車身用高分子材料

高分子材料在汽車中的應(yīng)用盧曉峰吉林高校1高分子材料基本概念：高分子材料是指以分子量一般在5000以上的有機(jī)化合物為主要組成物的材料。分類：來(lái)源：自然高分子，半合成高分子，合成高分子。2.性能：通用高分子，功能高分子3.主鏈結(jié)構(gòu)：碳鏈高分子、雜鏈高分子、元素有機(jī)高分子4.熱行為：熱塑性高分子、熱固性高分子5.聚合方法：加聚高分子、縮聚高分子21839橡膠硫化過(guò)程(Goodyear)1846硝化纖維素(C.F.Sch?nbein)1869Plasticcelluloid(Hyatt)1872Bell,1907Baekeland,酚醛樹(shù)脂(RealFirstman-made)1912不飽和樹(shù)脂1920聚合物理論:Staudinger1925聚醋酸乙烯酯工業(yè)化(白膠水）(1912,Germany)1926-1927PMMAandPVA1926PVC1930-1937聚苯乙烯(German,America)1935-1938尼龍工業(yè)化(Carothers,DupontCo.)1939低密度聚乙烯(ICICo.)1941PET1943PTFE1950PAN1953HDPEandPP1960-70高性能塑料1977導(dǎo)電高分子高分子材料發(fā)展歷史：四個(gè)諾貝爾獎(jiǎng)3車身用高分子材料1.汽車材料概述2.車身材料概述3.車身用高分子材料★特點(diǎn)★組成★分類★主要性能指標(biāo)4.車身材料的發(fā)展趨勢(shì)41.汽車材料概述★1886年德國(guó)人卡爾·本茨制造出世界上第一輛汽車，在這一個(gè)多世紀(jì)里，汽車工業(yè)在全世界得到了幾乎是絕無(wú)僅有的持續(xù)高速發(fā)展，2010年全球汽車產(chǎn)量已經(jīng)達(dá)到7800多萬(wàn)輛。我國(guó)汽車近十多年來(lái)也發(fā)展特別快速，1994年產(chǎn)量為135萬(wàn)輛，而2010年已經(jīng)突破了1826萬(wàn)輛，汽車的普及浪潮正從發(fā)達(dá)國(guó)家向廣袤發(fā)展中國(guó)家席卷而來(lái)。52007-2009全球汽車產(chǎn)量排行榜6材料－汽車工業(yè)的基礎(chǔ)★在現(xiàn)代工業(yè)中，材料、能源、信息被看作三大支柱，而能源和信息的發(fā)展，在某種程度上又依靠于材料的進(jìn)步。對(duì)于汽車工業(yè)也是如此，材料也是汽車工業(yè)的基礎(chǔ)。據(jù)統(tǒng)計(jì)，一輛汽車約有3萬(wàn)多個(gè)零件組成，這些零部件接受了4千余種不同的材料加工而成。從汽車的設(shè)計(jì)、選材、加工制造，到汽車的運(yùn)用、修理和養(yǎng)護(hù)，無(wú)一不涉及到材料。7★以現(xiàn)代轎車用材為例，依據(jù)重量換算，鋼材占汽車自重的55％～60％，鑄鐵占5％～12％，有色金屬占6％～10％，塑料占8％～12％，橡膠占4％，玻璃占3％，其他材料(油漆、各種液體等)占6％～12％。材料－汽車工業(yè)的基礎(chǔ)8★現(xiàn)代汽車要滿足:平安、舒適、自重輕、污染排放低、能耗小、價(jià)格低等要求.材料是首要考慮方面。材料－汽車工業(yè)的基礎(chǔ)9★汽車材料是指生產(chǎn)汽車，以及汽車在運(yùn)行過(guò)程中所用到的材料。依據(jù)用途來(lái)分，一般將其劃分為汽車工程材料和汽車運(yùn)行材料?！锲嚬こ滩牧鲜侵赣糜谥圃炱嚵悴考牟牧稀Ｆ嚬こ滩牧洗笾驴煞譃榻饘俨牧虾头墙饘俨牧蟽纱箢?。常用的汽車工程材料，如圖1所示材料－汽車工業(yè)的基礎(chǔ)10圖1汽車工程材料112.車身材料概述車身12車身材料★汽車車身常接受的材料有：鋼、有色金屬、塑料。鋼：一般鋼板：依據(jù)不同的部位運(yùn)用0.6～0.8mm厚的鋼板。高強(qiáng)度鋼板：與一般鋼板厚度相同，但具有更高強(qiáng)度。防銹鋼板：鋼板的一面或者是兩面鍍鋅使其難生銹。13車身材料鋁：車身板件用鋁合金：重量約為鋼板的二分之一的鋁合金，卻具有與鋼板相同的強(qiáng)度。14車身材料塑料：ABS(丙烯腈、丁二烯、苯乙烯聚合物)、BMC(塊體模塑料)、PA(聚酰胺=尼龍)、PC(聚碳酸酯)、PE(聚乙烯)、PP(聚丙烯)、PUR(熱固性氨基甲酸乙酯)、PVC(聚氯乙烯)、SMC(片裝模塑料)、FPR(纖維增加塑料=玻璃纖維加強(qiáng)塑料)等。15車身材料汽車對(duì)輕量化、舒適性、和安全性的要求高分子材料的重量輕、手感好、成型工藝簡(jiǎn)單車身用塑料制品用量的增加163.車身用高分子材料★在現(xiàn)代社會(huì)中汽車已成為主要的交通運(yùn)輸工具之一，也是能源梢耗的大戶，據(jù)報(bào)導(dǎo)美國(guó)有一半多的石油能源消耗在汽車上。隨著世界能源危機(jī)的加劇，降低車身自重、削減能源消耗已成為汽車行業(yè)的主要目標(biāo)之一。當(dāng)代汽車工業(yè)正向著高速化、舒適化、平安化的方向發(fā)展，這都離不開(kāi)輕量化、離不開(kāi)塑料及其它高分子材料在汽車上的應(yīng)用。