汽车工程塑料新进展

1目录前言塑料在汽车中的应用现状汽车工程塑料研究进展结束语21、前言随着人们对汽车轻质化、抗冲击、低油耗、安全等要求的不断提高，质轻、耐腐蚀、减振、成型加工方便的塑料正越来越多地应用于汽车工业。根据美国塑料协会统计，1999年北美汽车平均每辆车用塑料为117KG，到2009年可望达到142KG。3欧洲全塑料汽车41、前言目前我国经济型轿车每车塑料用量达50～60kg，中高级轿车达60～80kg，有的甚至可达100kg；轻、中型载货车塑料用量达50kg左右，达国外20世纪80年代初中期水平。52、塑料在汽车中的应用现状据统计，常用汽车塑料有PP、PUR、PC、ABS、PA和PE等，主要应用于：内饰件外饰件发动机部件结构件62、塑料在汽车中的应用现状1）汽车内饰件塑料应用现状72、塑料在汽车中的应用现状2）汽车外饰件塑料应用现状83）汽车发动机系统塑料应用现状92、塑料在汽车中的应用现状4）结构件塑料应用现状103、汽车工程塑料研究进展近年来，塑料工业原料结构没有更多的变化，但在质量方面有较大的提高，主要发展方向：塑料合金Alloy塑料共混物Blend填充增强复合塑料（改性）111）聚丙烯PP基新型塑料PP汽车零部件主要品种有：保险杠、仪表板、门内饰板、空调器零部件、蓄电池外壳、冷却风扇、方向盘等。汽车用PP一般都是改性品级，改性途径主要是通过加入增韧剂和填充剂来提高PP的性能。通过调整PP基体、增韧剂、填充剂三者的配比可制造出一系列不同性能的材料，满足汽车不同部件的功能要求。12用于保险杠国外：在反应釜中共聚，同时进行PP与乙丙橡胶等的共混。用这种方法生产的PP专用料性能优异。国内：生产方法是采用双螺杆挤出机等将PP、聚乙烯(PE)、橡胶、无机填料等机械共混造粒。13为了满足汽车行业对轻质、高性能长玻纤(LGF)复合材料日益增长的需求，沙伯基础创新塑料推出SABIC®STAMAX长玻纤聚丙烯树脂（LGFPP）。SABICPP7690号复合物是SABIC系列产品中专为铃木而开发，用于新款铃木雨燕保险杠的生产。用于保险杠14德国巴斯夫公司开发的气相PP技术，直接生产乙丙橡胶为50％的PP共聚物。该材料抗冲击性能优良，熔体流动性好，适于薄壁长流道注射成型；可用于制作汽车保险杠外罩、阻流板和汽车防护器等。用于保险杠15陶氏（Dow）化学公司采用u-nipohm聚合工艺技术及特种催化剂制备的抗冲共聚PP，其橡胶含量达到40％，具有良好的刚性与韧性，耐低温冲击性能优异，在汽车领域得到广泛应用。最近：国外还出现了采用β晶型成核剂增韧改性PP的新方法，大大提高PP的耐冲击性能。用于保险杠16用于仪表盘目前使用的仪表板有硬质仪表板和软质仪表板两种。硬质仪表板是整体一次注射成型，所用材料为增韧增强PP；软质仪表板由表皮、骨架、缓冲材料构成。一般采用金属或改性PP或ABS等注塑件作骨架，聚氨酯(PUR)泡沫作缓冲材料，聚氯乙烯(PVC)作软质表皮。17用于仪表盘SABICPP6604/5号复合物也用于新款铃木雨燕的仪表盘、控制盘和杂物箱，具有高防刮性、强刚性、抗冲击性及高流动性性能。国内：以聚丙烯(PP)为基础树脂，聚烯烃热塑性弹性体(POE)为增韧剂，来酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)为相容剂，滑石粉为填料制得性能符合汽车仪表盘要求的专用料。18用于保险杠和仪表盘丰田汽车公司已开发出汽车仪表板和保险杠用新一代的聚丙烯(PP)配混料。这种高橡胶含量高结晶聚丙烯(HEHCPP)新材料，具有更高的分子立体规整性，不需加大量橡胶便能制备柔性、高取向结晶PP树脂，因而降低加工和材料总成本。其性能与TPO相当，但成本低30％。19用于发动机冷却风扇主要用玻纤(GF)增强PP。该类PP的刚性强，韧性和耐热性高，成型加工性好。其改性方法主要采用GF和弹性体协同增强增韧。