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新材料行業(yè)——改性工程塑料
塑料改性技術(shù)及其應(yīng)用發(fā)展塑料改性技術(shù)常見(jiàn)的塑料改性技術(shù)主要有:(1)增強(qiáng)技術(shù),包括纖維增強(qiáng)、自增強(qiáng)、分子增強(qiáng);(2)增韌技術(shù);(3)填充改性;(4)共混與塑料合金技術(shù);(5)阻燃技術(shù);(6)納米復(fù)合技術(shù);(7)反應(yīng)接枝改性;(8)耐老化;(9)功能化改性,包括導(dǎo)電、抗靜電、導(dǎo)熱和發(fā)光等;(10)熱塑性彈性體技術(shù)。改性塑料是應(yīng)用涉及面廣、科技含量高、能創(chuàng)造巨大經(jīng)濟(jì)效益的一個(gè)塑料產(chǎn)業(yè)領(lǐng)域,而塑料改性技術(shù)更是幾乎深入到所有塑料制品的原材料與成型加工過(guò)程。一、增強(qiáng)技術(shù)
增強(qiáng)塑料:為了進(jìn)一步改善塑料的力學(xué)性能,常在塑料中加入玻璃纖維(簡(jiǎn)稱玻纖),滑石粉、云母、碳酸鈣、高嶺土、碳纖維等增強(qiáng)材料,以樹(shù)脂為母體及粘結(jié)劑而組成新型復(fù)合材料。通用塑料增強(qiáng)材料相容劑增強(qiáng)塑料增強(qiáng)技術(shù)聚丙烯增強(qiáng)塑料板增強(qiáng)尼龍玻璃纖維增強(qiáng)塑料增強(qiáng)塑料采用的樹(shù)脂及材料增強(qiáng)塑料采用的樹(shù)脂熱固性樹(shù)脂不飽和聚酯酚醛樹(shù)脂環(huán)氧樹(shù)脂(玻璃鋼:環(huán)氧樹(shù)脂+玻纖形成的增強(qiáng)塑料)有機(jī)硅樹(shù)脂醇酸樹(shù)脂三聚氰胺-甲醛樹(shù)脂熱塑性樹(shù)脂聚乙烯、聚丙烯聚酰胺、聚甲醛、ABS樹(shù)脂丙烯酸類樹(shù)脂(含甲基丙烯酸及其酯類)氟樹(shù)脂、聚碳酸酯、聚砜增強(qiáng)材料金屬材料金屬纖維非金屬材料玻璃纖維、碳纖維、石棉纖維、硼纖維高分子材料芳香族聚酰胺纖維增強(qiáng)原理:
增強(qiáng)材料具有較高的強(qiáng)度和模量。樹(shù)脂具有優(yōu)良物理、化學(xué)(耐腐蝕、絕緣、耐輻照、耐瞬時(shí)高溫?zé)g等)和加工性能。樹(shù)脂與增強(qiáng)材料復(fù)合后,增強(qiáng)材料可以起到增進(jìn)樹(shù)脂的力學(xué)或其他性能,而樹(shù)脂對(duì)增強(qiáng)材料可以起到粘合和傳遞載荷的作用,使增強(qiáng)塑料具有優(yōu)良性能??梢云鸬皆隽孔饔玫牧畈牧嫌姓惩?、鈦白粉、砂、玻璃粉和木粉等;可用作流變控制劑的有云母、石棉和硅膠等;可以提高熱變形溫度的有云母和短玻璃纖維等;無(wú)機(jī)物粒料的作用:提高制品的阻燃、耐熱和抗收縮性。
增強(qiáng)塑料的分類
按增強(qiáng)材料的外形分
按增強(qiáng)材料的材質(zhì)分粒狀增強(qiáng)塑料鈣塑塑料布基、*石棉增強(qiáng)塑料碎布增強(qiáng)塑料纖維增強(qiáng)塑料玻璃纖維或玻璃布增強(qiáng)塑料無(wú)機(jī)礦物填充塑料石英、云母填充塑料片狀增強(qiáng)塑料云母增強(qiáng)塑料玻纖增強(qiáng)塑料預(yù)浸漬料SMC、BMC等特種纖維增強(qiáng)塑料碳纖維、聚芳酰胺纖維增強(qiáng)塑料金屬纖維增強(qiáng)塑料鋼絲增強(qiáng)塑料石棉的應(yīng)用*石棉又稱“石綿”:具有高抗張強(qiáng)度、高撓性、耐化學(xué)和熱侵蝕、電絕緣和具有可紡性的硅酸鹽類礦物產(chǎn)品。它是天然的纖維狀的硅酸鹽類類礦物質(zhì)的總稱。石棉由纖維束組成,而纖維束又由很長(zhǎng)很細(xì)的能相互分離的纖維組成。石棉具有高度耐火性、電絕緣性和絕熱性,是重要的防火、絕緣和保溫材料。石棉網(wǎng)石棉網(wǎng)石棉繩石棉礦粉以聚丙烯樹(shù)脂為基材的不同纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料,無(wú)論是GMT、還是LGFPP,它們都有著一些共同的特點(diǎn)。與金屬材料相比:密度低、重量輕、比強(qiáng)度高、耐腐蝕、易成型等;與熱固性復(fù)合材料SMC和手糊玻璃鋼相比:成型周期短,沖擊韌性好、可再生利用等。GMT:大多數(shù)GMT都是玻纖增強(qiáng)聚丙烯類,其玻纖含量從22%到50%。LGFPP:長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯(LongGlassFiberReinforcedPolypropylene)纖維增強(qiáng)是塑料改性的重要方法之一,玻璃纖維和鎂鹽晶須均能有效地提高聚丙烯的綜合性能。玻纖增強(qiáng)聚丙烯的優(yōu)點(diǎn):1、較低的密度;2、低廉的價(jià)格;3、可以循環(huán)使用等。玻纖增強(qiáng)聚丙烯正逐步取代工程塑料與金屬,廣泛地應(yīng)用在汽車儀表板、汽車車身和底盤(pán)零件中。鎂鹽晶須的研究應(yīng)用鎂鹽晶須的特點(diǎn):是功能型的短纖維材料,既能增強(qiáng),又能阻燃。鎂鹽晶須增強(qiáng)塑料的優(yōu)勢(shì):1、大大提高制品強(qiáng)度、剛度、尺寸穩(wěn)定性和熱變形溫度;2、工藝性能提高:成型加工流動(dòng)性好、制品表面光潔外觀質(zhì)量好。特別適于制造形狀復(fù)雜、尺寸精度和表面要求高的精密注射部件;3、是優(yōu)良的無(wú)機(jī)阻燃劑:作為無(wú)機(jī)阻燃劑使用,無(wú)毒、能抑制發(fā)煙,。