塑料給汽車制造業(yè)帶來(lái)了如下好處：提高了汽車質(zhì)量和舒適性增加了平安性17車身用高分子材料降低了成本減輕了重量提高了設(shè)計(jì)的自由度加之塑料制品的能耗僅為鋼制品的60～80%、鋁制品的35～50%，工序簡(jiǎn)便、生產(chǎn)效率高、與同體積的金屬制品相比價(jià)格上還略占優(yōu)勢(shì)，更優(yōu)于有色金屬制品。18車身高分子材料★塑料自上世紀(jì)60年頭初進(jìn)入汽車工業(yè)以來(lái)，隨著高分子材料科學(xué)及其加工技術(shù)、塑料應(yīng)用技術(shù)、現(xiàn)代汽車設(shè)計(jì)及制造技術(shù)的發(fā)展，50年來(lái)塑料制品在汽車工業(yè)上的應(yīng)用有了很大發(fā)展。19車身高分子材料★世界汽車平均每輛塑料用量在2000年就已達(dá)105kg，約占汽車總質(zhì)量的8%～12%。最近幾年，我國(guó)一般汽車上塑料件占整車質(zhì)量的比例從原來(lái)的5%左右上升到了12%～18%以上。新開(kāi)發(fā)的一些轎車上塑料件已達(dá)20%以上，如奧迪A2型轎車，塑料件的總質(zhì)量高達(dá)220kg，占總用材的24.16%。20車身高分子材料★塑料是一種高分子材料，在汽車上的應(yīng)用越來(lái)越多，已由內(nèi)、外裝飾件向車身覆蓋件和結(jié)構(gòu)件方面發(fā)展。21車身高分子材料近年來(lái)，塑料在車身板和發(fā)動(dòng)機(jī)四周的零部件上的運(yùn)用量在不斷增大，約占車身質(zhì)量的10%～15%，尤以德國(guó)和美歐的汽車制造商接受為多。如奔馳的Smart轎車，車身覆蓋件接受了具有本色的可隨時(shí)更換的塑料覆蓋件，倍受市場(chǎng)關(guān)注；雷諾的Espace和蓮花的Elise（路特斯）轎車也接受塑料車身；戴勒姆－克萊斯勒公司1998年推出的CCV概念車接受四塊熱塑車身板，加上板材連接件，白車身板總質(zhì)量95kg，開(kāi)創(chuàng)了全熱塑車身的里程碑，尾燈和前大燈的玻璃也將從自然材料轉(zhuǎn)向一般熱固性塑料。德國(guó)拜耳公司和美國(guó)GE塑料公司合資的Exatec公司推出了具有杰出的耐候性和耐磨性的聚碳酸酯(PC)汽車窗系統(tǒng)Exatec500，并已實(shí)現(xiàn)工業(yè)化。22高分子材料在汽車上的應(yīng)用23車身用高分子材料的特點(diǎn)★高分子汽車材料有很多以往傳統(tǒng)材料沒(méi)有的優(yōu)點(diǎn)。主要表現(xiàn)在重量輕、有良好的外觀裝飾效果、有多種實(shí)際應(yīng)用功能、有良好的理化性能、簡(jiǎn)潔加工成型、節(jié)約能源、可持續(xù)利用等各方面。高分子汽車材料的主要特點(diǎn)如下：24車身用高分子材料的特點(diǎn)1．重量輕高分子汽車材料最突出的優(yōu)點(diǎn)之一就是具有輕質(zhì)高強(qiáng)度的特性。由于各種塑料的平均比重只有一般一般鋼材的15-20%，也比一般木材輕。這一特點(diǎn)對(duì)高檔大型轎車尤其有突出的優(yōu)點(diǎn)，可以減去大量的自重。25車身用高分子材料的特點(diǎn)2．良好的加工性能高分子汽車材料具有特別好的加工性能。由于高分子汽車材料的可塑性和與其它材料之間良好的兼容結(jié)合性能，可以利用不同的材料組分，借助于各種現(xiàn)代化的成型加工機(jī)械，通過(guò)擠出、注塑、壓延、模塑、吹塑等方法加工成具有各種不同形態(tài)、不同性能、不同顏色的、不同功能的高分子汽車材料，如，干脆擠成管材、型材、板材，注射成有各種造型的制品、壓延加工成薄膜等，還可依據(jù)須要制成各種顏色、有夾層、中空、放嵌件等各種產(chǎn)品，還可依據(jù)要求進(jìn)行二次加工，如機(jī)械制品樣的車削、沖切、裁剪、焊接、也可熱熔、冷鋸、復(fù)合等。26車身用高分子材料的特點(diǎn)3．優(yōu)良的綜合理化性能高分子汽車材料的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是具有多種功能，可被用于特殊的場(chǎng)合。大多數(shù)高分子材料除了具有可塑性外，還有眾多優(yōu)秀的理化性能。塑料具有良好的絕緣性能、卓越的防腐蝕性能、耐老化性能、良好的耐磨和耐洗刷性能、良好的防水性能和力學(xué)性能、良好的粘結(jié)結(jié)合性能，被加工成各種要求多種性能和功能的汽車內(nèi)外飾件。27車身用高分子材料的特點(diǎn)此外，塑料制品的彈性變形特性使其能吸取大量的碰撞能量，對(duì)猛烈撞擊有較大的緩沖作用，可對(duì)車輛和乘員起到更有效的愛(ài)護(hù)作用。因此，現(xiàn)代汽車上都接受塑料儀表板和轉(zhuǎn)向盤(pán)，以增加緩沖作用。前后保險(xiǎn)杠、車身裝飾條也都接受塑料材料，以減小車外物體對(duì)車身的沖擊力。另外，塑料還具有吸取和衰減振動(dòng)和噪聲的實(shí)力，可以提高乘坐的舒適性。28車身用高分子材料的特點(diǎn)4．優(yōu)秀的裝飾效果高分子汽車材料最突出的優(yōu)點(diǎn)是裝飾效果優(yōu)秀。