由于长GF增强PP的刚性、强度和耐热性均优于短GF增强PP，国外一些大型企业推出了长GF增强PP，国内则缺少相应的产品。20其它应用用改性PP制作耐化学介质的容器，如蓄电池外壳、盛装各类溶剂的容器等。车身顶盖内饰板材一般采用泡孔结构材料，如交联PE泡沫、PUR泡沫、瓦楞纸板等。现在开始使用高熔体强度PP生产的PP发泡板材和蜂窝PP板材；在复合成型软内饰护板中，木粉填充PP、天然纤维或废合成纤维增强PP、天然纤维毡增强PP等环保材料制造的内饰护板基板正逐步得到应用。212）尼龙(PA)基新型塑料汽车上使用的PA多为增强增韧PA，其增强方法主要是填充无机填料，如GF和碳纤维(CF)；对PA增韧的方法是在PA基体中加入橡胶弹性体。目前研究较多的是利用各种改性方法制备PA合金。22用于电气部件制造汽车电气部件的塑料不仅要具有高的力学性能，耐热性及动、静载荷承受能力，同时还要具备电性能的安全性和阻燃性。PA主要用于制造汽车电气配线、接线柱、中央电器板、风扇和车灯外壳等。23用于发动机进气歧管、空气净化器罩、气门罩、摇杆、机油盘和散热器等部件。罗孚汽车公司与BMW、BASF公司等联合开发的2L-4缸涡轮柴油发动机。进气歧管组件由35％GF增强的PA制造，这种材料能承受很高的发动机温度。空气净化器罩所用材料是BASFUhramidB3GM24(10％GF和20％矿物纤维增强PA66)。气门罩由BASFUhramidA3WGM53(25％GF和5％矿物纤维增强PA66)制成。24Ford公司采用杜邦牌号为Zytel的33％GF增强PA66生产进气歧管。该进气歧管较铝质进气歧管轻30％。戴姆勒-克莱斯勒(DAIMLER-CHRYSLER)公司的采用西门子公司制造的PA进气歧管，材料为BASFPlastics公司的UltramidPA(35％GF增强PA66)，使进气歧管减重2.7kg。用于发动机25PA11具有吸水率低、耐油性好、耐低温、易加工、质量轻、耐腐蚀、不易疲劳开裂、密封性好、阻力小等特点，是用来制作汽车输油管、刹车管的新型尼龙材料。GF增强的PA12可用于制造发动机罩和散热器等部件。用于发动机26用于车身部件PA具有较好的耐冲击性和强度，主要用来制造汽车车体的驱动、控制部件。大众“Golf”“Jetta”轿车采用杜邦公司的“Zytel180G33”PA6；雪佛兰“Corvette”型轿车的翼子板采用杜邦公司的“BexloyC702”增强非晶性PA。27美国ＧＥ塑料公司（现沙伯基础创新塑料）开发出尼龙和ＰＰＯ（聚苯醚）合金导电牌号NorylGTX973/976/979;涂覆性能良好，质轻和高抗冲击性，应用于汽车体部件、室外交通车、园林设施、家用电器、办公室设备和轻质夹层。用于车身部件2829TeknorApex旗下公司ChemPolymer宣布推出一种抗冲击能力高强的尼龙66材料（Chemlon109），这种材料的流动性能优于同类材料，而且弯曲强度和低温韧性能够满足许多汽车部件以及防碰撞填充物的要求。Chemlon109具有出色的流动性能，适用于生产紧固件等精密或多腔部件，凭借出色的弯曲强度，能够承受装配和最终使用造成的应力。Chemlon109具有卓越的韧性，用于仪表盘甚至整个发动机等汽车部件低温储存和运输使用的防碰撞填充物或垫板。用于车身部件30用于安全气囊安全气囊外壳使用模塑级PA制造，骨架材料用PA66、PA46制造。大众汽车公司Lupo型汽车的安全气囊外壳采用杜邦公司33％GF增强PA(ZytelEFE8089)制造，断裂伸长率高，抗蠕变性优异。313）聚氨酯PUR欧洲汽车内饰件多以PUR为主，约占内饰件的70％，其主要特点是耐磨性好、耐低温性优良，耐化学药品性好等。PUR泡沫可制成舒适的座椅，隔热、减振地毯；半硬质PUR泡沫可制成安全的仪表板；硬质PUR泡沫广泛应用于冷藏车箱板的隔热保温层；热塑性PUR可制成“三明治”板作车顶篷；自结皮PUR可制成手感良好的汽车方向盘；PUR弹性体能制成汽车挡泥板、轴套、止回缓冲弹簧、输油管、油封。