汽车用改性塑料简介

汽车用改性塑料简介讲课提纲•汽车用高分子材料简介•汽车零部件用高分子材料特点：选材依据•汽车内饰颜色控制技术•各大汽车公司材料标准对比•普利特公司简介汽车工业发展趋势•减轻汽车重量和能源消耗：塑料的密度小•降低汽车生产成本：塑料材料的易加工性（挤出、注塑、吹塑、压延、模压、气辅成型）•大量使用塑料：比强度高，耐磨，抗腐蚀性绝缘性好，能耗低及噪音小等许多优点。主要品种有：PP、PU、苯乙烯类（ABS，PS，SAN，SMA）、PVC、PE•汽车用塑料量：约占塑料总消耗量的8%左右，约占汽车总重量的10%世界汽车用塑料分布情况PPPVC聚氨酯热固性复合材料ABSPA其它PEPCPPOPOM聚酯汽车用PP塑料的特点•用量最大：约占汽车所用塑料总量的20%左右，其主要原因是再生性、降低汽车重量和生产成本，同时具有良好的加工性能（MFR0.3-50）；•主要的品种有：填充改性、普通型、增强型和橡胶增韧型。•1980年美国一台汽车的PP用量为18kg，1990年便增至31kg，欧洲约20kg，其中意大利FiatRitma高达25kg，日本平均每台汽车用PP量最高，居世界首位。现在全球汽车用PP用量正以7.5%/年的速率增长，北美汽车用PP呈直线上升。•PP与ABS竞争：内装饰件，如仪表板、中柱。主要原因：价格及回收性聚丙烯•PP（等规度）：无规（APP），均聚(IPP,通用级，高结晶级)，嵌段共聚（C2,BPP，通用级/高结晶级）•改性PP的性能：主要受PP分子量和PP品种的影响CH2CHCH3n聚丙烯的改性•提高刚性：滑石粉填充，玻璃纤维增强•增加韧性：橡胶（PP+EPDM)•填充增韧：刚、韧平衡•提高热氧老化性能：抗氧剂•提高抗紫外线性能：耐候•改善加工性能：橡胶用量的影响•韧性增加•刚性降低•强度下降•硬度下降•耐热性下降橡胶增韧滑石粉填充PP橡胶用量5101520测试标准熔体流动速率(230℃×2.16kg)g/10min8.967.727.97.8ISO1133密度g/cm31.051.051.051.05ISO1183模具收缩率%1.00.920.870.81PRET方法屈服强度MPa25.623.321.218.4DIN53455弯曲强度MPa4036.23126DIN53452弯曲模量MPa2050183015201240DIN53452CharpyU冲击强度kJ/m27.514.318.625.9DIN53453球压痕硬度MPa57514136DIN53456热变形温度℃5754.553.548.5ISO75/A填料的作用降低成本增加刚性：弯曲模量降低收缩率；减少制品翘曲；增加制品尺寸稳定性其它：电性能、磁性能、阻燃性、导热性改性PP的性能：主要受PP分子量的影响聚丙烯品种嵌段共聚PPMFR0.30.51.04.08.0脆化温度，℃-25-25-20-8-3Charpy冲击强度353520107混浊度，%7070708085PP品种的影响PP品种均聚PP嵌段共聚PP密度，g/cm30.9030.90拉伸屈服强度，MPa37.029.0弯曲模量，MPa19001350洛氏硬度，R10240Izod缺口冲击强度，J/m48500热变形温度（1.82MPa），℃5862脆性温度，℃-5-30TL52283无尾标规格A规格B用途仪表板侧护板镶嵌条填料用量23±329±326±3比重1.09±0.011.13±0.011.10±0.01布氏硬度，MPa38-4550-5643-48拉伸强度，MPa13.01815断裂伸长率，%202020缺口冲击韧性不断裂，允许部分断裂不断裂，允许部分断裂乃至铰链式断裂不断裂，允许部分断裂弯曲强度，MPa-40±1℃22-8029-9023-75-23±2℃22292380±1℃9129TL52035保险杠材料无尾标规格A规格B汽车类型GolfA2A3T4GolfA4填料用量10±2比重0.87-0.920.89-0.930.95-1.0布氏硬度，MPa28±450±528