隨著人們對(duì)汽車輕質(zhì)化、抗沖擊、低油耗、安全等要求的不斷提高,質(zhì)輕、耐腐蝕、減振、成型加工方便的塑料正越來(lái)越多地應(yīng)用于汽車工業(yè),其應(yīng)用部件已由普通裝飾件發(fā)展到結(jié)構(gòu)件、功能件,而使用的塑料也由通用塑料擴(kuò)展到強(qiáng)度高、沖擊性能好的高性能增強(qiáng)工程塑料。目前,國(guó)內(nèi)外都非常重視汽車用塑料的研發(fā),現(xiàn)已推出多種綜合性能優(yōu)良的塑料品種供汽車工業(yè)使用。
1 汽車用塑料的應(yīng)用研究
1.1 汽車用主要塑料的應(yīng)用研究
1.1.1 聚丙烯(PP)
PP是汽車用塑料的主要品種,目前國(guó)內(nèi)外汽車用PP的使用量在穩(wěn)步增長(zhǎng)。日本汽車用塑料以PP為主,20世紀(jì)90年代初,日本平均每輛汽車用PP為2kg,到90年代末已增加到37kg,PP在汽車用塑料中的比例由過(guò)去的28.8%上升到37%,占位]。PP也是美國(guó)汽車用塑料中消費(fèi)量大(約占20%)的品種。美國(guó)目前每輛汽車用PP為24kg,并以15%的速度增長(zhǎng)。歐洲汽車用主要塑料的構(gòu)成與日本相似,即PP占位,其用量占汽車用塑料總量的28.1%,并以10%的速度增長(zhǎng)。2005年,全汽車用PP的消費(fèi)量達(dá)到280萬(wàn)t。
汽車用PP一般都是改性品級(jí)。目前的改性途徑主要是通過(guò)加入增韌劑和填充劑來(lái)提高PP的性能。通過(guò)調(diào)整PP基體、增韌劑、填充劑三者的配比可制造出一系列不同性能的材料,滿足汽車不同部件的功能要求。
改性PP可用于汽車保險(xiǎn)杠、儀表板、發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇等。
(1)保險(xiǎn)杠 保險(xiǎn)杠是具代表性的PP汽車零部件,20世紀(jì)90年代以來(lái),日本和歐洲80%以上的保險(xiǎn)杠是采用PP注射成型的。目前,國(guó)外多采用彈性體改性PP生產(chǎn)保險(xiǎn)杠,這種保險(xiǎn)杠已占汽車保險(xiǎn)杠總用量的70%。
國(guó)外廣泛應(yīng)用的汽車保險(xiǎn)杠PP專用料的生產(chǎn)方法是在反應(yīng)釜聚合,同時(shí)進(jìn)行PP與乙丙橡膠等的共混。用這種方法生產(chǎn)的PP專用料性能優(yōu)異。國(guó)內(nèi)采用機(jī)械共混改性材料,其生產(chǎn)方法是采用雙螺桿擠出機(jī)等將PP、聚乙烯(PE)、橡膠、無(wú)機(jī)填料等共混造粒。
BASF公司、ICI公司和Quantum公司聯(lián)合開發(fā)的氣相PP技術(shù)可直接用于生產(chǎn)乙丙橡膠為50%的PP共聚物,該材料抗沖擊性能優(yōu)良,熔體流動(dòng)性好,適于薄壁長(zhǎng)流道注射成型,可用于制作汽車保險(xiǎn)杠外罩、阻流板和汽車防護(hù)器等。Dow化學(xué)公司采用U-nipoltm聚合工藝技術(shù)及特種催化劑制備的抗沖共聚PP,其橡膠含量達(dá)到40%,具有良好的剛性與韌性,耐低溫沖擊性能優(yōu)異,在汽車領(lǐng)域得到廣泛應(yīng)用。
近年來(lái),國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了采用β晶型成核劑增韌改性PP的新方法。通過(guò)使PP中耐沖擊性能較差的a晶型向耐沖擊性能極好的β晶型發(fā)生轉(zhuǎn)變來(lái)達(dá)到增韌的目的。在不明顯降低其它性能的情況下,能大大提高PP的耐沖擊性能,是今后PP增切改性的發(fā)展方向之一。