鎂鹽晶須(M-HOS):是高性能無(wú)機(jī)阻燃和增強(qiáng)材料。該產(chǎn)品是在特殊控制的合成條件下生長(zhǎng)出的極細(xì)微的單晶體纖維,直徑在納米級(jí)尺寸。由于晶須尺寸十分細(xì)微,具有接近原子間價(jià)鍵的理論強(qiáng)度,物理、化學(xué)性能特別優(yōu)異。鎂鹽晶須掃描照片以馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯(PP-g-MAH)作為界面改性劑來(lái)改善鎂鹽晶須與聚丙烯兩者界面粘合強(qiáng)度,提高復(fù)合材料的力學(xué)性能。
PP/PP-g-MAH/鎂鹽晶須的質(zhì)量比為97/3/30時(shí),復(fù)合材料的綜合性能最佳。采用多種界面改性劑實(shí)驗(yàn)的結(jié)果顯示:PP-g-MAH作界面處理劑的復(fù)合物體系其增強(qiáng)效果較好。可以用于復(fù)合各種塑料(如聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚酯、酚醛和環(huán)氧樹(shù)脂)鎂鹽晶須增強(qiáng)聚丙烯的研制鎂鹽晶須增強(qiáng)聚丙烯的特點(diǎn)與玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯相比,鎂鹽晶須能大幅度提高聚丙烯的強(qiáng)度,剛度,抗沖擊和阻燃性能,鎂鹽晶須增強(qiáng)聚丙烯的模塑制品更有特點(diǎn):1、具有更高的精度,尺寸穩(wěn)定性和表面光潔度,2、適用于制備各種形狀復(fù)雜的部件,3、適合制作輕質(zhì)高強(qiáng)度阻燃部件和電子電器部件。作為一種改性劑,因此鎂鹽晶須和玻璃纖維在聚丙烯改性中的應(yīng)用越來(lái)越受到重視。廣泛應(yīng)用于汽車、電子電氣、化工、建材等工業(yè)部門(mén),具有很好的深度開(kāi)發(fā)和廣闊的應(yīng)用前景。1、汽車零部件;2、各種輕質(zhì)、高強(qiáng)、阻燃的電器設(shè)備;3、塑料門(mén)窗型材及輕型建筑材料;4、增強(qiáng)塑料管材和過(guò)濾材料;5、增粘涂料、造阻燃紙等。鎂鹽晶須增強(qiáng)聚丙烯的應(yīng)用偶聯(lián)劑作用原理:
偶聯(lián)劑的分子結(jié)構(gòu)中存在著兩種性質(zhì)的官能團(tuán),一種官能團(tuán)能與無(wú)機(jī)物(玻璃、填充劑.金屬)表面的極性基團(tuán)形成很好的結(jié)合(化學(xué)的或物理的),另一種官能團(tuán)則能和樹(shù)脂進(jìn)行良好的結(jié)合(化學(xué)的或物理的),基于此,偶聯(lián)劑將兩種性質(zhì)差異很大的材料通過(guò)化學(xué)鍵結(jié)合在一起,從而使復(fù)合材料的強(qiáng)度得以提高。偶聯(lián)劑——增強(qiáng)塑料必不可少的粘接劑
為了提高樹(shù)脂與增強(qiáng)材料的粘接能力,有些增強(qiáng)材料在使用前需用偶聯(lián)劑進(jìn)行表面處理。不同樹(shù)脂和增強(qiáng)材料選用不同的偶聯(lián)劑。無(wú)機(jī)物樹(shù)脂偶聯(lián)劑
偶聯(lián)劑的常用品種偶聯(lián)劑已發(fā)展為以下五大類若干品種:①古老品種偶聯(lián)劑——有機(jī)酸鉻絡(luò)合物。它系有機(jī)酸的絡(luò)合物,以沃蘭(Volan)即甲基丙烯酸氯化鉻的絡(luò)合物為代表。玻璃纖維用偶聯(lián)劑鉻絡(luò)合物:甲基丙烯酸氯化鉻絡(luò)合物,又稱沃蘭(Volan)。硅烷:乙烯基三乙氧基硅烷CH2=CH-Si-(OC2H5)3
②應(yīng)用最多的偶聯(lián)劑——有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑有機(jī)硅烷偶聯(lián)劑的結(jié)構(gòu)通式為R—Si—X3
R—:氨基、巰基、氰基、乙烯基、環(huán)氧基、及甲基丙烯酰氧基等基團(tuán),可與樹(shù)脂反應(yīng)形成堅(jiān)固的化學(xué)結(jié)合;
X—:可水解的烷氧基,常用的是甲氧基、乙氧基等,可與填料表面的極性基團(tuán)發(fā)生反應(yīng),牢固結(jié)合于填料的表面.主要品種:乙烯基三乙氧基硅烷、CH2=CH-Si-(OC2H5)3
乙烯基三甲氧基硅烷、CH2=CH-Si-(OCH3)3乙基三甲氧基硅烷、CH3-CH2-Si-(OCH3)3Y—氨基丙基三乙氧基硅烷、CH2-CH2-CH2-Si-(OC2H5)3_NH2這一類偶聯(lián)劑與硅烷類偶聯(lián)劑相仿,以鈦為中心原子,已出現(xiàn)單烷氧基型、單烷氧基焦磷酸酯型、整合型和配位體型四種類型的鈦酸酯偶聯(lián)劑。但由于其高效的偶聯(lián)功能,對(duì)提高材料的力學(xué)性能起重要作用,故受到普遍重視,應(yīng)用日漸擴(kuò)大。這類偶聯(lián)劑可用通式:ROO(4-n)Ti(OX-R’Y)n(n=2,3)表示;RO-是可水解的短鏈烷氧基,能與無(wú)機(jī)物表面羥基起反應(yīng),出現(xiàn)化學(xué)偶聯(lián);OX-可以是羧基、烷氧基、磺酸基、磷基等,這些基團(tuán)很重要,決定鈦酸酯所具有的特殊功能,如磺酸基賦予有機(jī)物一定的觸變性;焦磷酰氧基有阻燃防銹,和增強(qiáng)粘接的性能。新型偶聯(lián)劑——③鈦酸酯類偶聯(lián)劑:鈦酸酯偶聯(lián)劑是70年代后期由美國(guó)肯利奇石油化學(xué)公司開(kāi)發(fā)的一種偶聯(lián)劑。對(duì)于熱塑型聚合物和干燥的填料,有良好的偶聯(lián)效果.④鋁酸酯類偶聯(lián)劑:鋁酸酯類偶聯(lián)劑是我國(guó)獨(dú)自開(kāi)發(fā)的新型偶聯(lián)劑品種,其分子結(jié)構(gòu)式為:(C3H7O)x·Al(OCOR)m·(OCOR²)n·(OAB)y類似于鈦酸酯偶聯(lián)劑,以鋁原子為中心,具有可水解基團(tuán)和其他有機(jī)基團(tuán),目前品種:有SG-Al821(二硬脂酰氧異丙基鋁酸酯)、DL-411、DL-411AF、DL-411D、DL-411DF、防沉降性鋁酸酯ASA。以DL-411系列產(chǎn)品為主。其它偶聯(lián)劑:鋯類偶聯(lián)劑是含鋁酸鋯的低分子量的無(wú)機(jī)聚合物。此外還有
