世界汽車塑料材料技術(shù)的現(xiàn)狀及動向(一)doc-環(huán)球聚氨酯

1、世界汽車塑料材料技術(shù)的現(xiàn)狀及動向（一）近年來塑料及英復(fù)合材料在汽車中的用量持續(xù)增長。圖1為美國家庭轎車塑料（含塑料復(fù) 合材料）用量的增長情況，從1977年到2004年.單車塑料的用量由76kg提髙到117kg, 增幅達(dá)54%o目前北美汽車中塑料的用量為每車118kg左右，約占整車質(zhì)量的10%,預(yù) 計2010年將達(dá)到136kg。而歐洲轎車塑料所占的比例稍高，已達(dá)整車質(zhì)量的14.5%。 kg/輛口百分比lULLLL1501005001997 1985 1991 1999 20QQ 2003 2004年份圖1美國家庭轎車址料用增長情況塑料在汽車中的應(yīng)用遍及所有總成，業(yè)內(nèi)習(xí)慣將它們分為內(nèi)裝（飾）件、外

2、裝件和功能 件（其他結(jié)構(gòu)件）。表1列岀了目前汽車中主要塑料零部件所用的材料，表中所用的縮寫 中英文對照如表2。據(jù)統(tǒng)訃，居前幾位的汽至塑凰有PP、PUR、PVC、ABS、PA和PE。目瞬金垠中的主娶8!冏客83井僑用的財粗（采plsbcs-carcoml豐卄x*r葉第件»firtA*W44M軟骨樸(燦、CM"*>TPQ. PC. *«. IT, PUR. PA金#MtSMC. PWipjM. Mi*# (4-1P0)PC,評耳ltdhPA PC PS, dAES PVC H %> PUR內(nèi)耳葬甘釣繪TMfe <*A. 4wrx.nrtM)«

3、;.*PUR(Wf-<U) PVCAX* OtiUf樸)ABS AB&FC金會 PC. PP AMPPE. PVC SMA PUR PWC At 舍 PUR-RIMABS. PP. SMAQMT. ABSt PC/ABS, PVC«A#*MA tr<4<PA,為呻溥恥拿乙”，PP,京pa.聚 c»wn (*) i PPA. FPS. SPS UMU POT MfLPCT PAPPAPVCtit»H*CV«* U/fH* 矢JtUFflMffliPF PAGltKR«AU個*4iHDPEPAjtMIUtftPA. MM&

4、#187;«0PP4LAAftGit*tn. pa. pp（廿遺5連録件）賞輪機(jī)MMAM.*» PA. PP PA OtP咬*) PA, PA. PPS <*>表2槊料縮寫的中英文對照*9莫丈名禰中文龍姝TPOthermoplastic olefinPC|wlyc*rb«uttepolyesterPPpolypropylenePURpolyurethanePApolyamide. Nylon聚筑統(tǒng)，尼龍SMCsheet molding compound片狀糅m舍材料any liePSpolystyreneASAalic-styrcnc-aloniiri

5、lc/poiy丙烯毆童集乙軸丙外精共聚軸AESacrylonitrile ftth.ylen« ttyttfte丙坤臍乙坤車乙*-*.<*»ABSaoylorutrilc-buiadiGnc-styrcnc丙外騎丁二好歩乙烯*聚輸PPEpolyphenylene etherSMAstyrene maleic anhydride竿乙炸*義陵辭樹腹GMTglass mal thermoplastic compoiiie玻璃幷堆越博復(fù)金材ifstyrenics禹專憨聚羋乙燉PPApolyphth&laoiidePPSpolyphenylene sulfide出SPS

6、syndiotactic polystyrene同理舉竿乙坤PBTpolybutylcnc terephthalate聚對二甲丁二atPETrecycled polyethylene terephthalate泉葉車二甲鏡乙二畫PFphenol ic min2主要技術(shù)進(jìn)展以汽車熱塑性塑料復(fù)合材料為例，國外當(dāng)前研究的主要課題如下。樹脂材料研究的重點之一是不斷提髙材料的物理，力學(xué)性能：材料開發(fā)已從昂貴的特殊 專用樹脂轉(zhuǎn)向低成本的普通樹脂新品種體系：自增強(qiáng)樹脂也是當(dāng)前材料研發(fā)的一大熱點（如 SR-PP）,歐洲重點放在連續(xù)層壓成形和模壓成形材料上，而北美關(guān)注的是注塑成型材料。納米復(fù)合材料研究開發(fā)受到廣

7、泛關(guān)注，主要有納米層狀二氧化硅和納米碳管增強(qiáng)PA、 PE、PVC,界而特性改善等。納米增強(qiáng)纖維復(fù)合材料是最近興起的一種納米復(fù)合材料。歐洲目前正在研究利用納米碗 管作增強(qiáng)體，開發(fā)阻燃和自增強(qiáng)SR-PP等高性能復(fù)合材料，苴他類型的增強(qiáng)體如聚合物、 鋼纖維等也受到關(guān)注。由于環(huán)保的需要，天然纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料也是當(dāng)前世界各國汽車塑料的一個重要研 究領(lǐng)域。納入研究的天然纖維來源有纖維素。木材、亞麻、黃麻，劍麻、大麻，龍舌蘭葉纖 維、椰子殼纖維，以及稻草與英他農(nóng)作物廢料等。熱塑性復(fù)合材料成形技術(shù)研究正在廣泛進(jìn)行。當(dāng)前的重點有纖維纏繞與編制技術(shù)，并已 在天然纖維纏繞和金屬一聚合物纖維編織技術(shù)上取得重大進(jìn)