(2)儀表板 儀表板是汽車的主要內(nèi)飾件,其形狀較為復(fù)雜。目前使用的儀表板有硬質(zhì)儀表板和軟質(zhì)儀表板兩種,硬質(zhì)儀表板是整體一次注射成型,所用材料為增韌增強(qiáng)PP;軟質(zhì)儀表板由表皮、骨架、緩沖材料構(gòu)成。一般采用金屬或改性PP或(丙烯腈/丁二烯/苯乙烯)共聚物(ABS)等注塑件作骨架,聚氨酯(PUR)泡沫作緩沖材料,聚氯乙烯(PVC)作軟質(zhì)表皮。硬質(zhì)儀表板主要用于輕、小型客車,軟質(zhì)儀表板用于轎車。2003年國(guó)內(nèi)生產(chǎn)儀表板消費(fèi)PP為10kt,2004年為12kt,2005年為14kt。
(3)發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇 汽車發(fā)動(dòng)機(jī)冷卻風(fēng)扇一般采用玻纖(GF)增強(qiáng)PP。該類PP的剛性強(qiáng),韌性和耐熱性高,成型加工性好。其改性方法主要采用GF和彈性體協(xié)同增強(qiáng)增韌。隨著發(fā)動(dòng)機(jī)功率的不斷提升,對(duì)冷卻效果提出了更高要求,風(fēng)扇材料的耐熱性也需要相應(yīng)提高。如何進(jìn)一步提高GF增強(qiáng)PP的剛性、強(qiáng)度和耐熱性,成為PP風(fēng)扇材料發(fā)展的關(guān)鍵。一般短GF增強(qiáng)PP可通過(guò)增加纖維長(zhǎng)度來(lái)提高材料的強(qiáng)度。由于長(zhǎng)GF增強(qiáng)PP的剛性、強(qiáng)度和耐熱性均優(yōu)于短GF增強(qiáng)PP,因此長(zhǎng)GF增強(qiáng)PP將是增強(qiáng)型PP的發(fā)展趨勢(shì)。近年來(lái),國(guó)外一些大型企業(yè)推出了長(zhǎng)GF增強(qiáng)PP,國(guó)內(nèi)則缺少相應(yīng)的產(chǎn)品。
(4)其它部件 使用改性PP制作耐化學(xué)介質(zhì)的容器,如蓄電池外殼、盛裝各類溶劑的容器等已經(jīng)較普遍。吹塑部件用高熔體強(qiáng)度PP取代傳統(tǒng)PE后,耐熱性能明顯提高。車身頂蓋內(nèi)飾板材要求有較好的隔熱、吸音性能,同時(shí)還要求在潮濕條件下具有抗微生物、高溫下尺寸穩(wěn)定、低分子揮發(fā)物少等性能,一般采用泡孔結(jié)構(gòu)材料,如交聯(lián)PE泡沫、PUR泡沫、瓦楞紙板等。現(xiàn)在開始使用高熔體強(qiáng)度PP生產(chǎn)的PP發(fā)泡板材和蜂窩PP板材,特別是物理發(fā)泡的PP板材,具有較好的隔熱性、吸音性、耐高溫性和環(huán)保回收性,但PP發(fā)泡成型較為困難,今后需進(jìn)行發(fā)泡PP的基礎(chǔ)樹脂、配方、工藝與設(shè)備等方面的研究。在復(fù)合成型軟內(nèi)飾護(hù)板中,木粉填充PP、天然纖維或廢合成纖維增強(qiáng)PP、天然纖維氈增強(qiáng)PP等環(huán)保材料制造的內(nèi)飾護(hù)板基板正逐步得到應(yīng)用。
1.1.2 尼龍(PA)
汽車上使用的PA多為增強(qiáng)增韌PA,其增強(qiáng)方法主要是填充無(wú)機(jī)填料,如CF和碳纖維(CF);對(duì)PA增韌的方法是在PA基體中加入橡膠彈性體。目前研究較多的是利用各種改性方法制備PA合金。
PA在汽車上的應(yīng)用非常普遍,國(guó)外工業(yè)發(fā)達(dá)PA約占汽車用塑料的30%以上,大約每輛汽車的PA用量為3.6~4.0 kg。西歐1997年每輛汽車的PA用量達(dá)11.4kg。1992~1998年我國(guó)PA表觀需求量的平均增長(zhǎng)率為37.5%。同期我國(guó)PA的凈進(jìn)口量和表觀消費(fèi)量的平均增長(zhǎng)率為23%和24%。隨著我國(guó)汽車工業(yè)的發(fā)展,對(duì)PA的需求量還會(huì)增長(zhǎng)。據(jù)預(yù)測(cè),2010年我國(guó)PA的表觀需求量將達(dá)到21.4萬(wàn)t,2005~2010年平均增長(zhǎng)率將為3.68%。