它可以被一次加工成具有困難造型和多種色調(diào)的制品，有時(shí)還需印刷、貼膜、軋花、復(fù)層、著色，加工成具有特別逼真的形象、花紋和圖案，可以仿制自然木材、金屬、動(dòng)物皮的紋理，還可以表面燙金、貼膜、鍍銀、鑲嵌等。29車身用高分子材料的特點(diǎn)5．節(jié)能和環(huán)保高分子汽車材料還有一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是能節(jié)約能源和促進(jìn)環(huán)保。由于能替代大量的自然材料，就可以相應(yīng)節(jié)約大量的資源，起愛(ài)護(hù)森林和石材資源的作用，不破壞更多的生態(tài)環(huán)境，具有節(jié)能的社會(huì)價(jià)值和環(huán)保意義。同時(shí)，由于塑料加工成型的便利性，制造高分子汽車須要的能源遠(yuǎn)遠(yuǎn)小于加工同等功能的自然材料，比如鋼鐵、動(dòng)物皮等，可節(jié)約大量人工和能源。大多數(shù)汽車材料用的塑料是熱塑性塑料，其廢舊料能便利地回收，干脆再制造，使高分子汽車材料走上可持續(xù)加工的清潔生產(chǎn)道路，有著極其主動(dòng)的環(huán)保意義。30車身用高分子材料的特點(diǎn)★高分子汽車材料的特性還有很多，其中也有一些不如傳統(tǒng)材料的地方，主要缺點(diǎn)表現(xiàn)在它的剛性、耐熱性和可燃燒性、耐老化性能、表面耐刻劃性和抗凍性等。31車身用高分子材料的特點(diǎn)1、剛性差：高分子建筑材料具有很好的可塑性，但它的剛性較差，因此不能將它用于要求有較大承載力的地方或作為主要的受力結(jié)構(gòu)件，否則會(huì)因剛度不夠引起失穩(wěn)等破壞；另外，它的抗變形實(shí)力也不如自然材料加工的傳統(tǒng)材料。32車身用高分子材料的特點(diǎn)2、耐熱性差：耐高溫性能差是高分子汽車材料的另一個(gè)主要缺點(diǎn)。大部分熱塑性高分子汽車材料的工作溫度都在攝氏80度以下，該溫度以上常會(huì)發(fā)生熱變形，使高分子材料不能維持原來(lái)的形態(tài)和結(jié)構(gòu)，性能也會(huì)發(fā)生很大變更。33車身用高分子材料的特點(diǎn)3、抗凍性能差：很多塑料具有冷脆性，主要表現(xiàn)在塑料件在冬天時(shí)用時(shí)，受到?jīng)_擊力特殊簡(jiǎn)潔引起沖擊破壞，由于這一緣由使很多塑料在低溫環(huán)境下的應(yīng)用受到了限制。熱塑性塑料的這一缺點(diǎn)目前可以通過(guò)在原料中加入其它材料或添加劑進(jìn)行配方組合進(jìn)行改性，讓它的低溫抗沖擊強(qiáng)度得到改善。34車身用高分子材料的特點(diǎn)4、具有可燃燒性：與鋼材相比，塑料的另一個(gè)缺點(diǎn)是具有可燃燒性。這是近年來(lái)高分子汽車材料應(yīng)用過(guò)程中最受人們關(guān)注的問(wèn)題之一，也是很多場(chǎng)合中最不放心運(yùn)用高分子材料的主要緣由之一。塑料可分為兩類，一類是不行燃燒的，另一類是可燃燒的。但是，由于塑料具有可配方組合和改性的功能，可燃燒的塑料可以通過(guò)在配方中加入阻燃劑和不行燃燒的填充改性物，對(duì)其進(jìn)行改性，使之成為阻燃或不行燃的塑料，讓們放心運(yùn)用。35車身用高分子材料的特點(diǎn)5、耐老化性能：塑料的老化性能是長(zhǎng)期以來(lái)影響高分子汽車材料應(yīng)用發(fā)展的又一個(gè)緣由。但是，事實(shí)上應(yīng)當(dāng)比較客觀地看待塑料建材的老化問(wèn)題。高分子材料不僅要考慮耐熱老化，還要考慮耐光老化和耐常常接觸介質(zhì)的老化。可以通過(guò)在配方中通過(guò)加入各種抗老化劑防止老化。36車身用高分子材料的特點(diǎn)★高分子建筑材料具有相當(dāng)多的優(yōu)點(diǎn)，但由于上述缺點(diǎn)，較多的仍舊是以汽車內(nèi)裝飾用材和車廂內(nèi)功能性汽車制品應(yīng)用為主。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，越來(lái)越多的高分子新材料不斷探討成功，很多高分子材料已經(jīng)或者正在克服這些缺點(diǎn)，這將使汽車高分子材料的應(yīng)用領(lǐng)域和范圍得到更大的發(fā)展。37車身用高分子材料的組成汽車塑料制品，按其運(yùn)用部位可分為內(nèi)飾件、外裝件、機(jī)能結(jié)構(gòu)件等。表1我國(guó)汽車中塑料件在各運(yùn)用部位所占的百分比（單位：％）車型 內(nèi)飾件 外裝件 機(jī)能結(jié)構(gòu)件 天津TJ133 52.3 1.5 46.2 南京NJ131 57.6 8.2 34.2 轎車 43 19 22 國(guó)外小轎車40.9 34.5 24.6 38高分子材料飾件例如轎車要求平安、美觀、舒適塑料在轎車軟飾件上的廣泛應(yīng)用39高分子材料飾件轎車軟飾件主要是指轎車車身內(nèi)外各種質(zhì)地松軟且有確定韌性的裝飾部件，其中以內(nèi)飾件為主。轎車中典型的塑料軟飾件見(jiàn)表2表2轎車中典型的塑料軟飾件內(nèi)飾件名稱 塑料名稱 座椅緩沖墊、頭枕 聚氨酯泡沫塑 扶手、儀表板緩沖墊 聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙稀 40儀表蓋板、前支柱裝飾條、控制箱體

丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS）

儀表板芯材

玻璃鋼纖維增強(qiáng)丙烯腈－苯乙烯共聚物

儀表板托架、車門前飾板芯材、制動(dòng)桿手柄、中后支柱裝飾條聚丙烯轉(zhuǎn)向盤(pán)

聚丙烯、聚氨酯

車門內(nèi)飾板表皮、車頂棚內(nèi)襯表皮 聚氯乙稀 車門內(nèi)飾板隔離層、車頂棚內(nèi)襯隔離層 聚氨酯、聚苯乙烯 車頂棚內(nèi)襯托架 聚丙烯、聚苯乙烯 41高分子材料飾件用于制造轎車軟飾件的塑料，主要有聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS、聚苯醚和玻璃纖維增加丙烯腈－苯乙烯共聚物等，其中以聚氨酯泡沫塑料最為重要。42轎車要求輕量化、提高平安性、節(jié)約能源消耗、降低生產(chǎn)成本塑料在轎車結(jié)構(gòu)件和內(nèi)外裝件上的廣泛應(yīng)用另外高分子材料結(jié)構(gòu)件43高分子材料結(jié)構(gòu)件目前，很多通用塑料、工程塑料及其增加塑料，都能在不同程度上替代鋼、銅、不銹鋼、鋁合金等材料，用作轎車結(jié)構(gòu)件或內(nèi)外裝件。其中，又以聚丙烯、聚氯乙稀、聚乙烯、ABS等最常用。表3列舉了用作轎車結(jié)構(gòu)件或內(nèi)外裝件的塑料品種及其應(yīng)用實(shí)例。44表3用作轎車結(jié)構(gòu)件和內(nèi)外裝件的塑料品種及其應(yīng)用實(shí)例

結(jié)構(gòu)件和內(nèi)外裝件名稱塑料名稱 取暖及通風(fēng)系統(tǒng)、車廂、發(fā)動(dòng)機(jī)機(jī)艙、車身、燈殼、工具箱、電線接線柱、接線盒蓋、消音器等 聚丙烯、玻纖增強(qiáng)聚丙烯、無(wú)機(jī)填料增強(qiáng)聚丙烯、電鍍級(jí)聚丙烯 儀表板罩、汽車頂蓋內(nèi)襯、后蓋板表皮、備胎罩、轉(zhuǎn)向盤(pán)、保險(xiǎn)杠套、電線包覆層等 聚氯乙烯、氯化聚氯乙稀、玻纖增強(qiáng)聚氯乙稀、熱固性低發(fā)泡聚氯乙稀 擋泥板、頂棚和門的減振材料、行李箱墊、空氣導(dǎo)管、汽油箱等 低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯 45用作轎車結(jié)構(gòu)件和內(nèi)外裝件的塑料品種及其應(yīng)用實(shí)例后擋泥板、儀表板、收音機(jī)罩、空氣排氣管、轉(zhuǎn)向盤(pán)喇叭罩、格柵、后護(hù)板、上通風(fēng)蓋板、車輪罩、百葉窗、支架、鏡框等 高抗沖ABS、超高抗沖ABS、高剛性ABS、電鍍ABS、透明ABS、氯化共混ABS 燈具、儀表標(biāo)牌、遮陽(yáng)板、窗玻璃、保險(xiǎn)杠等 聚碳酸酯、玻纖增強(qiáng)聚碳酸酯 保險(xiǎn)杠、散熱器格柵、擾流板、翼子板等 反應(yīng)型注射成型聚氨酯（RIM） 46塑料的組成塑料合成樹(shù)脂（主要成分）+添加劑

在確定溫度、壓力下可加工成型或者交聯(lián)固化成型47塑料的組成樹(shù)脂

樹(shù)脂是塑料中最重要的組分，約占塑料全部組分的40％～100％。按樹(shù)脂的受熱行為，塑料可分為熱塑性塑料和熱固性塑料兩類。48塑料的組成1．熱塑性塑料其分子結(jié)構(gòu)是鏈狀的線型結(jié)構(gòu)。它的工藝性能特點(diǎn)是受熱時(shí)軟化或熔化，具有可塑性，可塑制成確定形態(tài)的制品；可反復(fù)再塑，而其基本性能不變。屬于這類塑料的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯、ABS、有機(jī)玻璃、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、聚酰亞胺、聚苯硫醚、聚苯并咪唑、聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯（PET）等。49塑料的組成2．熱固性塑料熱固性塑料是一類以縮聚樹(shù)脂為基礎(chǔ)，加入適當(dāng)?shù)奶砑觿┕袒?。這種塑料一旦固化成型即使加熱至分解溫度也不會(huì)軟化，同時(shí)也不溶解在溶劑中，屬于這類塑料有酚醛、環(huán)氧、聚酯、氨基、聚二苯醚、不飽和聚酯以及有機(jī)硅等。50塑料的組成依據(jù)塑料的成份可以通過(guò)添加不同的填料、增塑劑和硬化劑來(lái)制出所需性能的復(fù)合塑料，以變更塑料的機(jī)械強(qiáng)度及加工成型性能，適應(yīng)車上不同部件的用途要求。例如可以代替鋼板制作具有相當(dāng)機(jī)械強(qiáng)度的保險(xiǎn)杠，以減小汽車的質(zhì)量。而座墊和靠背就要接受松軟的聚氨酯泡沫塑料。更便利的是，塑料可以通過(guò)添加劑調(diào)色呈現(xiàn)不同的顏色，可省去噴漆。有些塑料件還可以電鍍，可用于制作裝飾條、標(biāo)牌、開(kāi)關(guān)旋鈕、車輪裝飾罩等。