鎂類偶聯(lián)劑和錫類偶聯(lián)劑。鋁酸酯類偶聯(lián)劑的作用機(jī)理類似于TTS鈦酸酯偶聯(lián)劑,即偶聯(lián)劑分子一端含有可與活潑氫反應(yīng)的基團(tuán),因而能與含羥基、羧基或表面吸附水的無(wú)機(jī)填料發(fā)生鍵合作用,改善無(wú)機(jī)填料與有機(jī)聚合物的親和性和結(jié)合力,另一端則與聚合物形成物理纏結(jié)作用,從而產(chǎn)生防沉效果,還可提高粘接強(qiáng)度。廣泛應(yīng)用于多種塑料的發(fā)泡成型、擠出、注塑、吹塑成型制品及各種薄膜、打包帶、扁絲、色母料、填充母料等塑料制品中。二、增韌技術(shù)
礦物質(zhì)增強(qiáng)增韌是最為普遍的改性途徑之一。向聚丙烯原料中添加的礦物質(zhì)通常是碳酸鈣,滑石粉,硅灰石,玻璃微珠,云母粉等。礦物質(zhì)增強(qiáng)增韌聚丙烯的特點(diǎn):1、改善聚丙烯材料的機(jī)械性能和沖擊韌性:2、降低聚丙烯材料的成型收縮率,加強(qiáng)其尺寸穩(wěn)定性;3、礦物質(zhì)添加量高達(dá)40%,大幅度降低聚丙烯材料的成本。拉伸強(qiáng)度達(dá)33Mpa,缺口沖擊強(qiáng)度約為10KJ/m2;斷裂伸長(zhǎng)率可達(dá)90%以上,代替早期的不銹鋼內(nèi)筒。用于制作洗衣機(jī)的內(nèi)筒、波輪和取衣口等部件。4、耐熱溫度進(jìn)一步得到提高;制作微波爐門(mén)體的密封條,微波爐揚(yáng)聲器喇叭口、喇叭支架等,還用于制作冰箱擱物架,還可與玻璃面板可進(jìn)行整體注塑。三、填充改性填充劑增量填充劑填充劑的性能常用填充劑化學(xué)上呈惰性碳酸鈣、陶土、滑石、硅藻土、對(duì)耐水性、耐化學(xué)藥品性、耐候性、耐熱性等無(wú)妨礙二氧化硅、云母粉、石棉、增強(qiáng)填充劑不降低物理性能金屬、金屬氧化物可以大量填充熱固性樹(shù)脂中空球相對(duì)密度小木粉價(jià)廉粉末纖維素填充改性的目的提高塑料加工性能改進(jìn)物化性質(zhì)增加容積降低成本
高填充玻纖改性塑料基體材料玻纖填充量?jī)?yōu)異的性能適用范圍高溫?zé)崴苄运芰希阂壕Ь酆衔?,聚醚砜聚醚酰亞胺聚苯硫醚可以高達(dá)80%良好的可加工性耐磨損耐溫變可與塑料和金屬粘合,適用于表面模塑設(shè)備加工,汽車和燃料系統(tǒng)部件軸承電子零部件抗刮傷外殼輔加效益:阻燃性好能回收利用高度耐熱尺寸穩(wěn)定四、共混改性技術(shù)塑料共混改性指在一種樹(shù)脂中摻入一種或多種其他樹(shù)脂(包括塑料和橡膠),從而達(dá)到改變?cè)袠?shù)脂性能的一種改性方法。
塑料共混改性是一種有效地將多種組分的原料加工成更均勻、更實(shí)用的產(chǎn)品過(guò)程。
立式高速攪拌機(jī)這一過(guò)程中主要發(fā)生的是物理反應(yīng),及少量的化學(xué)反應(yīng)。我們所期望的更多是化學(xué)反應(yīng)而非物理反應(yīng)。而無(wú)論是物理還是化學(xué)反應(yīng),都要求材料的充分混合輥煉,因此就有了共混設(shè)備——立式高速攪拌機(jī)。高分子材料共混改性的目的:(2)改善高分子材料的加工性能①改善高分子材料的熔體流動(dòng)性,即通過(guò)共混改變聚合物的熔體粘度。②控制結(jié)晶聚合物的結(jié)晶行為。(3)降低成本在保證材料使用性能的前提下,填充價(jià)格低的組分來(lái)降低材料的成本。(4)賦予高分子材料某些特殊性能某些應(yīng)用場(chǎng)合需要高分子材料具有某些特殊性能,如阻燃性、導(dǎo)電性、阻尼性等,可以通過(guò)添加具有相應(yīng)特性的組分使材料具有該特性。(1)改善高分子材料的某些物理機(jī)械性能①改善韌性(提高抗沖擊性)②改善耐熱性③提高尺寸穩(wěn)定性④提高耐磨性⑤改善耐化學(xué)藥品性(耐溶劑性)⑥其它物理機(jī)械性能,如氣密性、耐候性、阻燃性、阻尼性、粘結(jié)性、抗靜電性、生物相容性等。共混改性的技術(shù)手段2.預(yù)混合:對(duì)于單螺桿而言,吃料能力很大程度上影響了混合效果,很多時(shí)候即使是單純的顏色處理都會(huì)因?yàn)榛旌系牟痪鶆蚨鴮?dǎo)致材料同批次的前后色差以及后期加工的顏色不均一性;對(duì)于雙螺桿,雖然吃料能力基本上不影響混合效果,而且為了計(jì)量精確,理論上是應(yīng)該所有組分在喂料口單獨(dú)計(jì)量、單獨(dú)喂入。但是這就意味著需要多個(gè)精確喂料器,而這對(duì)共混廠家而言是非常的不經(jīng)濟(jì)的,因此我們?cè)诩庸るp組分及多組分的材料前,大多都進(jìn)行預(yù)混合。目前的混合設(shè)備多為立式高速攪拌機(jī)。
1.預(yù)處理——水分預(yù)處理:聚合物和添加劑都具有吸水性,而溫度波動(dòng)和倉(cāng)庫(kù)的潮濕都有可能是原材料吸濕,熔融聚合物,如尼龍,聚酯等對(duì)水分極其敏感的材料,水分的存在將導(dǎo)致他們的降解,從而導(dǎo)致了各項(xiàng)性能指標(biāo)的惡化甚至是導(dǎo)致加工失敗。目前比較實(shí)用的干燥方式多為熱風(fēng)循環(huán)干燥形式。熱風(fēng)循環(huán)干燥機(jī)3.分散混合:
分散混合是將組分的粒度尺寸減小,將固體塊或者聚集體破碎成微粒,或者是不相容的聚合物的分散相尺寸達(dá)到所要求的范圍。這一過(guò)程通常是依靠大厚度大角度的捏合盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。
4.分配混合:
分配混合是使個(gè)組分的空間分布達(dá)到均勻。保證混合設(shè)備內(nèi)通過(guò)分配元件的熔體中各組分的分布均勻。這個(gè)通常是靠窄片小角度捏合盤(pán)來(lái)實(shí)現(xiàn)。極端的情況先會(huì)采取齒輪分配元件來(lái)實(shí)現(xiàn)。