近年來(lái),PA主要用于汽車電氣部件、發(fā)動(dòng)機(jī)、燃油箱和車身部件等。
(1)電氣部件 制造汽車電氣部件的塑料不僅要具有高的力學(xué)性能,耐熱性及動(dòng)、靜載荷承受能力,同時(shí)還要具備電性能的安全性和耐燃性。PA主要用于制造汽車電氣配線、接線柱、電器板、風(fēng)扇和車燈外殼等。
(2)發(fā)動(dòng)機(jī) 國(guó)外汽車發(fā)動(dòng)機(jī)使用塑料多的是進(jìn)氣歧管、空氣凈化器罩、氣門罩、搖桿、機(jī)油盤和散熱器等。Rover公司與BMW、BASF公司等聯(lián)合開發(fā)的2L-4缸渦輪柴油發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管組件(由進(jìn)氣歧管、發(fā)動(dòng)機(jī)外殼和空氣凈化器罩組成)的所有部件都由PA制成。這種進(jìn)氣歧管組件采用注射成型工藝和振動(dòng)焊接制造,每件僅重6kg。進(jìn)氣歧管使用由35%GF增強(qiáng)的PA制造,這種材料能承受很高的發(fā)動(dòng)機(jī)溫度。空氣凈化器罩使用內(nèi)肋結(jié)構(gòu)以降低凸輪軸、氣門和噴油嘴產(chǎn)生的噪音,所用材料是BASF UltramidB3GM24 (10% GF和20%礦物纖維增強(qiáng)PA66)。氣門罩由Ultramid A3WGM53(25%GF和5%礦物纖維增強(qiáng)PA66)制成。
Ford公司和 Mard IV公司采用Du Pont公司牌號(hào)為Zytel的33% GF增強(qiáng)PA66生產(chǎn)進(jìn)氣歧管。該進(jìn)氣歧管較鋁質(zhì)進(jìn)氣歧管輕30%。BMW公司的Rover V6車和Ford公司2000年F-130/350卡車都使用了這種進(jìn)氣歧管。
Daimler-Chrysler公司的Dodge Stratus車和Chrysle Sebring車采用Siemens公司的PA進(jìn)氣歧管,材料為BASFPlastics公司的Ultramid PA (35%a GF增強(qiáng)PA66),使進(jìn)氣歧管減重2.7kg。這種材料還可用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)水箱蓋和風(fēng)扇等部件。PA11、PA12等制造的輸油管成本低,并且具有耐腐蝕,質(zhì)輕、不變形等特點(diǎn),是汽車工業(yè)30多年來(lái)輸油管的指定產(chǎn)品。用GF增強(qiáng)的PA12可用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)罩和散熱器等部件。
(3)車身部件 由于PA具有較好的耐沖擊性和強(qiáng)度,主要用來(lái)制造汽車車體的驅(qū)動(dòng)、控制部件。PA合金汽車外板不僅質(zhì)輕,而且能成型鋼板難以成型的曲面。PA合金具有較高的耐熱性,制成的汽車外板可與金屬配電盤同時(shí)進(jìn)行150℃以上的聯(lián)機(jī)涂飾。用PA合金還可以改進(jìn)汽車外板的防腐性和提高碰撞時(shí)的復(fù)原性。大眾“Golf” “Jetta”轎車采用Du Pont公司的“Zytel 180633”PA6,巴伊爾公司采用“Du-rethen BKV50H”PA6制作加速器踏板及離合器踏板。雪佛蘭“Corvette”型轎車的翼子板采用Du Pont公司的“BexloyC702”增強(qiáng)非晶性PA,用注射成型法制造。
