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1、新材料行业改性工程塑料 培 训 教 程（7） 塑料在汽车工业中的应用,芜湖 新材料有限公司 WUHU NIOUMAITE NewMaterialTechnologyCentre,国际汽车界研究开发的三大热门课题之一,应用历史： 塑料在汽车中的应用一直被汽车工程界所重视。 20世纪 50 年代即开始了塑料在汽车中的应用研究； 60 年代开始了商品化生产； 80 年代塑料在汽车工业中的应用进入快速发展的时期。,塑料件成型技术已与汽车塑料化无缝结合，汽车 塑料化是现代汽车科技进步的发展方向。 一、节能环保； 二、提高功能； 三、简化制造工序与工艺。 已成为国际汽车界研究开发的三大热门课题之一。,国内
2、汽车塑料化的工作重点： 新材料及其关键零部件技术，以及完善标准体系。 预计在不久的将来，汽车塑料零部件制造将成为一个 新兴塑料产业，不仅扩大塑料产业的规模，同样也决定了 今后汽车制造业的发展趋势。,关键材料及塑料零部件制造技术最新进展： 国际汽车产业上已有七项最新技术突破，同时该七项技术也即将投身于汽车产业中。,汽车塑料化浪潮,表1： 发达国家汽车平均用塑料量,表2： 中国汽车平均用塑料量,表3：我国与发达国家轿车塑料用量比较,表4：我国与发达国家汽车塑料用量比较,工业发达国家汽车塑料的用量占塑料总消费量的8%10%。,与汽车工业发达国家相比，我国还存在很大的差距， 德国、美国、日本等国的汽车
3、塑料用量已达到10%15%，有的甚至达到了20%以上。虽然各国使用的塑料品种不尽相同，但大体相似。,*FRP：学名玻璃纤维增强塑料。它是以玻璃纤维及其制品（玻璃布、 带、毡、纱等）作为增强材料，以合成树脂作基体材料的一种 复合材料。已由玻璃纤维扩大到碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、 氧化铝纤维和碳化硅纤维等，亦称玻璃钢复合材料,表5：发达国家汽车塑料品种比较,在我国，塑料件约占汽车自重的7%10%。我国汽车用塑料的品种按用量排列依次为PP，PVC，PU，不饱和树脂，ABS，PF，PE，PA，PC，复合材料。,自20世纪90年代以来，随着汽车材料国产化的开展，我国汽车用 塑料步入了世界发展的轨道。,奔
4、驰Smart,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。,目前，戴姆勒克莱斯勒 汽车公司已在一些车辆上使用塑料翼子板、后尾门，并将塑料整体结构 用在奔驰 型车和超微型车“ ” 跑车上。 这就是用巨型注塑机生产成型的汽车零件，包括翼 子板、前照面板、发动机盖、 后围板等。,塑料汽车材料的生力军,应用品种：,2012-2015：纳米复合材料、可喷涂和免喷涂塑料， 塑料镜片和塑料玻璃、 以及纤维增强热塑性塑料；,目前运用的材料：
5、 聚丙烯（PP） 、 聚乙烯（PE）、 ABS树脂 及工程塑料及其合金材料,国外汽车已在初步试用车用复合材料纤维增强复合材料 （FRP）、车用热塑性复合材料及碳纤维增强复合材料 等高分子复合材料。,世界汽车材料技术发展的主要方向：轻量化、环保化。 目的：节能、减排、降耗、环保。,汽车材料发展的主要方向,轻量化： 1、减轻汽车自重是提高燃油燃烧效率的最有效措施之一， 汽车的自重每减少10%，燃油的消耗可降低6%8%。 2、降低汽车排放，保护环境 为此，增加塑料类材料在汽车中的使用量，便成为降低整车成本及其重量，增加汽车有效载荷的关键。,环保化： 1、汽车塑料零部件的可回收利用； 2、汽车塑料更换