±4拉伸强度，MPa12.01812断裂伸长率，%10010020缺口冲击韧性不断裂不断裂，允许部分断裂弯曲强度，MPa-40±1℃18-6327-6218-70-23±2℃18271880±1℃699耐热老化性（150℃）200200200聚乙烯•HDPE:0.941-0.965吹塑成型•LDPE:0.91-0.925•LLDPE•MDPE:0.926-0.940•UHMWHDPE(大于150万)CH2CH2nABS塑料•苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物CH2CHCH2CHCHCH2CH2CHCNABS是指聚丁二烯橡胶与单体苯乙烯和丙烯腈的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物（SAN）的掺混物组成：A代表丙烯腈，提供耐化学性和热稳定性；B代表丁二烯，提供韧性和抗冲性；S代表苯乙烯，赋予刚性和易加工性ABS的改性•抗冲改性：通用ABS＋橡胶•耐热改性：Vicat95-120℃，改变苯乙烯成分（α-MS,SMA,SMI,NPMI);PC/ABS•电镀级：高抗冲击，橡胶相粒径较大，分布均匀，流动性高•抗紫外：本公司核心技术特殊ABS•ASA：丙烯酸酯胶乳；•AES：三元乙丙橡胶胶乳；•ACS：氯化聚乙烯胶乳•透明ABS：MABS和MBS，主要用甲基丙烯酸酯（MMA）完全或部分替代丙烯腈（A）•特点：耐候性能大幅度改善，但价格也高聚氯乙烯PVCCH2CHCln•软质•硬质塑料的分解温度PE335-450PP328-410PVC180聚异丁烯288-425PS300-400EVA213-325聚乙烯醇250聚氟乙烯372-480PMMA170-300聚偏二氯乙烯225-275聚三氟氯乙烯347-418PTFE508-538POM180聚丙烯腈250-280PA6310-380PA66310-380涤纶（PET）283-306NR400-900IR400-1000CR400-875BR400-875CSM400-875PU400-900EPDM507-900IIR500-1050SBR400-875塑料的最高使用温度塑料品种使用温度塑料品种使用温度PP105PP(玻纤增强)110PE50交联PE90AS55PVC60PS50ABS(玻纤增强)80POM100POM(玻纤增强)120PPO75PPO(玻纤增强)100PA90PA(玻纤增强)120PC110PC(玻纤增强)120PET120PET(玻纤增强)130PBT120PBT(玻纤增强)135PTFE250PES150聚丙烯酸酯120聚丙烯酸酯(玻纤增强)130塑料的吸水率：通用塑料允许水含量(%)塑料名称吸水率(%)注塑挤出PMMA0.3-0.40.02-0.060.02-0.04PA1.3-1.90.04-0.080.02-0.06ABS0.2-0.450.05-0.100.03-0.05POM0.22-0.350.05-0.100.03-0.10PP0.030.05-0.200.03-0.15PE0.05-0.200.03-0.15PS0.03-0.100.05-0.100.04-0.08PVC0.08-0.200.08-0.10常见的改性塑料价格•改性ABS：２万左右•PC/ABS：３万左右•改性PP：11000-17000,可喷涂保险杠材料及耐划痕仪表板门板专用料价格较高超高耐热材料价格也较高•改性PA：25000左右塑料的成型加工新方法介绍气辅注射成型的优点1.降低制品内应力。常规注射成型的模腔压力一般超过30～50MPa,而气辅注射的模腔压力约为5MPa左右,所以制品承受的压力小,内应力也就小了;2.降低锁模力。锁模力大小随模腔压力大小而定。模腔压力小,锁模力也就小了;3.节约原材料约25%～30%左右(也就是注入N2的量);4.可注射大型厚壁制品,成型周期短;5.制品表面平整、光滑、无收缩痕迹。