(4)安全氣袋 安全氣袋系統(tǒng)要求材料具有高的單絲強(qiáng)度和耐沖擊性能,安全氣袋外殼既要有剛性又要有韌性,以便在安全系統(tǒng)工作時(shí),不被砸碎或形成鋒利的碎塊。安全氣袋外殼使用模塑級(jí)PA制造,骨架材料用PA66、PA46制atml。大眾汽車公司Lupo型汽車的安全氣袋外殼采用DuPont公司33% GF增強(qiáng)PA(Zytel EFE 8089)制造。EFE 8089的斷裂伸長(zhǎng)率高,抗蠕變性優(yōu)異。
1.1.3 PUR
PUR廣泛用作硬、半硬和軟質(zhì)泡沫塑料彈性體,合成革,涂料和膠粘劑。其主要特點(diǎn)是耐磨性好、耐低溫性優(yōu)良,耐化學(xué)藥品性好等。由于PUR具有這些優(yōu)異特性而被廣泛應(yīng)用于汽車上。目前PUR在汽車用塑料中的用量約為20%,車用泡沫則達(dá)60%。不同密度的軟質(zhì)PUR泡沫可制成舒適的座椅,隔熱、減振地毯;半硬質(zhì)PUR泡沫可制成安全的儀表板;硬質(zhì)PUR泡沫被廣泛應(yīng)用于冷藏車箱板的隔熱保溫層;熱塑性PUR可制成“三明治”板作車頂篷;自結(jié)皮PUR可制成手感良好的汽車方向盤;PUR彈性體能制成汽車擋泥板、軸套、止回緩沖彈簧、輸油管、油封;PUR徐料是當(dāng)前轎車所采用的高檔油漆,脆性小、彈性好;PUR膠粘劑廣泛用于汽車風(fēng)擋玻璃粘接、車身點(diǎn)焊及密封,既環(huán)保又安全。歐洲汽車內(nèi)飾件多以PUR為主,約占內(nèi)飾件的70%a。
Audi公司的QTT車采用Bayer公司的PUR(Bayfit HR-R)彈性體和PUR泡沫,改善了舒適性和安全性。GM公司2002年的Cadillac Seville車采用DOW Automotive公司的Beraform PUR泡沫填充車身上的凹穴,提高了汽車車身的剛性,降低了噪音,減少了振動(dòng)。
Meritor Automotive公司開發(fā)的模壓塑料頂蓋內(nèi)護(hù)板較金屬頂蓋內(nèi)護(hù)板減輕40%,這項(xiàng)技術(shù)是在頂蓋面板和頂蓋內(nèi)護(hù)板之間加有一層PUR泡沫。
美國(guó)固特異輪胎橡膠公司和艾美萊輪胎公司合作,聯(lián)合研發(fā)了PUR汽車輪胎。用PUR制造輪胎大多采用澆注工藝,與普通橡膠相比,PUR材料的耐磨性、均勻性好,而且不會(huì)出現(xiàn)胎面剝離現(xiàn)象。但由于PUR熔點(diǎn)較低,所以很少用于制造高速輪胎。艾美萊公司已研制出一種特殊的PUR,克服了不耐熱的缺點(diǎn)。目前,固特異公司正在利用上述材料試制新一代PUR輪胎。可以相信,隨著PUR性能及PUR輪胎生產(chǎn)工藝的改進(jìn),大規(guī)模生產(chǎn)PUR輪胎不久將成為現(xiàn)實(shí)。
1.2 其它塑料在汽車上的應(yīng)用
1.2.1 PVC
PVC占整車用塑料的6%~10%。但由于PVC的分解產(chǎn)物有毒,不利于環(huán)境保護(hù),所以在汽車上的應(yīng)用比例呈逐年下降趨勢(shì)。
PVC在汽車上主要作車門內(nèi)飾、軟管、密封條、前后門飾條等。對(duì)于前后門飾條,一般轎車大都使用金屬芯材和PVC型材,即用PVC擠出成型中空狀型材,然后在中間鑲嵌金屬芯材復(fù)合制成飾條,再粘接到轎車前后門外門板上。
近年來(lái),為進(jìn)一步提高PVC的應(yīng)用性能,擴(kuò)大其應(yīng)用范圍,國(guó)內(nèi)外都在研究PVC合金。并已將PVC/ABS合金材料制成真空成型片材,用于汽車儀表板表皮。德國(guó)在這方面的研究較活躍,已有公開如DE 3227107、DE 3401842等,美國(guó)、意大利、日本等均開發(fā)出了相關(guān)產(chǎn)品。
1.2.2 PE
