盘点：工程塑料、特种塑料在汽车内外饰部件中的应用
- 来源：
- 2017/9/7 11:59:49
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汽车用塑料有很多以往传统材料没有的优点，主要表现在重量轻、有良好的外观装饰效果、有多种实际应用功能、有良好的理化性能、容易加工成型、节约能源，可持续利用等各方面。
工程类塑料
工程类塑料由于拥有较好的综合机械性能，在汽车领域也得到广泛使用，在本文中主要介绍聚酰胺(PA)、聚甲基丙烯酸酯(PMMA)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(PU)、聚碳酸酯(PC)。
PA
聚酰胺，俗称尼龙，工业使用上PA种类较多，常用的有PA6、PA66和PA610。PA易印刷，易染色，电性能优良;耐药品，耐油的腐蚀。机械方面的共性是坚韧，都具有很高的表面硬度，拉伸强度好，抗冲击能力好，耐疲劳，耐折迭，耐应力开裂。PA的抗拉抗压强度随温度和吸湿量而改变，所以水相对是PA的增塑剂，加入玻纤后其抗拉抗压强度可提高2倍左右，耐温能力也相应提高，PA本身的耐磨能力非常高，所以可在无润滑下不停工作。
PA的缺点耐酸性差，耐光性差，耐污染性差。由于热膨胀和吸水性的影响，制件尺寸稳定性差，收缩率1～2%，需注意成型后吸湿的尺寸变化。吸水率100%，相对吸湿饱和时能吸8%，合适壁厚：2～3.5mm。
注塑性能：PA由于酰胺基的存在，吸水强而吸水牢固，因此，在注塑时应充分的烘干，一般要在120℃烘干3-4小时;PA粘度小，流动速度快，为防止射嘴流诞，应采用自锁喷嘴或尼龙喷嘴。同时，要注意模具精度。
应用范围：PA在汽车领域主要用于制造软管(制动软管、燃油管)、燃烧油过滤器、空气过滤器、机油过滤器、水泵壳、水泵叶轮、风扇、制动液罐、动力转向液罐、白叶窗、前大灯壳、安全带。
PMMA
聚甲基丙烯酸酯，俗称有机玻璃，耐室外老化，有*的透光性，爆晒而不影响它的透明度，在光的加速老化240小时后仍可透过92%的太阳光，室外十年仍有89%，紫外线达78.5% 。机械强度较高，有一定的耐寒性，耐腐蚀，绝缘性能良好，尺寸稳定，易于成型，质较脆，易熔于有机溶剂，表面硬度不够，易刮伤起毛。合适的塑料产品：有一定强度要求的透明结构件。
注塑性能：PMMA的吸湿率为0.3%，注塑前必须进行干燥，一般在80℃ 左右干燥2～4h;注塑时熔体温度在240～270 ℃，模具温度要控制在35～70℃。
PMMA由于其良好的透光性能，广泛用在汽车照明标志牌、车门玻璃和灯玻璃罩上。
采用PMMA的丰田卡罗拉尾灯
POM
聚甲醛，俗称塑钢，抗拉强度，沖击韧性，刚性和疲劳强度，抗蠕变性能很高，尺寸稳定性好，吸水性小，摩擦数小，具优良的耐摩擦磨损性能，在高温和水中仍有很大的刚性，耐化学腐蚀性能同于PA，但价格较低，耐反复扭曲，有突出的回弹能力。可在-40摄氏度-100摄氏度之间长期使用。POM的不足之处在于：易受强酸腐蚀，不耐高温，热稳定性差。收缩率2-3.5% 合适壁厚：1.5-2.5mm。
注塑性能：POM有明显的熔点，175℃时熔化，240℃时就分解，一般加工温度为190℃～220℃，它的加工范围很窄;POM不吸水，在注塑时，一般不需要烘干，但质量要求高的制品，可以用60℃烘干1～2小时即可;温度不可太高，否则无染色制品会变色;它的耐酸性差，不能用酸性染料染色。
应用范围：POM在汽车上用与制造仪表板手套箱附件、各种阀门(排水阀门、空调器阀门等)、各种叶轮(水泵叶轮、暖风器叶轮、油泵轮等)、各种电器开关及电器仪表上的小齿轮、各种手柄及门销等。
PC
聚碳酸酯，具有突出的冲击韧性和抗蠕变性能，耐热性好，耐寒性也很好，脆化溫度达-100℃ ，抗弯强度与尼龙相当，并有较高的延伸率和弹性模量，但疲劳强度小于尼龙66。吸水性较低，收缩率小，尺寸稳定性好。耐磨性与尼龙相当，并有一定的抗腐蚀能力，但成型条件要求高。耐气候性好，可在较高的温度和高载荷下条件下长期应用，但不可在湿温下使用，耐溶剂性差，有应力开裂现象，疲劳强度差。收缩率0.5-0.7% ，合适的壁厚为2-3.5mm。PC加入玻纤可改善其收缩率，机械强度和耐温性，在100℃左右长期使用钢性会增加，可用退火改善內应力。
注塑性能：PC有明显的熔点，220℃时熔化，350℃时就分解，一般加工温度为250℃～320℃;它吸水，少量的水分可以引起它在高温时分解，在注塑时必需要烘干，烘干温度可以用120℃烘干4～5小时即可;PC料的熔融粘度大，注塑时需要用较大的压力;PC在加工时，如果条件允许，可以用模温机提高模具温度，以降低产品的残余应力;PC的收缩率与加工条件和制品的壁厚无关，它的纵横向收缩率比较接近，因此，可以加工成精度很高的制品;它的收缩率为0.5%。