51車身用高分子材料的分類一、聚氨酯泡沫塑料制品二、工程塑料汽車零部件三、塑料基復(fù)合材料汽車制品52車身用高分子材料的分類一、聚氨酯泡沫塑料制品聚氨酯泡沫塑料是指把羥基的聚醚樹(shù)脂與異氰酸酯反應(yīng)構(gòu)成聚氨酯主體，并用異氰酸酯與水反應(yīng)生成的二氧化碳發(fā)泡或用低沸點(diǎn)氟碳化合物作發(fā)泡劑，制成泡沫塑料。聚氨酯泡沫塑料廣泛應(yīng)用于汽車內(nèi)飾和吸取振動(dòng)的零部件上。其主要制品有：儀表板、后視鏡框、保險(xiǎn)杠、座椅軟墊、頭枕、轉(zhuǎn)向盤(pán)、限制箱、儀表板防振墊、前后支柱裝飾、中間支柱裝飾、前頂襯里、窗框架、頂棚與側(cè)頂架裝飾、門襯板、遮陽(yáng)板、后頂架裝飾等。53聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料可分為聚酯型聚氨酯泡沫塑料和聚醚型聚氨酯泡沫塑料。又可分為硬質(zhì)、半硬質(zhì)和軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料。54聚氨酯泡沫塑料制造聚氨酯的主要原料是異氰酸酯(RNCO)和多元醇。最常用的異氰酸酯有下列3種。a.甲苯基二異氰酸酯（TDI）：TDI有兩種異構(gòu)體，即2，4－甲苯基二異氰酸酯和2，6－甲苯基二異氰酸酯。b.4，4‘－二苯基甲烷二異氰酸酯（MDI）：常用于制造彈性體、涂料、纖維、膠粘劑等，很少用于制造泡沫塑料。c.多次甲基多苯基多異氰酸酯（PAPI）：其特點(diǎn)是毒性低，操作平安。55聚氨酯泡沫塑料生產(chǎn)聚氨酯用的另一原料是多元醇（多元羥基化合物），一般運(yùn)用含有游離羥基的聚醚和含有游離羥基的聚酯。除上述兩種主要原料之外，還有催化劑、發(fā)泡劑、穩(wěn)定劑以及其它協(xié)助原料。56聚氨酯泡沫塑料軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料，至今大多數(shù)都接受80/20TDI和二官能團(tuán)的聚醚（如聚丙二醇、聚氧化丙二醇）。在制造耐熱性能較好的聚氨酯泡沫塑料時(shí)多用聚酯型多元醇，或混合運(yùn)用聚酯型和聚醚型多元醇。硬質(zhì)聚氨酯泡沫塑料所用的異氰酸酯主要是PAPI，多元醇一般用含兩個(gè)以上羥基的聚醚。57聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料的特點(diǎn)聚氨酯材料的各種性能都很優(yōu)異，用于汽車有很多優(yōu)點(diǎn)。聚氨酯泡沫塑料只要簡(jiǎn)潔地變更其原料配方，可以得到極軟到極硬范圍地泡沫塑料。硬質(zhì)聚氨酯的強(qiáng)度很高，軟質(zhì)聚氨酯的彈性很好，它的耐老化性能、抗化學(xué)介質(zhì)實(shí)力等綜合力學(xué)性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)超過(guò)PVC等材料，且軟質(zhì)聚氨酯泡沫塑料的開(kāi)孔率達(dá)95％，韌性好、壓縮永久變形小、回彈快。58聚氨酯泡沫塑料聚氨酯泡沫塑料的原料都是液體，生產(chǎn)時(shí)操作便利，不僅可在常溫常壓條件下進(jìn)行聚合反應(yīng)，有些聚氨酯膠粘劑和雙組分的聚氨酯涂料，甚至可以進(jìn)行現(xiàn)場(chǎng)聚合，然后干脆發(fā)泡或用于噴涂、修補(bǔ)等施工。聚氨酯材料用于汽車的缺點(diǎn)主要表現(xiàn)在異氰酸酯有毒性，材料施工時(shí)，反應(yīng)過(guò)程中會(huì)釋放出不良?xì)怏w，施工人員在現(xiàn)場(chǎng)作業(yè)要實(shí)行健康愛(ài)護(hù)措施。聚合反應(yīng)結(jié)束后，聚氨酯材料應(yīng)用過(guò)程中是無(wú)毒的。59聚氨酯泡沫塑料在汽車上的應(yīng)用

塑料品種汽車零件名稱塊狀軟質(zhì)泡沫塑料切片遮陽(yáng)板、頂棚襯里、門板內(nèi)襯、中心支柱、裝飾條、隔音板、三角窗裝飾條軟質(zhì)模壓泡沫塑料座墊、靠背半硬質(zhì)泡沫塑料儀表板填料、門柱包皮、控制箱、喇叭座墊、扶手、頭枕、遮陽(yáng)板、保險(xiǎn)杠表4汽車用聚氨酯塑料制品60聚氨酯泡沫塑料在汽車上的應(yīng)用硬質(zhì)泡沫塑料頂棚襯里、門板內(nèi)襯整體結(jié)皮泡沫塑料扶手、門柱、控制箱、喇叭座墊、轉(zhuǎn)向盤(pán)、空氣阻流板彈性RIM制品保險(xiǎn)杠、檔泥板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、側(cè)后支柱、車門把手、行里箱蓋剛性RIM制品散熱器格柵、暖風(fēng)殼、前阻流板、擋泥板墊、擋泥板、門板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行里箱蓋、小車地板61聚氨酯泡沫塑料在汽車上的應(yīng)用澆鑄型彈性體防塵密封、滑動(dòng)軸承套、轉(zhuǎn)向節(jié)襯套、鋼板彈簧吊帶襯套、鎖頭零件、門止塊、電纜襯套熱塑性彈性體減震墊塊、鋼板彈簧隔墊、彈簧線圈護(hù)套、齒輪傳動(dòng)裝置罩、格柵、頂棚、車身部件涂料涂刷在保險(xiǎn)杠或其他外裝件上復(fù)合結(jié)構(gòu)材料座墊套、隔音、吸震片、門內(nèi)襯、保險(xiǎn)杠、覆蓋件、頂棚等62工程塑料二、工程塑料汽車零部件工程塑料制造的汽車機(jī)能件較多，其中常見(jiàn)的零部件有：散熱器格柵（其材料有ABS、20％玻璃纖維增加聚丙烯）、空氣濾清器殼（聚丙烯）、行里箱蓋（聚丙烯）、儀表板（聚丙烯）、曲軸箱蓋（尼龍6）、正時(shí)齒輪鏈盒（聚丙烯）、正時(shí)齒輪（30％玻璃纖維增加聚甲醛）、擋泥板（尼龍R－RIM）等。