汽車用PE占車用塑料的5%~6%。PE在汽車上主要用作燃油箱,美國(guó)克萊斯勒公司次在1993型輕便高速轎車上使用了高密度聚乙烯(HDPE)燃油箱。
BASF公司以Lupolen HDPE為原料生產(chǎn)了多層共擠吹塑燃油箱,與原HDPE燃油箱相比,在力學(xué)性能上有較大提高。
典型的塑料發(fā)動(dòng)機(jī)搖桿是用HDPE制成的。用HDPE制造的發(fā)動(dòng)機(jī)外罩比較美觀,隨著顧客對(duì)車內(nèi)樣式追求的不斷提高,更多的汽車發(fā)動(dòng)機(jī)將采用塑料外罩。
1.2.3 聚碳酸醋(PC)
國(guó)外PC的消費(fèi)量在汽車用塑料中占16%,主要用于汽車照明燈和車窗等。PC用作轎車車窗玻璃較無(wú)機(jī)玻璃輕40%,有利于節(jié)能,但因其抗劃痕和耐磨性較差而影響了它的應(yīng)用。
目前,國(guó)內(nèi)外出現(xiàn)了PC/ABS、PC/聚對(duì)苯二甲酸丁二酯(PBT)等合金,其中汽車用PC/ABS的消費(fèi)量占總消費(fèi)量的40%~45%。中石化北京化工研究院生產(chǎn)的PC/ABS合金FKAC8476、FKAC1459、FKAC168W等牌號(hào)已大批量用于富康車左右側(cè)門護(hù)板和窗裝飾件等。
Diamler- Chrysler公司的Smart微型轎車采用了GEPlastic公司的Xenoy PC/PBT合金制造車體面板,這種材料的車體面板可變換顏色。PC/PBT合金中的PC可保證面板的耐沖擊性和韌性,PBT可提高面板的耐腐蝕性、耐紫外線性能和高溫(140℃)條件下的尺寸穩(wěn)定性,制成的面板外觀光滑,顏色耐久,比金屬面板減輕50%,降低了燃油消耗。面板的顏色多達(dá)7種以上,可省去噴漆工序。
Nissan公司2001年Xterra車的頂蓋活動(dòng)式行李架由GE Plastic公司提供,材料為PC/(丙烯腈/苯乙烯/丙烯酸酯)共聚物(ASA)合金。這種行李架的鋁側(cè)桿和橫梁固定在6個(gè)頂蓋支撐座上,能承受18kg的貨物,比原PA行李架減輕61%。
1.2.4 ABS
ABS主要用于汽車內(nèi)飾件。ABS及其合金占汽車用塑料的7%~10%。在日本、美國(guó)和西歐,汽車用ABS占ABS總消費(fèi)量的加20%-25%。
目前汽車上越來(lái)越多地使用ABS與其它樹脂的共混改性品種,如ABS/PC、ABS/PVC,其中ABS/PC的應(yīng)用較多據(jù)報(bào)道,汽車的儀表板使用ABS和ABS/PC,采用注塑工藝制備而成。歐洲汽車的儀表板以ABS/PC及增強(qiáng)PP為主。
車門內(nèi)板由骨架、泡沫材料和表皮構(gòu)成。紅旗轎車和奧迪轎車車門內(nèi)板的骨架都是由ABS注塑而成,再襯以PUR泡沫和針織滌綸表皮,以真空成型的方法復(fù)合在骨架上形成一體。在美國(guó),車門內(nèi)板多用ABS或PP制造,國(guó)內(nèi)斯太爾卡車也使用此類板材。
門把手不僅是開、閉門的功能件,而且也是裝飾件,一般以ABS、ABS/PC合金等采用注塑方法制成。ABS/PC因可電鍍?cè)黾恿宿I車的飾點(diǎn),每扇門上有上下兩根采用它制成的門檻飾條并帶有皮紋。
散熱器格柵是為了冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)而設(shè)置的部件,位于車體前面,往往把汽車的銘牌鑲嵌其間,是表現(xiàn)一輛轎車風(fēng)格的重要部件。目前轎車上的散熱器格柵一般用ABS或ABS/PC合金注塑而成。桑塔納轎車的格柵是用ABS制成的,由于ABS耐候性差,使用時(shí)需加入耐候性助劑,色澤為黑色。小紅旗轎車的格柵是用ABS/PC合金注射成型后,再用噴漆涂敷的。格柵也采用耐候性較好的ASA材料,注射成型后,表面不用涂裝。表面不涂裝的成本將降低50%。