5.停留時(shí)間分布:
同批次物料在通過(guò)喂料口后通過(guò)分散,分布混合最終擠出離開(kāi)混合設(shè)備的時(shí)候長(zhǎng)短的分布。這一指標(biāo)最主要的意義在于評(píng)估設(shè)備的自潔能力塑料合金技術(shù)塑料合金:是利用物理共混或化學(xué)接枝的方法而獲得的高性能、功能化、專用化的一類新材料。塑料合金應(yīng)用:汽車、電子、精密儀器、辦公設(shè)備、包裝材料、建筑材料等領(lǐng)域。塑料合金特點(diǎn):改善或提高現(xiàn)有塑料的性能并降低成本,已成為塑料工業(yè)中最為活躍的品種之一,增長(zhǎng)十分迅速。塑料合金通用塑料合金PVC(聚氯乙烯)PP(聚丙烯PE(聚乙烯)PS(聚苯乙烯)工程塑料合金PC、PBT、PA、POM(聚甲醛)、PPO、PTFE(聚四氟乙烯)ABS樹(shù)脂改性材料塑料合金的制備:
干燥處理粉料、樹(shù)脂、助劑......干燥機(jī)按配比混合攪拌均勻高速混合機(jī)立式高速攪拌機(jī)雙螺桿擠出機(jī)機(jī)械共混共混物(塑料合金)氟塑料合金:采用國(guó)內(nèi)現(xiàn)有的超高分子量聚全氟乙丙烯(FER)為主要原料,與四氟乙烯加填料直接共混,用物理方法制造的,此材料性能超過(guò)了世界公認(rèn)的“塑料王”聚四氟乙烯。PC/ABS合金:近五年,PC/ABS合金的產(chǎn)量每年都以10%左右的速度增長(zhǎng),其增速在塑料領(lǐng)域中排在前列。目前,PC/ABS合金化研究已經(jīng)成為高分子合金研究熱點(diǎn)PPO(聚苯醚)合金PPO/PA(聚酰胺)占需求總量的25%以上PPO/PET(聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)PPO/PBT(聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯)PC(聚碳酸酯)合金PC/ABS合金占總需求量的12%以上PMMA/ABS合金SAN/ABS合金五、阻燃技術(shù)常用的溴系阻燃劑十溴二苯醚(用量最大)C12OBr10八溴醚C21H20Br8O2四溴雙酚AC15H12Br4O2六溴環(huán)十二烷C12H18Br6高聚物的阻燃技術(shù),當(dāng)前主要以添加型溴系阻燃劑為主,溴化環(huán)氧樹(shù)脂阻燃的特點(diǎn):由于溴化環(huán)氧樹(shù)脂具有優(yōu)良的熔流速率,較高的阻燃效率,優(yōu)異的熱穩(wěn)定性和光穩(wěn)定性,又能使被阻燃材料具有良好的物理機(jī)械性能,不起霜,從而被廣泛地應(yīng)用于PBT、PET、ABS、尼龍66等工程塑料,熱塑性塑料以及PC/ABS塑料合金的阻燃處理中。阻燃劑家族中的其他品種:
有磷系、三嗪系、硅系、膨脹型、無(wú)機(jī)型等,這些阻燃劑在各種不同使用領(lǐng)域發(fā)揮著各自獨(dú)特的阻燃效果。磷系阻燃劑中,有機(jī)磷系的品種大都是油液狀,在高聚物加工過(guò)程中不易添加,一般在聚氨酯泡沫、變壓器油、纖維素樹(shù)脂、天然和合成橡膠中使用。無(wú)機(jī)磷系中的紅磷,是純阻燃元素,阻燃效果好,但它色澤鮮艷,因而應(yīng)用受部分限制。紅磷的應(yīng)用要注意微粒化和表面包覆,這樣使它在高聚物中有較好的分散性,與高聚物的相容性好,不易遷移,能長(zhǎng)久保持高聚物難燃性能。六、納米復(fù)合技術(shù)科研人員發(fā)現(xiàn),當(dāng)微粒達(dá)到納米量級(jí)時(shí)會(huì)出現(xiàn)一種新奇現(xiàn)象,它的周期性邊界被破壞,從而使其聲、光、電、磁、熱力學(xué)等性能呈現(xiàn)出與傳統(tǒng)材料的極大差異。根據(jù)納米材料的結(jié)構(gòu)特點(diǎn),把不同材料在納米尺度下進(jìn)行合成與組合,可以形成各種各樣的納米復(fù)合材料,例如納米功能塑料。一般塑料常用的種類有PP(聚丙烯)、PE(聚乙烯)、PVC(聚氯乙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)、PA(聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)、PS(聚苯乙烯)等幾十種,為滿足一些行業(yè)的特殊需求,用納米技術(shù)改變傳統(tǒng)塑料的特性,呈現(xiàn)出優(yōu)異的物理性能,強(qiáng)度高,耐熱性強(qiáng),重量更輕。隨著汽車應(yīng)用塑料數(shù)量越來(lái)越多,納米塑料很可能會(huì)普遍應(yīng)用在汽車上。這些納米功能塑料最引起汽車業(yè)內(nèi)人士注意的有阻燃塑料、增強(qiáng)塑料、抗紫外線老化塑料、抗菌塑料等。增強(qiáng)塑料是在塑料中填充經(jīng)表面處理的納米級(jí)無(wú)機(jī)材料蒙脫土、CaCO3、SiO2等,這些材料對(duì)聚丙烯的分子結(jié)晶有明顯的聚斂作用,可以使聚丙烯等塑料的抗拉強(qiáng)度,抗沖擊韌性和彈性模量上升,使塑料的物理性能得到明顯改善。增強(qiáng)增韌塑料可以代替金屬材料,由于它們比重小,重量輕,因此廣泛用于汽車上可以大幅度減輕汽車重量,達(dá)到節(jié)省燃料的目的。這些用納米技術(shù)改性的增強(qiáng)增韌塑料,可以用于汽車上的保險(xiǎn)杠、座椅、翼子板、頂蓬蓋、車門(mén)、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、行李艙蓋等,某至還可用于變速器箱體,齒輪傳動(dòng)裝置等一些重要部件。七、熱塑性彈性體技術(shù)熱塑性彈性體簡(jiǎn)稱TPE/TPR,以SEBS、SBS為基材,是一類具有通用塑料加工性能,但產(chǎn)品有著類似交聯(lián)橡膠性能的高分子合金材料。熱塑性彈性體(4個(gè)基本類型)苯乙烯嵌段共聚物(SBC)熱塑性硫化膠(TPV)熱塑性聚氨酯(TPU)共聚多酯(COPE)熱塑性聚氨酯彈性體是第一個(gè)運(yùn)用熱塑性工藝加工的彈性體;1、類型:有聚酯和聚醚兩種類型,2、特點(diǎn):聚酯型具有較高的機(jī)械性能;聚醚型具有較好的水解穩(wěn)定性和低溫韌性。聚氨酯橡膠具有良好的耐磨性、添加劑可以提高耐候性,尺寸穩(wěn)定性和耐熱性,減少摩擦或增加阻燃性,它們?cè)诟饔捕鹊燃?jí)產(chǎn)品中具有很廣泛的應(yīng)用,熱塑性聚氨酯彈性體應(yīng)用范圍:1、汽車:汽車密封件、墊圈、穩(wěn)定桿套;2、醫(yī)療器械:醫(yī)用導(dǎo)管、起博器和人造心臟裝置;3、通訊器材:手機(jī)天線齒輪、滑輪、鏈輪、滑槽襯里;4、紡織機(jī)械部件:腳輪、墊圈、隔膜、聯(lián)軸器和減振部件。