63常用汽車工程塑料聚丙烯塑料（PP）聚乙烯塑料（PE）聚苯乙烯塑料（PS）聚氯乙烯塑料（PVC）環(huán)氧樹(shù)脂（EP）不飽和聚酯（UP）聚碳酸酯（PC）有機(jī)玻璃（PMMA）64聚丙烯塑料（PP）聚丙烯材料的特性聚丙烯分子結(jié)構(gòu)式為：—[—CH2-CH2CH3—]n—，結(jié)晶聚合物。聚丙烯品種：丙烯均聚物，丙烯乙烯共聚物，改性聚丙烯等。65聚丙烯塑料聚丙烯優(yōu)點(diǎn)：原材料豐富、成本低、重量輕、比強(qiáng)度大、污染小、不吸水、耐熱性比聚乙烯、聚氯乙烯和聚苯乙烯都高、化學(xué)穩(wěn)定性優(yōu)異。聚丙烯具有較高的熱變形溫度、耐藥品性好、耐應(yīng)力開(kāi)裂性好的特點(diǎn)，而且通過(guò)各種無(wú)機(jī)填料和各種彈性體的改性，可以得到具有多種特性的聚丙烯品種。66聚丙烯塑料聚丙烯的主要缺點(diǎn)：耐寒性差，低溫易脆，受日光作用易老化，同時(shí)收縮率大、厚壁制件易凹陷，耐磨性較差。(對(duì)策：盡可能做到壁厚勻整一樣，壁厚差最大不應(yīng)超過(guò)50％)67聚丙烯塑料聚丙烯塑料在汽車上應(yīng)用聚丙烯大量的用于汽車工業(yè)，主要應(yīng)用于車身內(nèi)裝件，通風(fēng)取暖系統(tǒng)的配件，發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)部件以及外裝件。1.聚丙烯車身內(nèi)裝件車身內(nèi)裝件主要包括車內(nèi)的頂棚、側(cè)面、座墊以及乘客四周能夠望見(jiàn)、觸摸到的零件，如方向盤(pán)、儀表板等。68聚丙烯塑料（1）汽車轉(zhuǎn)向盤(pán)。國(guó)外汽車：聚丙烯（硬結(jié)構(gòu)）和聚氨酯發(fā)泡塑料（軟塑料）。國(guó)產(chǎn)車轉(zhuǎn)向盤(pán)：高密度聚乙烯材料，苯乙烯－丁二烯－苯乙烯嵌段共聚物彈性體（SBS）共混改性的聚丙烯。69聚丙烯塑料（2）汽車儀表板。發(fā)泡聚氨酯材料為主，但為降低成本，接受玻璃纖維增加聚丙烯、滑石粉增加聚丙烯。（3）其他內(nèi)裝件。聚丙烯后視鏡框、嵌塊式車門裝飾件、側(cè)面裝飾件、轉(zhuǎn)向柱套管和喇叭格柵。70聚丙烯塑料2.發(fā)動(dòng)機(jī)和取暖通風(fēng)系統(tǒng)有關(guān)零件聚丙烯冷卻風(fēng)扇、聚丙烯制造的電瓶外殼、聚丙烯汽車分電器蓋。通氣管、除霜器噴嘴和暖風(fēng)風(fēng)扇：石棉和滑石粉填充的聚丙烯。3.聚丙烯汽車外裝件（1）保險(xiǎn)杠（2）其他外裝件汽車照明燈、閃光指示燈和側(cè)向燈外殼：20％玻璃纖維增加聚丙烯。71聚乙烯塑料（PE）聚乙烯材料的特性聚乙烯分子結(jié)構(gòu)式為：—[—CH2-CH2—]n—，結(jié)晶性聚合物。聚乙烯品種：高壓聚乙烯、中壓聚乙烯、低壓聚乙烯等，相應(yīng)獲得低密度聚乙烯（LDPE）、中密度聚乙烯（MDPE）和高密度聚乙烯（HDPE）。72聚乙烯塑料汽車用聚乙烯塑料占汽車塑料總用量的5～6％，次于聚氯乙烯、ABS、聚丙烯、聚氨酯，居第五位。聚乙烯主要用于制造空氣導(dǎo)管、各種儲(chǔ)罐。聚乙烯優(yōu)點(diǎn)：良好的化學(xué)穩(wěn)定性和電絕緣性能。聚乙烯的主要缺點(diǎn)：機(jī)械強(qiáng)度不高，熱穩(wěn)定性差。73聚乙烯塑料聚乙烯塑料在汽車上應(yīng)用1．空氣導(dǎo)管及各種儲(chǔ)罐2．擋泥板3．頂棚與門的減震材料4.塑料油箱74聚苯乙烯塑料（PS）PS的性能特點(diǎn)用單純的PS加工材料時(shí)，其外觀是無(wú)色透亮的，透光率可達(dá)到90%或更高，性能特點(diǎn)是剛性較好。用PS材料加工出來(lái)的產(chǎn)品雖然平整，但它的脆性較大，不能承受沖擊力。PS用于汽車中的另一個(gè)缺點(diǎn)是簡(jiǎn)潔燃燒，而且由于含苯，它在燃燒時(shí)發(fā)出較大的黑煙和黃色明火，還會(huì)散發(fā)出苯類物質(zhì)特有的有害、難聞氣體。PS能溶于苯、甲苯、乙苯等苯類芳香族溶劑，另外，PS的耐熱性能也較差。75改性聚苯乙烯塑料改性聚苯乙烯材料特性較早出現(xiàn)的一種改性聚苯乙烯塑料是由丙稀腈（A）、丁二烯（B）和苯乙烯（S）3種單體組成的，簡(jiǎn)稱ABS。ABS是改性聚苯乙烯塑料中最重要的一種。76聚苯乙烯塑料優(yōu)點(diǎn)：聚苯乙烯來(lái)源廣，價(jià)格低廉和制造便利。其產(chǎn)量?jī)H次于聚乙烯和聚氯乙烯，居第三位。缺點(diǎn)：質(zhì)脆，耐熱性差。改性聚苯乙烯：ABS塑料、有機(jī)玻璃改性的聚苯乙烯、丁苯橡膠改性的聚苯乙烯等。77聚苯乙烯塑料改性聚苯乙烯在汽車上應(yīng)用改性聚苯乙烯（如ABS塑料）具有良好的綜合性能，在汽車上的應(yīng)用發(fā)展很快，已有很多部件接受，如前端板、儀表板組、熱空氣調(diào)整導(dǎo)管、加熱器及空氣調(diào)整格柵、單色或多色的配電板及座椅靠背以及用ABS塑料夾層塑料板（二層ABS塑料板中間夾一層泡沫塑料）做成的小轎車車身等。78聚氯乙烯塑料（PVC）聚氯乙烯材料特性聚氯乙烯分子結(jié)構(gòu)式為：—[—CH2-CH2Cl—]n—，白色粉末狀聚合物。聚氯乙烯品種：在聚氯乙烯樹(shù)脂中分別加入5％以下或20％以上的增塑劑，則可制得硬的或軟的制品，而且兩種制品性能也不同。