進(jìn)氣道是為發(fā)動(dòng)機(jī)設(shè)計(jì)的部件,對(duì)于卡車來(lái)說(shuō),進(jìn)氣道是重要的外飾件,一般是在駕駛室后面,其制件一般由ABS板吸塑二次加工成型,或采用ABS注塑而成,重型卡車斯太爾王和黃河王子的進(jìn)氣道就是用ABS注塑而成的,重約15kg。
Lanzess公司的新型抗沖擊耐熱ABS品級(jí)Lustran Ultra4105可用于汽車內(nèi)飾件,其耐熱達(dá)103℃,比一般ABS高得多,室溫下的Izod沖擊強(qiáng)度為42kj/m2,適用于內(nèi)門把手、氣孔、防水器條帶。
1.2.5 聚苯醚(PPO)
PPO耐熱性高、電性能好、具有自熄性、吸水性小、成型時(shí)收縮率低。PPO在汽車上的用量占總消費(fèi)量的27%。汽車用PPO多為改性品級(jí)或合金,如PPO/聚苯乙烯(PS)、PPO/PA、PPO/PBT等。PPO/PS合金適用于潮濕、承載負(fù)荷、對(duì)電絕緣及尺寸穩(wěn)定性要求高的場(chǎng)合,適用于制造汽車輪罩、前燈玻璃嵌槽、尾燈殼等零部件,也適合于制造連接盒、保險(xiǎn)絲盒、斷路開關(guān)外殼等汽車電氣零件。近幾年,PPO/PS合金已用于成型奧拓轎車的儀表前蓋。
PPO/PA合金具有優(yōu)異的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、耐油性、電絕緣性和耐沖擊性,可用于制作汽車外構(gòu)件,如大型擋板、緩沖墊、后阻流板等。據(jù)稱,PPO/PA已用于GE/LEABER、NISSNA/B-1、HONDA/CR-X等車型的擋泥板和門外圍板等。對(duì)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度(Tg)要求較高的發(fā)動(dòng)機(jī)罩也是PPO/PA合金今后的應(yīng)用方向。
PPO/PBT合金的熱變形溫度高,對(duì)水分敏感度小,是制造汽車外板的理想材料。近幾年,PPO/PBT合金已用于RENAULF/25、HONDA/SATURN等車型的擋泥板、門外圍板等。
近年來(lái),日本豐田汽車公司和美國(guó)Ford汽車公司使用PPO制造儀表板。奧拓AS的儀表面板使用PPO合金制造。由于PPO具有成本低、減振和易于再生利用等特點(diǎn),使PPO成為未來(lái)汽車儀表板的選材料。
1.2.6 聚苯硫醚(PPS)
PPS比強(qiáng)度高、綜合性能優(yōu)異,被視為汽車輕量化的理想材料。美國(guó)Lati公司推出了一種增強(qiáng)間規(guī)PPS(Queslra)配混料,用于汽車零部件的制造。研究表明,改性PPS在汽車上可用于取代原來(lái)的鑄鐵及鋁壓鑄件等。
成都樂天塑料有限公司開發(fā)出牌號(hào)為SG PPS的PPS系列產(chǎn)品,以滿足汽車工業(yè)的要求。
SG PPS -2C104A系列是晶須增強(qiáng)材料,可用于制造汽車的受力結(jié)構(gòu)件(如保險(xiǎn)杠、護(hù)板、擋板、手柄等)和非受力部件(如前后箱蓋、排氣管、水箱等)。
SG PPS -2 W304A系列是PPS/聚醚醚酮(PEEK)/聚四氟乙烯(PTFE)合金,可用于制造汽車變速齒輪、軸承、軸套、電刷等部件。能滿足這些部件高溫下摩擦系數(shù)低、自潤(rùn)滑性好的使用要求。
SG PPS-TC系列屬于涂飾材料,具有優(yōu)異的耐摩擦、抗腐蝕性能,附著力達(dá)到0級(jí),沖擊強(qiáng)度大于5MPa,硬度達(dá)到HRA80,鹽霧試驗(yàn)超過(guò)300h,中溫涂飾,涂層光亮,可代替Al/Mg合金用于超輕量級(jí)節(jié)能型汽車。
SG PPS-ZC103B是納米炭素改性材料,吸油量小于0.1mg/(cm2?24h),熔脹層小于0.1μm/(80℃?24 h)。其優(yōu)異的耐油性完全可以滿足汽車油箱、油泵、電磁閥、油管等部件耐溶劑的要求。