多层共挤吹塑法•为使燃油箱的渗漏量达到2g/24h,最好用多层共挤出吹塑法来成型,即五层共挤:HDPE+粘接剂+PA+粘接剂+HDPE。这种工艺要用3台单螺杆挤出机,和一个五层共挤吹塑机头,再加一台吹塑机。用此工艺制成的复合燃油箱,其渗漏量可以达到0.12～0.15g/24h的效果。•投资大,工艺也较复杂,成本较高。•国外主要用于中高档轿车复合注射成型•在注射复合工艺中，将装饰材料（通常为多层复合物）置于模内，然后闭模注射，待塑料冷却固化后即可脱模取得制品。•优点：–降低成本：虽然模具要求更高，模塑周期也更长，但省去了粘结复合工艺，预计成本降低最大可达60％，目前实际降低成本30％左右–新工艺没有粘结剂，因而无溶剂挥发问题–选择适当的装饰层和塑料，如聚烯烃的装饰层和塑料，可使制品便于回收利用，完全符合环保的要求•核心技术：–低注射压力（10MPa)：过高的压力产生过高的壁面剪切应力导致装饰织物或皮革的损坏–织物要求：耐热性、形变能力和与注塑塑料的粘结性能较好的装饰材料，装饰材料必须具备一定的形变能力和弹性，这就同时要求注重装饰材料在模具内的安放低压注射成型•注射模压技术是先将饰面层放在模具内，然后用注射机将熔体注入敞开的模具内，然后闭模进行压制;也可以先注射熔体，后放置装饰层。•相对于注射复合而言，这种工艺的充模压力很低，所以在饰面层上几乎不产生或只产生很小的应力，因而对织物饰面层要求较低。清洁环境生产技术•在塑料加工过程中，要求加工环境非常洁净•汽车大灯散射罩、汽车车身表面部件以及光学数据存储媒介、传感器的微小部件和医学上所用的部件汽车零部件用高分子材料特点轿车用保险杠材料性能要求•在低速下发生碰撞时，能防止车辆损坏；•外观：设计自由，不发生热变形，对环境不敏感，耐划伤，不出现裂纹、缩孔等；•刚性好；•易于喷涂；•PP类保险杠占欧洲市场的90%•零间隙：线性膨胀系数尽可能低•薄壁：高流动性•充模分析、浇口设计来提高产品的抗冲击性能保险杠的结构•全钢结构•钢支架＋橡胶•钢支架＋塑料材料•钢支架＋发泡PU或PP+表皮•钢支架＋塑料格栅+改性PP•钢支架＋玻璃纤维增强材料保险杠用高分子材料•PC/PBT合金：高刚性，高韧性，易喷涂，尺寸稳定性好，耐油性好，抗紫外；但价格高；主要用于高档车•PUR-RIM：高韧性，易喷涂；高档车•改性聚丙烯：高韧性，易加工，易回收，质轻、价廉；中、低档车•玻璃纤维增强塑料：刚性好，耐冲击；赛车；PP保险杠材料标准•TL52035：无尾标，A尾标，B尾标•QK000593：SAIL保险杠•WSKM4D777，M4D873：福特轿车标准•GMP.E/P.027(028)：GM别克保险杠•Chrysler标准：MSDC256•典型的保险杠用PP材料：TPO（反应聚烯烃），PP+EPDM（乙烯共聚物），PP＋EPDM＋T10，PP+EPDM+T20CarmanufacturerModelMaterial/Gradenumber组成AudiA3,S3KeltanTP2632/1PP-EPDM-T20BMWMiniKeltanTP2632/8PP-EPDM-T20FordGalaxy,PumaKeltanTP2632,KeltanTP2632/1PP-EPDM-T20Mazda323Kelburon90910反应型高抗冲聚丙烯MercedesBenzC-class,M-class,CLKKeltanTP0603D,KeltanTP2502/1,KeltanTP2632NissanAlmera,PrimeraKeltanTP6612OpelAstraKeltanTP6504PSA(Citroën)Xantia,Saxo,Xsara,Evasion,Picasso,BerlingoStamylanP86MF97StamylanP108MF97聚合型高抗冲聚丙烯PSA(Peugeot)106,206,306,406,607,806,PartnerStamylanP86MF97StamylanP108MF97RenaultEsp