79聚氯乙烯塑料聚氯乙烯優(yōu)點(diǎn)：耐化學(xué)性、難燃自熄、耐磨、消聲消震、強(qiáng)度較好，電絕緣性較好、價(jià)廉、來(lái)源廣等?；瘜W(xué)穩(wěn)定性好，阻燃性和電絕緣性能優(yōu)良。聚氯乙烯缺點(diǎn)：熱穩(wěn)定性差，受熱將引起不同程度的降解，軟質(zhì)制品還有增塑劑外遷之弊病，變形后不能完全復(fù)原，且在低溫下變硬。運(yùn)用溫度不得超過(guò)60℃。80聚氯乙烯塑料聚氯乙烯在汽車上應(yīng)用日本汽車用塑料中聚氯乙烯約占30～40％，美國(guó)為16～20％。聚氯乙烯在汽車上主要用作內(nèi)飾件座墊套、車門內(nèi)襯、汽車頂蓋襯里表皮、儀表板罩、地毯、后蓋板表皮、操縱桿蓋板、備胎罩蓋、轉(zhuǎn)向盤(pán)、貨箱襯里、窗玻璃升降器蓋、保險(xiǎn)杠套，全部電線包皮（即絕緣層）等。聚氯乙烯人造革及薄膜在汽車上主要用作內(nèi)飾件及各種制品的表皮套。81聚氯乙烯塑料聚氯乙烯改性材料：（1）硬質(zhì)聚氯乙烯汽車地板（35～45％聚氯乙烯和55～65％填料制成的）。（2）氯化聚氯乙烯。運(yùn)用溫度可達(dá)105℃，提高了40℃，擴(kuò)大了應(yīng)用范圍，多用作管材。（3）氯乙烯－乙烯共聚物具有加工性良好，透亮性好，拉伸強(qiáng)度較高的優(yōu)點(diǎn)。（4）聚氯乙烯與其他高分子材料共混。（5）熱固性低發(fā)泡聚氯乙烯。82環(huán)氧樹(shù)脂（EP）EP的種類和應(yīng)用領(lǐng)域環(huán)氧樹(shù)脂是分子中含環(huán)氧基的聚合物，它主要有標(biāo)準(zhǔn)型的雙酚A型環(huán)氧、酚醛環(huán)氧、甘油環(huán)氧等，其種類很多。化學(xué)工業(yè)部門分別有標(biāo)準(zhǔn)代號(hào)表示各類環(huán)氧：E代表標(biāo)準(zhǔn)型環(huán)氧（雙酚A型）、F代表酚醛環(huán)氧、G代表有機(jī)硅環(huán)氧、B代表甘油環(huán)氧。83環(huán)氧樹(shù)脂其中，雙酚A型環(huán)氧樹(shù)脂是由環(huán)氧氯丙烷和雙酚A聚合得到的，屬于低聚合度的線性聚合物，外觀狀態(tài)和環(huán)氧樹(shù)脂的分子量有關(guān)，分子量較小者的外觀為粘稠性液體狀態(tài)；分子量較大的環(huán)氧樹(shù)脂外觀呈脆性的固體狀態(tài)。84環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂在汽車上的應(yīng)用領(lǐng)域很廣，能用于制作各種中高檔的耐熱防腐蝕制件、環(huán)氧耐老化涂料、環(huán)氧膠粘劑以及環(huán)氧修補(bǔ)材料等。EP的性能特點(diǎn)環(huán)氧樹(shù)脂可溶于多種溶劑，如丙酮、二甲苯等。環(huán)氧樹(shù)脂須要和其它物質(zhì)發(fā)生反應(yīng)，固化后才有強(qiáng)度和運(yùn)用價(jià)值。85環(huán)氧樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂最突出的優(yōu)點(diǎn)是和很多材料之間都具有很強(qiáng)的粘結(jié)力，環(huán)氧樹(shù)脂能堅(jiān)固地粘結(jié)住無(wú)機(jī)材料、金屬、部分聚合物、玻璃、陶瓷等，除此之外，環(huán)氧樹(shù)脂的收縮率比較低，一般只有2%，而且由于最大收縮量是產(chǎn)生于凝膠狀態(tài)的，所以材料不會(huì)產(chǎn)生大的內(nèi)應(yīng)力。另外，環(huán)氧樹(shù)脂不僅有很好的耐老化性能，而且防腐蝕實(shí)力也相當(dāng)好，還有較好的工藝性能，可在常溫、常壓下很便利地施工。86不飽和聚酯（UP）UP的應(yīng)用領(lǐng)域汽車用UP包括UP玻璃鋼制品、板材、車用塑料五金制品等。UP的性能特點(diǎn)UP屬于熱固性塑料，分子中有雙鍵。在加入含有雙鍵的單體時(shí)，經(jīng)引發(fā)劑（或稱固化劑）引發(fā)后，分子鏈中的雙鍵打開(kāi)，與單體發(fā)生交聯(lián)，形成體形分子結(jié)構(gòu)，即發(fā)生了固化。87不飽和聚酯UP用于汽車上有很多優(yōu)點(diǎn)，它耐沖擊、耐壓、耐磨、耐腐蝕、耐候性好、堅(jiān)硬、強(qiáng)度高。