SG PPS-ZC104B具有優(yōu)異的抗冷熱急變性,其綜合性能指標(biāo)明顯高于通用級(jí)GF增強(qiáng)PIS。
SG PPS-ZC102C系列材料在80~120℃的熱水中表現(xiàn)出優(yōu)異的抗蠕變性,其使用壽命可達(dá)12500 h。
近期成都樂天塑料有限公司開發(fā)成功的SG PPS-2E204B系列納米Al203增強(qiáng)材料,在0.2mm超薄成型方面取得新的突破。成型件撓曲度低于1%,表面平滑光亮,能滿足高級(jí)電器部件殼休精度要求。
1.2.7 聚甲醛(POM)
POM產(chǎn)量的25%~30%被用于代替金屬制造汽車用泵、汽化器部件、輸油管、動(dòng)力閥、萬(wàn)向節(jié)軸承、馬達(dá)齒輪、曲柄、把手、儀表板、汽車窗升降機(jī)裝置、電器開關(guān)、安全帶扣等。改性POM可廣泛替代銅、鋅等金屬制備汽車軸承、齒輪、拉桿、滑塊等。用POM生產(chǎn)的汽車部件質(zhì)輕、噪聲低,成型裝配簡(jiǎn)便。因此在汽車制造業(yè)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。
1.2.8 酚醛樹脂(PF)
汽車用PF多為纖維增強(qiáng)品級(jí),改性PF具有其它樹脂所不能替代的特性和潛力,已用于制造汽車部件。
德國(guó)BMW公司研制的8缸7系列BMW汽車發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管采用高模量GF增強(qiáng)PF制成,整個(gè)進(jìn)氣歧管系統(tǒng)共重5kg。轉(zhuǎn)子材料為55% GF/Vyncolit X6952 PF,由于此PF與GF的粘接性好,提高了轉(zhuǎn)子的動(dòng)態(tài)力學(xué)性能。
美國(guó)Polimotor Resemnh and Roger公司推出的Polimotor234型、2.3 L排量的4缸發(fā)動(dòng)機(jī)的殼體采用的是GF增強(qiáng)PF,功率為128.7kW,總重僅29kg。比利時(shí)Vyncolit公司采用GF、玻璃微珠增強(qiáng)Vynclit X7250 PF,注射成型了發(fā)動(dòng)機(jī)殼體。
1.2.9 PBT
汽車上使用的PBT一般都采用GF增強(qiáng)或無(wú)機(jī)填料改性,或與其它高分子材料共混改性。PBT被廣泛用于生產(chǎn)保險(xiǎn)杠、化油器組件、擋泥板、擾流板、火花塞子板、供油系統(tǒng)零件、儀表板、汽車點(diǎn)火器、加速器及離合器踏板等部件。GE公司生產(chǎn)的PBT/PC合金(商品名為Xenoy1731)耐熱性好,耐應(yīng)力開裂,具有優(yōu)良的耐磨、耐化學(xué)腐蝕性,低溫沖擊強(qiáng)度高,易加工和涂飾性好,主要應(yīng)用于高檔轎車的保險(xiǎn)杠、車底板、面板等。
1.2.10 對(duì)苯二甲酸乙二酯(PET)
美國(guó)Du Pont公司開發(fā)了汽車用RYNITE PET系列材料,該材料在用于薄壁制品時(shí)可發(fā)揮其優(yōu)良的流動(dòng)特性、較小的成型公差.可設(shè)計(jì)多腔模具來(lái)提高生產(chǎn)效率。與鋅、鋁等金屬相比,RYNITE PET良好的材料性能、加工工藝特性和較低的價(jià)格使其制品具有很高的性價(jià)比和較輕的質(zhì)量,在轎車領(lǐng)域具有廣泛的應(yīng)用前景。
聯(lián)合信號(hào)公司研發(fā)的Petra系列PET具有優(yōu)良的耐高溫性能和優(yōu)異的低溫沖擊強(qiáng)度,經(jīng)得起高于200℃的電噴著色處理,另外由它制成的制品具有很好的表面性能,可用于制造汽車的內(nèi)、外裝飾件,如車門、門支撐架、引擎蓋等。