主要合成体 PC-ABS：PC-ABS是PC与ABS的共混材料，通常以共混造料后，以粒料形状供应。如果只把两种料简单的混合后，直接注塑，效果很差，会出现分层现象;PC的优点是刚而韧，缺点是应力开裂，粘度大;ABS的优点是流动性好，但表面硬度低;这样共混后的材料PC-ABS即保留了两者的优点;PC-ABS具有较高的表面硬度，较高的刚性和韧性，也有较高的抗应力开裂能力;它的机械性能介于两者之间。
应用范围：PC在汽车领域主要用在制造灯罩，左右轮罩护板，仪表挡板本体(PC+ABS)、左右风框盖、中间风框盖(PC+ABS)、后保险杠缓冲垫。
PU
聚氨酯，根据聚合反应生成物的不同，常用的分为硬质聚氨酯和软质聚氨酯。硬质聚氨酯的强度很高，韧性好，绝热性好，防水效果好，成型工艺简单，生产效率高;软质聚氨酯的弹性很好，吸音效果好，耐老化性能、抗化学介质能力等，综合力学性能远远超过PVC等材料。聚氨酯的聚合很方便，不仅可在常温常压条件下进行聚合反应，甚至可以进行现场聚合后直接发泡或喷涂、修补等施工。
聚氨酯泡沫塑料广泛应用于汽车内饰和吸收振动的零部件上，如涂覆材料、聚氨酯硬质塑料板材、聚氨酯弹性体、座椅软泡沫材料、装饰件、沙发革、车顶饰品;应用zui多的是各种软质和硬质的聚氨酯泡沫材料，它有隔振、隔音、降噪、保温隔热;PU还可制成车用聚氨酯涂料、粘结剂、密封剂等。汽车上的PU代表制件有仪表板、后视镜、保险杠、座椅软垫、头枕、转向盘、仪表板防振垫、支柱装饰件、前顶衬里、窗框架、顶棚与侧顶架装饰、门衬板、遮阳板、后顶架装饰等。
特种塑料玻璃纤维增强塑料
玻纤增强塑料是在原有纯塑料的基础上，加入玻璃纤维和其它助剂，从而提高材料的使用范围。一般的来说，大部分的玻纤增强材料多用在产品的结构零件上，是一种结构工程材料;如：PP，ABS，PA66，PA6，PC，POM。
优点：
① 玻纤增强以后，玻纤是耐高温材料，因此增强塑料的耐热温度比不加玻纤以前提高很多，尤其是尼龙类塑料;
② 限制了塑料的高分子链间的相互移动，因此增强塑料的收缩率下降很多，刚性也大大提高;
③ 增强塑料不会应力开裂，同时塑料的抗冲性能提高很多;
④ 玻纤是高强度材料，从而也大提了塑料的强度(拉伸强度、压缩强度、弯曲强度都提高了很多);
⑤ 由于玻纤和其它助剂的加入，增强塑料的燃烧性能下降很多，大部分材料不能点燃。
缺点：
① 不加玻纤前是透明，都会变成不透明的;
② 塑料的韧性降低，而脆性增加;
③ 所有材料的熔融粘度增大，流动性变差，注塑压力比不加玻纤的要增加很多;
④ 流动性差，为了正常注塑，所有增强塑料的注塑温度要比不加玻纤以前提高10℃-30℃;
⑤ 增强塑料的吸湿性能大加强，原来纯塑料不吸水的也会变得吸水，因此，注塑时都要进烘干;
⑥ 在注塑过程中，玻纤能进入塑料制品的表面，使得制品表面变得很粗糙，斑斑点点(为了取得较高的表面质量，注塑时使用模温机加热模具，使得塑料高分子进入制品表面，但不能达到纯塑料的外观质量);
⑦ 玻纤是硬度很高的材料，助剂高温挥发后是腐蚀性很大的气体，对注塑机的螺杆和注塑模具的磨损和腐蚀很大，因此，生产使用这类材料的模具和注塑机时，要注意设备的表面防腐处理和表面硬度处理。
玻璃纤维增强的代表材料，玻璃钢/复合材料在汽车工业上的应用：
车身部件：包括车身壳体、车蓬硬顶、天窗、车门、散热器护栅板、大灯反光板、前后保险杠等以及车内饰件。这是玻璃钢/复合材料在汽车中应用的主要方向，主要针对适应车身流线型设计和外观高品质要求的需要，目前开发应用潜力巨大。该部件材料主要以玻璃纤维增强热固性塑料为主，典型成型工艺有：SMC/BMC、RTM和手糊/喷射等。
结构件：包括前端支架、保险杠骨架、座椅骨架、地板等，其目的在于提高制件的设计自由度、多功能性和完整性。主要使用高强SMC、GMT、LFT等材料。
功能件：其主要特点是要求耐高温、耐油腐蚀，以发动机及发动机周边部件为主。如：发动机气门罩盖、进气歧管、油底壳、空滤器盖、齿轮室盖、导风罩、进气管护板、风扇叶片、风扇导风圈、加热器盖板、水箱部件、出水口外壳、水泵涡轮、发动机隔音板等。主要工艺材料为：SMC/BMC、RTM、GMT及玻璃纤维增强尼龙等。
代表车企及车型：
轿车结构件和内外装饰件的塑料品种及其应用实例：
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