32Audi公司采用拜耳公司的PUR弹性体和PUR泡沫，改善了舒适性和安全性。GM公司2002年的CadillacSeville（凯迪拉克赛威）车采用陶氏化学（DOWAutomotive）公司的BeraformPUR泡沫填充车身上的凹穴，提高了汽车车身的刚性，降低了噪音，减少了振动。美国固特异轮胎橡胶公司和艾美莱轮胎公司合作，联合研发了PUR汽车轮胎。3）聚氨酯PUR334）ABS基新型塑料汽车上使用ABS与其它树脂的共混改性品种，如ABS／PC、ABS／PVC。仪表板使用ABS和ABS／PC，采用注塑丁艺制备而成。欧洲汽车的仪表板以ABS／PC及增强PP为主。红旗轿车和奥迪轿车车门内板的骨架都是由ABS注塑成，再衬以PUR泡沫和针织涤纶表皮，以真空成型的方法复合在骨架上形成一体。34门把手一般以ABS、ABS／PC合金等采用注塑方法制成。ABS／PC可电镀，增加厂轿车的饰点，可做成门槛饰条并带有皮纹。散热器格栅一般用ABS或ABS／PC合金注塑而成。桑塔纳轿车的格栅是用ABS制成的，小红旗轿车的格栅是用ABS／PC合会注射成后，再喷漆涂敷。散热器格栅也有采用耐候性较好的ASA材料，注射成型后，表面用涂装。4）ABS基新型塑料35朗胜（Lanxess）公司的新型抗冲击耐热ABS品级LustranUltra4105可用于汽车内饰件，其耐热达103℃，比一般ABS高得多，室温下冲击强度为42kJ/m，适用于内门把手、气孔、防水器条带。4）ABS基新型塑料365)聚苯醚PPO及其合金PPO耐热性高、电性能好、具有阻燃性、吸水小、收缩率低等优点，汽车用PPO多为改性品级或合金，如PPO／聚苯乙烯(PS)、PPO／PA、PPO／PBT等。雪佛兰Venture公司的Mercedes-Benz概念车上采用了GE（现沙伯基础创新塑料）NorylGTX树脂制备成后举门上的扰流板和下面板，重量分别为1.0kg和2.1kg。37PPO／PS合金适用于潮湿、承载负荷、对电绝缘及尺寸稳定性要求高的场合，适用于制造汽车轮罩、前灯玻璃嵌槽、尾灯壳等零部件，也适合于制造连接盒、保险丝盒、断路开关外壳等汽车电气零件。PPO／PS合金已用于奥拓轿车的仪表前盖。5)聚苯醚PPO及其合金38PPO／PA合金具有优异的力学性能、尺寸稳定性、耐油性、电绝缘性和耐冲击性，可用于制作汽车外构件，如大型挡板、缓冲、后阻流板等PPO／PA已用于NISSNA／B-l、HONDA／CR-X等车型的挡泥板和门外围板等。5)聚苯醚PPO及其合金39PPO／PBT合金的热变形温度高，对水分敏感度小，是制造汽车外板的理想材料。近几年，PPO／PBT合金已用于RENAULT／25、HONDA／SATURN等车型的挡泥板、门外围板等。丰田汽午公和美国Ford汽车公司使用PPO制造仪表板．奥拓A8的仪表面板也使用PPO合金制造．由于PPO具有成本低、减振和易于再生利用等特点，使PPO成为未来汽车仪表板的首选材料。5)聚苯醚PPO及其合金406）聚碳酸酯(PC)及其合金PC主耍用于汽车照明灯和车窗等。目前，国内外出现了PC／ABS、PC／PBT等合金；中石化北京化工研究院生产的PC／ABS合金FKAC8476、FKAC1459、FKAC168W等牌号已大批量用于富康车左右侧门护板和窗装饰件等。41戴姆勒-克莱斯勒公司的Smart微型轿车采用GEPlastic公司（现沙伯基础创新塑料）的XenoyPC／PBT合金制造车体面板，其中的PC保证面板的耐冲击性和韧性，PBT可提高面板的耐腐蚀性、耐紫外线性能和高温(140℃)条件下的尺寸稳定性，制成的面板外观光滑，颜色耐久，比金属面板减轻50％，降低燃油消耗。6）聚碳酸酯(PC)及其合金42Nissan公司Xtera车的顶盖活动式行李架由GEPlastic公司（现沙伯基础创新塑料）提供，材料为PC／