共聚多酯彈性體具有良好的動(dòng)態(tài)性能、高模數(shù)、高伸長(zhǎng)和撕裂強(qiáng)度;在高溫和低溫條件下具有良好的抗撓屈疲勞性;共聚多酯在一般情況下比熱塑性彈性體昂貴,應(yīng)用于彈性聯(lián)軸器、隔、齒輪、波紋管墊環(huán)、保護(hù)套、密封件、運(yùn)動(dòng)鞋鞋底、電氣接頭、扣件、旋鈕和襯套中。降解:強(qiáng)無(wú)機(jī)酸和堿、氯化溶劑、苯酚類和甲酚能加速聚酯降解共聚多酯紫外線穩(wěn)定劑或炭黑組合物提高耐候性耐無(wú)氧化酸性抗溶解性(脂族烴、芳烴、堿性溶液)在由一種或幾種單體組成的聚合物的主鏈上,通過(guò)一定的途徑接上由另一種單體或幾種單體組成的支鏈的共聚反應(yīng)。例如:八、反應(yīng)接枝改性是高聚物改性技術(shù)中最易實(shí)現(xiàn)的一種化學(xué)方法。(a)支鏈型高分子(b)星型共聚物(c)梳型共聚物(d)樹(shù)狀高分子馬來(lái)酸酐接枝改性聚合物聚乙烯(PE-g-MAH)聚丙烯(PP-g-MAH)ABS(ABS-g-MAH)POE(POE-g-MAH)EPDM(EPDM-g-MAH)雙螺桿擠出機(jī)熔融接枝法操作工藝簡(jiǎn)單生產(chǎn)成本低產(chǎn)品質(zhì)量穩(wěn)定為了提高無(wú)機(jī)填料與有機(jī)基體之間的相容性,用高分子有機(jī)物對(duì)無(wú)機(jī)填料進(jìn)行表面接枝改性是一種常用方法。TakaoNakatsuka以磷酸鹽改性超細(xì)CaC03表面,然后與聚異丁烯酸接枝;P.Godard采用羧酸吸附和聚丁基丙烯酸接枝對(duì)CaC03表面改性,與丙烯單體混合后通過(guò)聚合制備了性能較好的PP/CaC03復(fù)合材料。馬來(lái)酸酐接枝改性聚合物:其中產(chǎn)品MAH接枝率在0.5~2.5%范圍內(nèi)可調(diào),其他力學(xué)性能指標(biāo)優(yōu)良。廣泛用作共混改性的相容劑。共混改性相容劑(馬來(lái)酸酐接枝改性聚合物)非極性聚合物(如PE、PP等)極性聚合物(如PC、PET、PA等)共混改性塑料塑料改性新技術(shù)進(jìn)展隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展,現(xiàn)代社會(huì)對(duì)塑料材料提出了更多、更高、更苛刻的要求。在這種情況下,一般的改性方法已不能滿足人們的需要,近幾年一些新的改性技術(shù)不斷問(wèn)世,促進(jìn)了塑料工業(yè)的發(fā)展。原位復(fù)合:是指在加工過(guò)程中液晶聚合物共混于基體樹(shù)脂中以其剛性棒狀分子微纖增強(qiáng)基體樹(shù)脂的改性方法。1、液晶改性技術(shù):液晶改性技術(shù)是塑料改性中較為新穎的改性手段,液晶聚合物的出現(xiàn)及其特有的性能為塑料改性理論和實(shí)踐又增添了新的內(nèi)容。液晶聚合物分為溶致性和熱致性兩大類,它具有多種優(yōu)良的物理、力學(xué)和化學(xué)性能,如高溫下強(qiáng)度高、彈性模量高,熱變形溫度遠(yuǎn)高于PPS、PSF、PEI、PEEK等工程塑料,線膨脹系數(shù)極小、尺寸穩(wěn)定性好、熔體粘度極低、成型加工性能優(yōu)越、阻燃性能優(yōu)異、自潤(rùn)滑性好、耐老化、耐輻射性能優(yōu)良等。充分利用這種高性能液晶聚合物作為塑料改性的增強(qiáng)劑,是80年代發(fā)展起來(lái),并被稱為“原位復(fù)合”新技術(shù),它改變了原有的填充、增強(qiáng)和共混改性的傳統(tǒng)觀念,被認(rèn)為是本世紀(jì)末塑料改性的重大進(jìn)展之一。2、相容劑技術(shù)的進(jìn)步:相容劑在塑料改性中起著表面活性劑的作用,分布于兩種聚合物的表面上,其作用為降低界面張力、增加界面層厚度、減小分散粒子直徑、阻止分散相的凝聚、穩(wěn)定已形成的相形態(tài)結(jié)構(gòu)。塑料改性技術(shù)的關(guān)鍵是解決不同聚合物的相容性,相容性的好壞決定是否能夠達(dá)到改性的目的。相容劑技術(shù)的進(jìn)步極大地推動(dòng)塑料改性技術(shù)的發(fā)展。相容劑非反應(yīng)型無(wú)特別官能基FRP(纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料)*SEBS等反應(yīng)型酸基型、環(huán)氧基型、異腈酸酯基型、乙烯基型馬來(lái)酸酐改性PP,乙烯2縮水甘油甲基丙烯酸酯等*SEBS:是以聚苯乙烯為末端段,以聚丁二烯加氫得到的乙烯-丁烯共聚物為中間彈性嵌段的線性三嵌共聚物。
新型相容劑的研發(fā):現(xiàn)在國(guó)內(nèi)外許多研究機(jī)構(gòu)都在致力于相容劑的研究,并不斷成功開(kāi)發(fā)一些性能優(yōu)良的相容劑。
