进了汽车 上塑料的应用，汽车上塑料的用量占整车质 量的7%左右。一、汽车内饰用塑料制品材料为创造更舒适、更安全而豪华的车内 居住空间，人们一直追求高档次、高质量 的汽车内饰。汽车内饰塑料制品有仪表板 、座椅、顶棚、门内板、副

6、仪表板、扶手 、地毯、行李箱内衬、发动机罩盖内衬以 及各种吸音、降噪用的毛毡垫等。1.仪表板 硬质仪表板 硬质仪表板一般使用在 轻、小型货车上，一次注射成形。这种仪 表板尺寸很大而且没有蒙皮，表面质量要 求非常高，同时要求高温耐热、刚性。材 料可用改性PPO、ABS树脂、填充PP等。软质仪表板 软质仪表板由表皮、骨 架、缓冲材料等三部分构成。常采用 PVC/ABS片材真空吸塑成形仪表板表皮，如 一汽捷达，上海桑塔纳轿车；中高级轿车 上采用粉末PVC搪塑成形仪表板表皮，如 一汽奥迪、小红旗轿车。骨架材料有铁板( 如奥迪和小红旗)，有硬纸板(如捷达和桑塔 纳)，也有ABS、改性PP等。聚丙烯仪表板

7、 为了便于回收利用， 正在发展热塑性聚烯烃表皮（TPO），改 性聚丙烯骨架，聚丙烯发泡材料构成的仪 表板。2.座椅 材料基本上是软质高弹性聚氨 酯泡沫塑料，骨架用金属材料。国外正发 展全塑座椅，除了缓冲垫，座椅骨架也采 用长玻纤增强的聚丙烯材料或30玻纤增 强的PA6，重量减少40以上，成本降低15 。3门内板 门内板的构造基本上类似于 仪表板，由骨架、发泡材料和表皮构成。 车门内板一般以硬质纤维板或PP木粉塑料 板为基材，再层压或复合上聚氨酯内衬和 PVC薄膜或无纺布。也有用改性PP或ABS 制作车门内板骨架，再复合软饰材料成为 整体门内板。红旗轿车和奥迪轿车的门内板的骨架 部分由ABS材料

8、注射成形，再把衬有PU发 泡材料的针织涤纶表皮以真空成形的方法 层压在骨架上成为一体。4.顶棚 成形顶棚由基材和表皮构成。基 材一般使用“热塑性”PU发泡片材、PP发泡 片材、玻璃纤维、瓦楞纸、蜂巢状塑料带 等。表皮材料可用织物、无纺布、PVC等 。我国轿车顶棚一般使用“热塑性”PU发泡 片材、玻璃纤维、无纺涤纶布材料层压成 形。5. 地毯 地毯材料必须挺括、隔音、舒 适，不允许松弛，折皱等现象，大都采用 带有橡胶基的合成纤维针刺毡或PVC低发 泡体组成。6. 其它 其它如门立柱盖板、杂物箱、 杂物斗、空调有关的壳体和各种导管以及 导风格栅，大都采用ABS及聚烯烃塑料。二、汽车外装塑料制品 1

9、. 保险杠 我国车用塑料保险杠几乎都采 用弹性体共混改性PP材料，美国大多采用 RIM成型法生产保险杠，而欧洲大多采用经 涂装的PP保险杠和PC/PBT（聚对苯二甲酸 丁二醇酯）合金保险杠，日本一些高级轿车 上应用RIM。2. 散热器格栅 散热器格栅材料有ABS、 PC、PP、PET（聚对苯二甲酸乙醇酯）。 目前一般采用ABS或ABS/PC注射成形、表 面电镀或涂装的格栅，如小红旗轿车的格 栅是ABS/PC表面喷漆。3. 车轮罩 塑料车轮罩分全罩型和半罩 型，车轮罩所采用的塑料材料有ABS、PA 、PC、ABS、PPO/PA等。4. 叶子板衬里，发动机挡泥板轿车叶子板衬里一般采用耐低温、高 韧

10、性的聚丙烯来制造。CA1092车上发动机 挡泥板改用聚丙烯塑料，成本、重量减少 ，防腐性能提高。5. 灯类前大灯反射镜壳，可用PPS、PC/PBT， 也可采用耐热性较低的其他塑料。后排组 合指示灯。灯罩材料为PMMA，灯壳为填料 改性PP，它们之间用热熔粘接剂接合。6其他车身部件 车门把手一般使用 POM，电镀件使用PC/ABS。门锁一般使用 刚性好的POM。玻璃升降器的支承机构及 手摇把材料为POM。雨刷机构的杆可用 PBT（聚对苯二甲酸丁二酯），球碗可用 POM，微电机上的小齿轮使用POM。三、结构件、功能件 1 气门室罩盖 塑料罩盖重量轻、噪音 低，主要材料有PPS（聚苯硫醚）、热固性 聚酯BMC（块状模塑料）、SMC（片状模 塑料）和酚醛塑料等。2. 冷却风扇、护风圈 由增强聚丙烯材料 制成，国内大多车型上已采用塑料制品。3. 油箱 塑料油箱成本低、重量轻、经 济效益好，安全性也比较好。主要采用超 高分子量聚乙烯制成。4. 散热器水箱 汽车散热器水箱材料向 易接合的塑料转化。主要材料是玻璃纤维 增强尼龙66，耐热性、耐化学药品性及尺 寸稳定性好，重量轻。5水泵、油泵壳体 水泵和油泵壳体采用 酚醛树脂材料，在发动机高温、高负荷状态 下，能保持良好的尺寸稳定性、重量轻、噪 声低、成本低。