6、为生物塑料，首当其冲是汽车“内饰件”。,汽车塑料化的优势,一、最大优势是减轻车体的重量，节能降耗； 二、塑料成型容易，加工十分便利； 三、塑料制品的弹性变形特性能强，对车辆和 乘客起到保护作用； 四、塑料耐腐蚀性强，局部受损不会腐蚀； 五、塑料品种多，性能优异，适应性强。,汽车塑料化的优势,一、最大优势是减轻车体的重量。 轻量化是汽车业追求的目标，塑料在此方面可以大显 其威。这使塑料成为汽车轻量化的首选用材。 使用塑料有助于减轻汽车重量，汽车重量每减少10%， 燃料经济性可提高5%。,汽车配件塑料化后的轻量化情况,二、塑料成型容易，使得形 状复杂的部件加工十分便利。 使用塑料可以一次成型，加
7、工时间短，精度有保证。,汽车塑料化的优势,注 塑 机,例如：仪表台用钢板加工，往往需要 先加工成型各个零件，再分别用连接 件装配或焊接而成，工序较多。,三、塑料制品的弹性变形特性能能提高安全系数 塑料制品的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量，对 强烈撞击有较大的缓冲作用，对车辆和乘客起到保护作用。 因此，现代汽车上都采用塑化仪表板和方向盘，以增强缓冲作用。前后保险杠、车身装饰条都采用塑料材料，以减轻车外物体对车身的冲击力。另外，塑料还具有吸收和衰减振动和噪声的作用，可以提高乘坐的舒适性。,汽车塑料化的优势,四、塑料耐腐蚀性强，局部受损不会腐蚀。 钢材制作一旦漆面受损或者先期防腐做的不好就容易生锈
8、腐蚀。塑 料对酸、碱、盐等抗腐蚀能力大于钢板，如果用塑料做车身覆盖件，十 分适宜在污染较大的区域使用。,五、塑料品种多；性能优异；适应性强。 根据塑料的组织成分，通过添加不同的填料、增塑剂和硬化剂制出所需性能的塑料，改变材料的机械强度及加工成型性能，以适应车上不同部件的用途要求。 例如：保险杠要有相当的机械强度； 坐垫和靠背就要采用柔软的聚氨酯泡沫塑料； 塑料颜色可以通过添加剂调出不同颜色，省去喷漆的麻烦。 有些塑料件还可以电镀，如ABS塑料具有很好的电镀性能，可用 于制作装饰条、标牌、开关旋钮、车轮装饰罩等。,汽车塑料化的优势,汽车制造商适应塑料代替传统的钢制材料还可降低成本。 戴姆勒-克莱
9、斯勒公司宣称，该公司用模吹塑料制成了吉普车前 后保险杠，从而使制造组装成本减少了12、重量减少了9。,应用开发信息表明，用聚碳酸酯（PC） 替代玻璃的环境效益包括重量、安全和设计。 1千克的PC釉料可替代2.2千克的玻璃，对于 15万公里使用寿命（以美国轿车平均消费计） 可节约200300兆焦的能力和减少1422 千克二氧化碳排放。,注模的塑料部件也具有美学效果，而使用传统的材料如钢和玻 璃很难达到，如玻璃前灯透镜用聚碳酸酯材料替代。,汽车塑料化的优势,塑料可提高汽车制造商设计的灵活性。 塑料在汽车中的成功应用更使汽车成本得以降低，一个简单的注模 塑料部件可起到许多金属部件焊接在一起的功能，塑
10、料可模铸成比钢组 合件更为复杂的形状，可减少集成过程中所用的部件数。,汽车装饰部件,汽车塑料装饰部件一般分为内饰件和外饰件。 内饰件：汽车车厢隔板、门内装饰板、仪表板、扶手、地毯、 门内手柄、装饰条等。,内饰件功能要求：抗冲、减振、隔热、吸音、隔音以及美观、 舒适具有较高的要求。 但不会影响车辆的整体运行性能，,热塑性塑料能满足上述要求，适宜制作内饰件。且质地轻、易成型、易安装、手感好和成本低等特点，用量高达整车塑料总用量的56%。,内饰件较早实现了“塑料化”，且用量大。 目前汽车内饰件的塑料材料逐渐向高强、复合、美观 等方向发展。,汽车内装饰部件,1、耐热性：因夏季长时间光照，车厢内温度比较
11、高，要求 内饰件材料具有高耐热性； 2、耐老化性：包括热氧老化和光老化，防止部件老化变色、 劣化； 3、低气味性：为了驾乘人员的身体健康，材料应确保低挥 发性、 低气味； 4、亚光性：为确保驾驶安全，选用哑光材料或哑光皮纹； 5、耐刮伤性：要求材料具有一定的表面硬度和较低的摩擦 系数，以防止刮伤起毛。,汽车内饰件材料要求,汽车常用的内饰件及所选材料,汽车常用的内饰件及所选材料,车门内板的构造基本上类似于仪表板，由骨架、发泡和表皮革构成。以红旗轿车和奥迪轿车为例：,最近开发成功的低压注射压缩成型方法，是把表皮材料放在还未凝 固的聚丙烯毛坯上，经过压缩，压成为门内板。表皮材料为衬有PP软泡层 的T