8、展：纖維一金屬夾層等混合材料 的制備方法，如0ver-InjectionMoulding 1；熱塑成型、沖壓成形、模壓成形技術(shù)， 包括工藝優(yōu)化與智能化、柔性工裝、工藝模型與計算機(jī)輔助成形、大批量生產(chǎn)技術(shù)等，并已 開發(fā)出可顯著縮短加熱時間的局部加熱技術(shù)和快速熱響應(yīng)模縣；短纖維，生物纖維增強(qiáng)復(fù)合 材料、自增強(qiáng)復(fù)合材料，LFT、木纖維增強(qiáng)PP等的注塑工藝，注塑工藝優(yōu)化，纖維取向模 擬，水助注塑技術(shù)開發(fā)：PA6, PAI2和CBT為基體的復(fù)合材料批量生產(chǎn)RTM工藝：大型 零件的低成本真空模塑生產(chǎn)工藝：零件表而模內(nèi)裝飾技術(shù).A級表而與抗擦傷表而制備技術(shù)。連接技術(shù)開發(fā)，主要有大型零件感應(yīng)焊接、接觸焊、超聲

9、焊接、振動焊接等。試驗技術(shù)開發(fā)，包括強(qiáng)度快速試驗方法，高、低溫試驗方法，中擊、磨損試驗方法，長 時性能測試方法，NVH性能測試方法，車身防碰撞零件沖擊試驗方法等。2.1若干材料技術(shù)新進(jìn)展(1) 長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯(LGF-PP)表3注fiSLGF.pPM典型機(jī)械性能(來源二Ben Claassens)殲厚2%機(jī)械社龍測試溫度JP304030認(rèn)樺方向各向同吐彈也W7MP®23700094004 000805 0506 50023109121658067752323222.523-406.87.06,87.68.07.5STAMAX公司近年開發(fā)了一種高彈性模疑復(fù)合材料LGF-PP,玻璃

10、纖維的長度為12 25mm.表3列出了注塑LGF-PP典型機(jī)械性能。LGF-PP可取代現(xiàn)有的材料，用于儀 表板托架、保險杠粱、防濺板、車門和FEM等零部件。圖2為用LGF-PP制造的福特Fiesta 后車門.同鋼車門相比，其質(zhì)雖:減輕了 50%。圖2 LGF-PP制造的福特Fiesta后車門(2) DaronHybrid 樹脂材料DaronHybrid是DSM公司近年開發(fā)的熱固性樹脂，它由不飽和的聚酯樹脂(UP)和 聚氨酯(PUR)混合而成，通常稱為不飽和聚酯尿烷混合物。這種材料加有UP的高剛度、 髙熱穩(wěn)左性、以及PUR的韌性，表4列岀了 DaonXP45Hybr1d樹脂的典型物理力學(xué)性 能。

11、研究表明，以DaronHybrid樹脂為基體的SMC/BMC除具有母材良好的性能外，其 纖維/基體界而特性優(yōu)于其他熱固性樹脂，而且還具有較高的抗水解能力。玻璃纖維增強(qiáng)和 碳纖維增強(qiáng)的DaronHybrid在90C熱水中浸泡72h后，其ILSS值仍然可保留90%以 上，如圖3。表4 Daron XP45 Hybrid的典型物理力學(xué) 性能(來源：DSM composite resins)力手性能冬數(shù)敦值披拉砒/MP&75斷啟伸長率/%2.70楊氏M*/GFa3.6140彎曲樓*/GPa3,4沖擊強(qiáng)度/LHn'15熱備溫度/'C210BarcolMt45&5、鰹韻辰衣

12、（3）低密度SMC普通SMC填料為密度較大的碳酸鈣,其密度一般在i.9g/cm3左右；釆用粘土可使其 密度降至1.601.65g/cm3：如用中空玻璃珠則可將SMC的密度進(jìn)一步降到1.30 1.40g/cm3o密度的降低也帶來了諸如成本增加、材料物理性能下降、表面質(zhì)雖惡化等問 題。DSM公司最近開發(fā)岀一種密度為1.45g/cm3的低密度SMC,英剛度與強(qiáng)度達(dá)到了常 規(guī)SMC的水平。圖4為它與普通SMC及普通低密度SMC性能的對比。彎曲強(qiáng)度鸞曲彈性模-riO.O13011070圖4低密度SMC的性能A類標(biāo)準(zhǔn)密廈A類低密度150rDSM開發(fā)品種«越把雜稲妙5 0 5 09.JB 8（4）

13、納米復(fù)合材料納米聚合物復(fù)合材料由有機(jī)聚合物基體與納米無機(jī)分散相（至少有一維小于lOOnm） 組成。由于尺寸效應(yīng)、大比表而積和強(qiáng)界而結(jié)合，納米復(fù)合材料具有許多優(yōu)異的性能，如強(qiáng) 度高、耐熱、抗紫外線、阻燃。阻隔性好.加工性能好等。納米PA是最早的汽車納米復(fù)合 材料，主要應(yīng)用對象為燃料系統(tǒng)和發(fā)動機(jī)罩下零件。隨后又相繼開發(fā)了以其他熱塑性工程塑 fi （ETPs）、TPO和PP為基體的納米復(fù)合材料?，F(xiàn)用的納米填充物主要為納米蒙脫上， 其比例一般為3%5%。而納米滑石因其需要的剝離能量較低，已開始進(jìn)入市場。潛在的 納米填料還有納米二氧化硅、納米碳管等。目前產(chǎn)量最大的汽車納米塑料是納米PA,其次是納米丁PO,此外還有納米聚酯、納米 紫外固化丙烯酸酯樹脂、納米聚酰亞胺、納米聚甲醛等。納米碳管/PAI2用于油管快速接頭、 油濾等燃油系統(tǒng)