美國(guó)通用電器公司將PET與PBT、PC等共混制成了Valox 800 PET,它不僅具有良好的表面光澤和成型性,而且能在220℃的高溫下使用,沖擊強(qiáng)度達(dá)648J/m。據(jù)稱可用于轎車車身的制造。
德國(guó)BTE公司用GF增強(qiáng)PET研發(fā)出汽車用塑料車輪。該車輪的大優(yōu)點(diǎn)是不生銹。塑料車輪較輕,可以減輕汽車非懸掛件的質(zhì)量,使汽車更易于操作、更舒適。但目前價(jià)格較貴,是同樣尺寸鋁制車輪的3倍,使該制品的應(yīng)用受到一定限制。
鐘淵化學(xué)工業(yè)株式會(huì)社采用100份PET、1~35份溴類阻燃劑、0.1~5份銻化合物、3~12份導(dǎo)電炭黑及增強(qiáng)填充劑、結(jié)晶促進(jìn)劑等加工助劑,研制出既保持力學(xué)性能及耐熱性,又具有足夠抗靜電性和阻燃性的PET,主要用于汽車電氣、電子、機(jī)械部件的制造。
Dianer-Chrysler公司將PET車身技術(shù)商業(yè)化,并應(yīng)用于該公司的Wangler吉普車的頂蓋,使頂蓋部件由原來(lái)的5個(gè)減少為2個(gè),成本降低10%,生產(chǎn)率提高30%,且不需噴涂。
2 汽車用塑料的發(fā)展趨勢(shì)
隨著汽車向輕量化方向發(fā)展,塑料在汽車上的用量日益增加,利用塑料的質(zhì)輕、防銹、吸震、設(shè)計(jì)自由度大的特點(diǎn),汽車用塑料結(jié)構(gòu)件取得了長(zhǎng)足的發(fā)展,并且是今后的重點(diǎn)發(fā)展方向之一。塑料制品不僅能夠減少汽車零件數(shù)量,在降低噪聲方面也起到了很好的作用。生產(chǎn)廠家應(yīng)利用塑料制品成型的特點(diǎn),盡量將多個(gè)零件一體化,減少數(shù)目,設(shè)法達(dá)到一次成型復(fù)雜零件的目的。汽車用塑料的使用量逐年呈增長(zhǎng)趨勢(shì),這種趨勢(shì)在今后還將繼續(xù)。
汽車輕量化對(duì)于節(jié)能至關(guān)重要,過(guò)去的20年中轎車平均減重25%,從而在范圍內(nèi)每天減少汽油消耗近75萬(wàn)桶,大大減少CO2排放量。汽車外裝塑料件對(duì)于汽車輕量化效果比較明顯。可見塑料在汽車上的應(yīng)用,既可輕量化又可節(jié)能。由于塑料的強(qiáng)度比金屬差,一般情況下塑料化要隨之增加零件壁厚,因此今后有待開發(fā)既便宜、強(qiáng)度又高又耐高溫的塑料。
隨著汽車用塑料由內(nèi)飾件向結(jié)構(gòu)件、功能件的發(fā)展和汽車負(fù)荷的增大,單一塑料已無(wú)法滿足高應(yīng)力件、高溫件和外板等部件的使用要求,今后應(yīng)開發(fā)力學(xué)強(qiáng)度高、綜合性能好、耐熱性與耐久性優(yōu)良、壽命長(zhǎng)及可靠性好的功能型工程塑料。
隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展,車用廢舊塑料的回收是一大難題。今后應(yīng)該重視和積極開展汽車廢棄塑料的回收利用技術(shù)的研究,開發(fā)環(huán)保型汽車用塑料將成為未來(lái)的研發(fā)方向。
3 結(jié)語(yǔ)
塑料在汽車上已得到廣泛應(yīng)用,正由非結(jié)構(gòu)件向結(jié)構(gòu)件、功能件方向發(fā)展。未來(lái)幾年,隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展和汽車用塑料材料技術(shù)水平的提高,會(huì)有更多的塑料用于汽車零部件的制造。塑料在汽車上的應(yīng)用可能從部分替代金屬向大部或全部替代發(fā)展,從而實(shí)現(xiàn)汽車的全塑料化。

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