12、PO，这类门板易回收再生。中低档轿车的门内板，可采用木粉填充改 性PP板材或废纤维层压板表面复合针织物的简单结构，即没有发泡缓冲结 构，有些货车上甚至使用直接贴一层PVC人造革的门内板。,汽车内饰件车门内板,车 门 周 围 塑 料 件,目前坐垫及靠背基本上是由软质PU(聚氨基甲酸酯简称聚氨酯 )发泡制成。对于座椅的表皮材料，60年代大多数采用PVC人造革，70年代开始使用真皮织物包皮，织物材料主要是尼龙，预计聚酯织物包皮会逐年增加。座椅缓冲材料为模压发泡的软质高弹性PU，目前尚无其它发泡材料可以替代它。,考虑到座椅的舒适性，缓冲垫的密度可以改变，从而使 软硬度随之改变。如奥迪A6轿车靠背上的缓
13、冲垫可使用天然 纤维（如椰子壳）浸胶材料，其特点是透气性好；骨架材料 可用GMT（玻璃纤维毡片）取代钢铁材料。,座 椅,我国使用的仪表板可分为硬和软仪表板两种。,汽车内饰件仪表板,硬仪表板常被用在轻、小型货车、大货车和客车上，一般采用PP、PC、ABS、ABS/PC等一次性注射成型。 这种仪表板表面有花纹，尺寸很大，无蒙皮，对表面质量要求很高，对材料的要求是耐湿、耐热、刚性好、不易变形。但由于这种仪表板通常采用多点注射成型，易形成流痕和粘接痕，同时添加色母不均，容易产生色差，因此表面需经涂装后才能使用，且最好选用亚光漆涂装。,另外，由于高档仪表板追求质感，所以在仪表板表面 做一部分桃木饰纹将是
14、一种发展方向。,桑塔纳、捷达、富康仪表板均采用 PVC/ABS或PVC片材作为表皮材料， 并带有皮纹。,上海大众斯柯达明锐仪表板,但是，由三种以上材料构成的仪表板，材料的再生利用极为 困难。为了便于回收利用，正在发展用热塑性聚烯烃TPO表 皮和改性聚丙烯PP骨架及聚丙烯发泡材料构成的仪表板。,再,方向盘：,考虑到轻量化，现在也有用玻璃纤维增强PA替代铁芯的趋势。 为了追求豪华、舒适、手感好，现在的方向盘表面部分增加了桃木饰纹或真皮包皮等。,骨 架：钢骨架与铝压注 包覆物：多用改性PP、PVC、PU、ABS等树脂,一般采用自结皮硬质PU泡沫材料高压或低压发泡而成。,车内顶棚、后围（后围主要对重型
15、车而言）是内饰件中材料和品种花样最多的一种复合层压制品，它的作用除了起装饰功能外，还起着隔热、隔音等特殊功能。 顶棚、后围一般由基材和表皮构成，基材需要具有轻量、刚性高、尺寸稳定，易成形等特点，,顶棚、后围,我国的轿车顶棚一般使用TPO发泡片材、玻璃纤维、无纺涤纶布材料层压成型。,汽车功能件,功能件必须满足特殊的使用功能，对其材料具有特殊的要求。,汽车功能件 暖风机、空调,暖风机、空调是汽 车重要的功能件， 其总成大部分是由 塑料注塑或吸塑而 成。,汽车功能件 燃油箱及燃油管,燃油箱结构：具有单层或多层复合结构。,奥迪A6燃油箱,奇瑞B14燃油箱,燃油箱是汽车中重要的安全部件之一,燃油箱材质要
16、求：耐寒、耐热、耐蠕变、耐应力开裂、 耐大气老化、耐溶剂、耐化学药品腐蚀等 以适应抗冲击、抗渗漏、阻燃、防爆等方面的要求，,塑料燃油箱通常采用 HMWHDPE 基材，并辅以粘接和阻隔性材料吸塑而成，其箱体内壁要用不同的方法进行表面处理。,进气道是为发动机而设计的部件。对于卡车来说，进气道是重要的外饰件，通常位于驾驶室后面，一般为ABS板吸塑二次加工成型、PE吹塑成型或ABS注塑而成，重卡斯太尔王和“黄河王子”的进气道就是ABS注塑而成，重约15Kg。,江淮汽车进气道,斯太尔王进气道,汽车功能件 进气道,挡位标牌、暖风操纵面板、操纵旋钮及导光块这类功 能件一般选用原色PMMA为材料，但也有例外，如斯太尔 王的前遮阳罩则选用黑色、铅黄色或紫色的PMMA，主要 是防止太阳光的直射。,汽车功能件,烟灰缸、缸体及盖板为了满足阻燃、耐温的需要，这类 功能件一般选用PC、PF、PBT或PC/ABS注塑而成。 例如：黄河王子就采用PC， 斯太尔王则用PBT、PC/ABS注塑而成。 T11烟