UP的主要缺點(diǎn)是收縮率較大，可達(dá)到5-7%，還簡(jiǎn)潔在制品內(nèi)形成內(nèi)應(yīng)力。另外，UP在施工時(shí)，未固化物的材料有揮發(fā)物，這對(duì)人體是有害的。88聚碳酸酯（PC）PC的應(yīng)用領(lǐng)域聚碳酸酯在汽車中的應(yīng)用有越來(lái)越多的趨勢(shì)，PC常用于須要采光又有確定強(qiáng)度要求、需干脆接觸光照處。PC的性能特點(diǎn)PC的綜合力學(xué)性能很卓越，具有很高的透亮度和強(qiáng)度、耐熱性與耐腐蝕性能也相當(dāng)好，尤其突出的是它的抗沖擊韌性和耐候性。89有機(jī)玻璃（PMMA）PMMA的應(yīng)用領(lǐng)域有機(jī)玻璃的化學(xué)全名為聚甲基丙烯酸甲酯。由于有機(jī)玻璃具備優(yōu)良的耐老化性能，常用于制作戶外廣告與指示性標(biāo)牌。另外，優(yōu)良的透亮度和獨(dú)特的裝飾效果，使有機(jī)玻璃也成為汽車上常用的裝飾材料，可做成燈箱、護(hù)墻板、采光棚、室內(nèi)透光吊頂?shù)妊b飾裝潢用材。90有機(jī)玻璃PMMA的應(yīng)用特點(diǎn)有機(jī)玻璃的最大優(yōu)點(diǎn)是透光率高，可以達(dá)到92%，用于代替無(wú)機(jī)玻璃的優(yōu)點(diǎn)是不易碎裂。它的另一個(gè)優(yōu)點(diǎn)是耐老化性能好，受日照多年仍無(wú)變色或削減透亮度。有機(jī)玻璃的主要缺點(diǎn)是硬度小，表面易劃傷和擦毛，影響裝飾效果和透亮度。91表5汽車常用塑料與制品9293949596979899100101塑料基復(fù)合材料三、塑料基復(fù)合材料汽車制品塑料復(fù)合材料如SMC、DX（聚甲醛復(fù)合材料）起先用于制造汽車結(jié)構(gòu)件，對(duì)削減汽車自重起了重要作用。如SMC材料模壓成型制造汽車門板等。102塑料基復(fù)合材料玻纖增加樹(shù)脂（FRP）如：玻纖增加不飽和聚酯片狀模壓成型SMC（SheetMoldingCompound）、團(tuán)狀模壓成型BMC、沖壓成型片材（StampableSheet）等，與其它高分子材料相比，具有強(qiáng)度高、剛度大、耐高溫、成本低、破損平安性好、獨(dú)特的成型工藝（可整體成型）削減了零部件緊固和接頭數(shù)目等優(yōu)點(diǎn)，始終是汽車覆蓋件最志向的非金屬材料。103104105106107108109110總結(jié)汽車塑料制品的種類很多，但大多數(shù)制品都由幾部分基本原材料組成：合成樹(shù)脂、添加劑（穩(wěn)定劑、增塑劑、防老劑、阻燃劑、防腐劑等）、填充料、著色劑。111汽車塑料制品的常用原材料中，依據(jù)不同用途和性能要求，熱塑性塑料和熱固性塑料都有應(yīng)用。考慮環(huán)保、加工性能和可持續(xù)加工因素，熱塑性塑料的應(yīng)用比例遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于熱固性塑料。在熱塑性塑料中依據(jù)不同場(chǎng)合須要，通用塑料和工程塑料都有應(yīng)用，但從經(jīng)濟(jì)性和加工性考慮，應(yīng)用較多的還是通用熱塑性塑料。112汽車塑料的主要性能指標(biāo)通常依據(jù)物理性能、力學(xué)性能、熱性能、電性能和穩(wěn)定性來(lái)評(píng)價(jià)、設(shè)計(jì)各種塑料制品。（一）物理性能1.相對(duì)密度塑料制品的相對(duì)密度通常在0.83～2.2之間，多數(shù)為1.0～1.5之間，略大于水，大約是鋼的1/6，鋁的1/2。塑料的這一特性，對(duì)于要求減輕自重的車輛來(lái)說(shuō)具有重要的意義。1132.吸水性3.透氣性4.透亮度5.力學(xué)性能1）硬度測(cè)試塑料硬度的方法，通常有布氏硬度、洛氏硬度和邵氏硬度等三種。汽車塑料的主要性能指標(biāo)1142）抗拉強(qiáng)度、彈性模量和伸長(zhǎng)率這是衡量塑料材料力學(xué)性能的幾個(gè)主要性能指標(biāo)，它們的涵義、計(jì)算單位和測(cè)定方法與金屬材料一樣。3）抗剪強(qiáng)度抗剪強(qiáng)度是指塑料在剪切力作用下被破壞時(shí)，單位面積上所能承受的最大應(yīng)力，單位用N/nm2表示。這是衡量塑料薄膜或板材強(qiáng)度的重要指標(biāo)。汽車塑料的主要性能指標(biāo)1154）沖擊韌度這是衡量塑料在沖擊力作用下堅(jiān)韌程度的一特性能指標(biāo)。5）疲憊強(qiáng)度6）抗彎強(qiáng)度7）蠕變8）摩擦和磨損性能汽車塑料的主要性能指標(biāo)1163.熱性能塑料的熱性能主要有耐熱性、導(dǎo)熱性、熱膨脹性、燃燒性和耐寒性等。4.電性能塑料的電性能通常用表面電阻率（ρs）、體積電阻率（ρv）、介電常數(shù)（ε）、介質(zhì)損耗角正切值（tgδ）以及擊穿電壓表示。5.穩(wěn)定性汽車塑料的主要性能指標(biāo)1174.汽車材料的發(fā)展趨勢(shì)★對(duì)于汽車工程材料來(lái)說(shuō)，其總的發(fā)展趨勢(shì)是：結(jié)構(gòu)