Polyrell公司開(kāi)發(fā)了過(guò)氧化物母料,用于PP、PE和乙丙橡膠合金改性;Exxon公司(美國(guó)??松荆╅_(kāi)發(fā)的ExxelorPO1015具有較高和較有效的反應(yīng)官能度,使其成為PA/PP共混物出色的相容劑;AmeriHass公司推出的聚戊二酰胺共聚物相容劑,對(duì)PA、PC共混物具有相互作用,使用該相容劑后,共混物性能的均衡性優(yōu)于未改性前的各組分的性能,即共混物既具有PA的耐化學(xué)藥品性和加工性,又具有PC的耐熱性和耐沖擊性能。該相容劑與PA、PC均能反應(yīng),改進(jìn)了共混物的微觀結(jié)構(gòu),PA在其中為連續(xù)相。近幾年日本三菱油化公司開(kāi)發(fā)的超級(jí)烯烴聚合物(SOP)也與分子復(fù)合技術(shù)有關(guān)。在EPR系的基體中(含PE共聚物作為強(qiáng)固成分),使高結(jié)晶性和耐沖擊性PP共聚物(含滑石粉)微細(xì)分散,形成分子復(fù)合結(jié)構(gòu)。SOP在密度、彈性模量、硬度、低溫沖擊性能、耐熱性和熱膨脹系數(shù)等各個(gè)方面都很優(yōu)異。分子復(fù)合技術(shù):分子復(fù)合技術(shù)是將少量的棒狀高分子加入到作為分散相的線性鏈狀高分子中,以獲得高強(qiáng)度、高模量的聚合物。分子復(fù)合技術(shù)已進(jìn)入實(shí)用階段,這是近年進(jìn)步特別顯著的領(lǐng)域,已實(shí)用的有日本豐田汽車公司生產(chǎn)的尼龍6/粘土復(fù)合物、東洋紡織公司的PC合金薄膜等?;ゴ┚W(wǎng)絡(luò)技術(shù)材料的研究
IPN(InterpenetratingPolymerNetwork)互穿網(wǎng)絡(luò)技術(shù)IPN材料的研究最早是由Miller在苯乙烯-2-二乙烯基苯上進(jìn)行的。所謂互穿網(wǎng)絡(luò)是指兩種或兩種以上的高分子鏈相互貫穿,相互纏結(jié)的混合體系,通常具有兩個(gè)或多個(gè)交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)形成的微相分離結(jié)構(gòu)。形成這種人為聚合的網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)的共混聚合物與以前的共混物、接枝共聚物不同,各種成分聚合物交聯(lián)后,其網(wǎng)鏈具有相互纏結(jié)的結(jié)構(gòu)。利用IPN技術(shù)對(duì)塑料進(jìn)行改性一直是高分子材料改性的熱點(diǎn)問(wèn)題。IPN技術(shù)以前只限于熱固性樹(shù)脂,高新技術(shù)的發(fā)展已經(jīng)突破了這一界限,熱塑性樹(shù)脂也可形成IPN結(jié)構(gòu)。比較典型的例子有PU/丙烯酸樹(shù)脂、PU/聚甲醛、TPE/聚酯等。IPN已成為塑料改性的有力手段,在改善塑料的耐沖擊性能方面已獲得成功應(yīng)用。在用無(wú)規(guī)聚丁二烯改性PS時(shí),將PS進(jìn)行IPN化所得到的改性材料的沖擊性能超過(guò)了高抗沖PS,下表試驗(yàn)數(shù)據(jù)說(shuō)明了這一點(diǎn)。圖表各種材料沖擊性能比較材料PS含量%懸臂梁沖擊強(qiáng)度/(J/m)PS10015.4HIPS——87聚丁二烯/PSIPN70116聚丁二烯/PSIPN85112反應(yīng)擠出技術(shù)反應(yīng)擠出技術(shù)是塑料加工中兩種技術(shù)的綜合。1、是塑料在擠出機(jī)內(nèi)的合成和化學(xué)改性;2、是對(duì)塑料進(jìn)行加工和成型。反應(yīng)擠出技術(shù)對(duì)原材料、設(shè)備的要求:1、原材料:包含有高反應(yīng)能力的官能團(tuán),而且反應(yīng)進(jìn)行的速度快,應(yīng)在幾秒至十幾分鐘內(nèi)完成,且應(yīng)為低放熱反應(yīng)。2、設(shè)備:反應(yīng)擠出要求螺桿有較大的長(zhǎng)徑比,且沿機(jī)筒長(zhǎng)度方向可以方便地加入各種反應(yīng)物和除去揮發(fā)物。反應(yīng)擠出增容大致有3種類型:共混組分官能化、加入高聚物相容劑、加入低分子相容劑。(1)采用已官能化的聚合物就地進(jìn)行相容化。通常采用的反應(yīng)官能團(tuán)是羧基、環(huán)氧基、異腈酸酯和酯酐。(2)添加第三種高分子聚合物,它應(yīng)能與共混物之一起反應(yīng),再通過(guò)共價(jià)鍵或離子鍵起到相容化作用。(3)采用低分子量化合物進(jìn)行共聚反應(yīng)或交聯(lián),形成共聚物或交聯(lián)物。在反應(yīng)擠出技術(shù)中應(yīng)用最廣泛的是將馬來(lái)酸酐(MA)引入到各種物質(zhì)上。1、馬來(lái)酸酐一方面含有C=C雙鍵結(jié)構(gòu),具有參與自由基和光化學(xué)反應(yīng)的能力;2、另一方面酸酐基團(tuán)可以和含有活潑氫的一些分子起反應(yīng),如酰胺化、酯化等。因此,利用MA中的C=C雙鍵的自由基反應(yīng)將其接枝到各種聚合物鏈上。聚合物的這種酸酐化增加了極性和官能度,從而有了各種繼續(xù)反應(yīng)的能力。馬來(lái)酸酐(MA)分子式:
C4H2O3結(jié)構(gòu)式聚烯烴的MA化近年來(lái)在聚烯烴的MA化方面有不少研究報(bào)道,而且得到了廣泛的應(yīng)用,其中主要有以下幾個(gè)方面:1、借助酸酐化引入極性基團(tuán),可應(yīng)用于三類聚合物:聚烯烴、聚雙烯烴和極性聚合物,如PP、PE、聚丁二烯、PVC、PA和EVA等均可接枝MA;6、偶聯(lián)作用和粘合作用。2、形成梳型支化結(jié)構(gòu);3、交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)的形成。聚合物有一定量的離子交聯(lián)鍵存在而形成交聯(lián)網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu),使聚合物具有離聚體的性質(zhì);4、界面增容作用,如在PA/PP中加入少量的PP2g2MA就可以起到增容作用,使PP容易以微相分布到PA中;5、制備熒光標(biāo)記聚合物;中國(guó)改性塑料的技術(shù)地位雖然國(guó)內(nèi)改性塑料行業(yè)盡管還存在許多不足之處,但是一些技術(shù)和產(chǎn)品已經(jīng)達(dá)到國(guó)際領(lǐng)先水平。1、專用樹(shù)脂:國(guó)外企業(yè)以生產(chǎn)具有專門(mén)用途的特定牌號(hào)樹(shù)脂為主,我國(guó)則以通用樹(shù)脂為基礎(chǔ)樹(shù)脂,通過(guò)改性使其具有與用途相適應(yīng)的特性從而得到專用樹(shù)脂。2、無(wú)機(jī)粉體材料改性:國(guó)外企業(yè)不把填料當(dāng)成降低成本的手段,只是應(yīng)產(chǎn)品性能要求而使用填料,這在門(mén)窗異型材產(chǎn)品中尤為突出。在這一領(lǐng)域我國(guó)的技術(shù)水平居于國(guó)際領(lǐng)先地位。3、廢舊塑料的利用:
國(guó)外對(duì)廢舊塑料的態(tài)度一是拋棄外運(yùn),二是低檔次加工使用。我國(guó)在這方面居于絕對(duì)領(lǐng)先地位。我國(guó)把廢舊塑料當(dāng)作合成樹(shù)脂原料必要的補(bǔ)充,如阻燃ABS、PC/ABS合金等廢舊塑料經(jīng)過(guò)改性加工,完全可以作為塑料制品的原料使用。中國(guó)改性塑料的技術(shù)地位4、改性用助劑和添加劑:
我國(guó)在改性助劑、添加劑的研發(fā)生產(chǎn)上已取得重大進(jìn)展。(1)偶聯(lián)劑、抗靜電劑、阻燃劑等基本可以滿足使用要求。(2)稀土偶聯(lián)劑、成核劑、水鎂石粉等由于我國(guó)具有資源優(yōu)勢(shì),在國(guó)際上處于領(lǐng)先地位。5、機(jī)械設(shè)備制造業(yè):
我國(guó)改性塑料常用的高速混合機(jī)、平行雙螺桿擠出機(jī)在使用功能和連續(xù)運(yùn)行壽命方面都已達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平,但價(jià)格遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于國(guó)際市場(chǎng)平均價(jià)格。適合于對(duì)熱剪切敏感的材料改性和混煉的往復(fù)式單螺桿擠出機(jī)也已規(guī)?;a(chǎn),打破了由國(guó)外公司壟斷的局面,有力促進(jìn)了改性塑料產(chǎn)品多樣化和高性能化的發(fā)展。
塑料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用國(guó)際汽車界研究開(kāi)發(fā)的三大熱門(mén)課題之一應(yīng)用歷史:塑料在汽車中的應(yīng)用一直被汽車工程界所重視。20世紀(jì)50年代即開(kāi)始了塑料在汽車中的應(yīng)用研究;60年代開(kāi)始了商品化生產(chǎn);80年代塑料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用進(jìn)入快速發(fā)展的時(shí)期。
塑料件成型技術(shù)已與汽車塑料化無(wú)縫結(jié)合,汽車塑料化是現(xiàn)代汽車科技進(jìn)步的發(fā)展方向。一、節(jié)能環(huán)保;二、提高功能;三、簡(jiǎn)化制造工序與工藝。已成為國(guó)際汽車界研究開(kāi)發(fā)的三大熱門(mén)課題之一。國(guó)內(nèi)汽車塑料化的工作重點(diǎn):
新材料及其關(guān)鍵零部件技術(shù),以及完善標(biāo)準(zhǔn)體系。預(yù)計(jì)在不久的將來(lái),汽車塑料零部件制造將成為一個(gè)新興塑料產(chǎn)業(yè),不僅擴(kuò)大塑料產(chǎn)業(yè)的規(guī)模,同樣也決定了今后汽車制造業(yè)的發(fā)展趨勢(shì)。關(guān)鍵材料及塑料零部件制造技術(shù)最新進(jìn)展:國(guó)際汽車產(chǎn)業(yè)上已有七項(xiàng)最新技術(shù)突破,同時(shí)該七項(xiàng)技術(shù)也即將投身于汽車產(chǎn)業(yè)中。汽車塑料化浪潮90年代初100~130kg/輛7%~10%1992年269kg/輛2001年337kg/輛22.7%2020年(預(yù)計(jì))500kg/輛以上經(jīng)濟(jì)型轎車50~60kg/輛輕、中型載貨車40~50kg/輛重型載貨車80kg/輛2020年(預(yù)計(jì))500kg/輛以上表—1:
發(fā)達(dá)國(guó)家汽車平均用塑料量表—2:中國(guó)汽車平均用塑料量國(guó)家轎車平均使用塑料量占汽車總重量發(fā)達(dá)國(guó)家超過(guò)100千克/輛8%左右中國(guó)70千克/輛6%左右國(guó)家汽車平均使用塑料量占汽車總重量發(fā)達(dá)國(guó)家150公斤/輛13%左右中國(guó)110公斤/輛10%左右表—3:我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家轎車塑料用量比較表—4:我國(guó)與發(fā)達(dá)國(guó)家汽車塑料用量比較工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家汽車塑料的用量占塑料總消費(fèi)量的8%~10%。
與汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家相比,我國(guó)還存在很大的差距,德國(guó)、美國(guó)、日本等國(guó)的汽車塑料用量已達(dá)到10%~15%,有的甚至達(dá)到了20%以上。雖然各國(guó)使用的塑料品種不盡相同,但大體相似。*FRP:學(xué)名玻璃纖維增強(qiáng)塑料。它是以玻璃纖維及其制品(玻璃布、帶、氈、紗等)作為增強(qiáng)材料,以合成樹(shù)脂作基體材料的一種復(fù)合材料。已由玻璃纖維擴(kuò)大到碳纖維、硼纖維、芳綸纖維、氧化鋁纖維和碳化硅纖維等,亦稱玻璃鋼復(fù)合材料國(guó)別塑料品種德國(guó)PVC,PU,PP,PE,ABS美國(guó)PU,PP,PE,PVC,ABS日本PVC,PP,PU,ABS,PE,*FRP表—5:發(fā)達(dá)國(guó)家汽車塑料品種比較在我國(guó),塑料件約占汽車自重的7%~10%。我國(guó)汽車用塑料的品種按用量排列依次為PP,PVC,PU,不飽和樹(shù)脂,ABS,PF,PE,PA,PC,復(fù)合材料。自20世紀(jì)90年代以來(lái),隨著汽車材料國(guó)產(chǎn)化的開(kāi)展,我國(guó)汽車用塑料步入了世界發(fā)展的軌道。車型塑料用量轎車、輕型車CA7220小紅旗轎車88.33kg上海桑塔納67.2kg奧迪89.98kg富康81.5kg依維柯0041144.5kg重型車斯太爾149182.25kg斯太爾王120.5kg
奔馳Smart在世界各大汽車制造公司中,最熱衷于塑料的是戴姆勒—克萊斯勒汽車公司。他們正在開(kāi)發(fā)一項(xiàng)與傳統(tǒng)方法完全不同的汽車生產(chǎn)工藝,一項(xiàng)花費(fèi)浩大,風(fēng)險(xiǎn)也相當(dāng)大的試驗(yàn),但是一旦成功,那么它將對(duì)整個(gè)汽車工業(yè)的加工方式產(chǎn)生革命性的影響。目前,戴姆勒—克萊斯勒汽車公司已在一些車輛上使用塑料翼子板、后尾門(mén),并將塑料整體結(jié)構(gòu)用在奔馳A型車和超微型車“SMART”跑車上。這就是用巨型注塑機(jī)生產(chǎn)成型的汽車零件,包括翼子板、前照面板、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋、后圍板等。塑料——汽車材料的生力軍應(yīng)用品種:通用塑料工程塑料高性能工程塑料2012---2015:納米復(fù)合材料、可噴涂和免噴涂塑料,塑料鏡片和塑料玻璃、以及纖維增強(qiáng)熱塑性塑料;
目前運(yùn)用的材料:
聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)、ABS樹(shù)脂及工程塑料及其合金材料國(guó)外汽車已在初步試用車用復(fù)合材料纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(FRP)、車用熱塑性復(fù)合材料及碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料等高分子復(fù)合材料。數(shù)百種之多應(yīng)用范圍外裝飾件內(nèi)裝飾件功能結(jié)構(gòu)件應(yīng)用特點(diǎn):以塑代鋼,減輕汽車自重。從現(xiàn)代汽車使用的材料來(lái)看,無(wú)論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件,還是功能與結(jié)構(gòu)件,到處都可以看到塑料制作的影子。世界汽車材料技術(shù)發(fā)展的主要方向:輕量化、環(huán)?;?。目的:節(jié)能、減排、降耗、環(huán)保。汽車材料發(fā)展的主要方向輕量化:1、減輕汽車自重是提高燃油燃燒效率的最有效措施之一,汽車的自重每減少10%,燃油的消耗可降低6%~8%。2、降低汽車排放,保護(hù)環(huán)境為此,增加塑料類材料在汽車中的使用量,便成為降低整車成本及其重量,增加汽車有效載荷的關(guān)鍵。環(huán)?;?、汽車塑料零部件的可回收利用;2、汽車塑料更換為生物塑料,首當(dāng)其沖是汽車“內(nèi)飾件”。汽車塑料化的優(yōu)勢(shì)一、最大優(yōu)勢(shì)是減輕車體的重量,節(jié)能降耗;二、塑料成型容易,加工十分便利;三、塑料制品的彈性變形特性能強(qiáng),對(duì)車輛和乘客起到保護(hù)作用;四、塑料耐腐蝕性強(qiáng),局部受損不會(huì)腐蝕;五、塑料品種多,性能優(yōu)異,適應(yīng)性強(qiáng)。汽車塑料化的優(yōu)勢(shì)材料比重(g/cm3)塑料0.9~1.5纖維增強(qiáng)復(fù)合材料<2A3鋼7.6黃銅8.4鋁2.7一、最大優(yōu)勢(shì)是減輕車體的重量。輕量化是汽車業(yè)追求的目標(biāo),塑料在此方面可以大顯其威。這使塑料成為汽車輕量化的首選用材。使用塑料有助于減輕汽車重量,汽車重量每減少10%,燃料經(jīng)濟(jì)性可提高5%。汽車配件塑料化后的輕量化情況配件名稱原總量/Kg塑料重量/Kg減輕重量/Kg輕量化率/%空調(diào)器支架3.180.912.2771盤(pán)式制動(dòng)器活塞0.820.410.4150發(fā)動(dòng)機(jī)蓋16.3412.264.125后門(mén)20.8812.718.1739座椅架(2座)22.711.3511.3550燃料箱22.718.164.5420輪胎(4只)54.4840.8613.6225驅(qū)動(dòng)軸10.224.315.958葉片彈簧12.712.0410.6784門(mén)粱7.723.184.5459車身209.2994.43114.8655身架128.4893.9834.527車門(mén)(4扇)70.8227.6943.1361前后保險(xiǎn)杠55.8419.9835.8764車頭43.5813.1730.4270車輪(4只)41.7722.2519.5247合計(jì)721.53377.6934447.7二、塑料成型容易,使得形狀復(fù)雜的部件加工十分便利。使用塑料可以一次成型,加工時(shí)間短,精度有保證。汽車塑料化的優(yōu)勢(shì)注塑機(jī)例如:儀表臺(tái)用鋼板加工,往往需要先加工成型各個(gè)零件,再分別用連接件裝配或焊接而成,工序較多。三、塑料制品的彈性變形特性能能提高安全系數(shù)塑料制品的彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量,對(duì)強(qiáng)烈撞擊有較大的緩沖作用,對(duì)車輛和乘客起到保護(hù)作用。因此,現(xiàn)代汽車上都采用塑化儀表板和方向盤(pán),以增強(qiáng)緩沖作用。前后保險(xiǎn)杠、車身裝飾條都采用塑料材料,以減輕車外物體對(duì)車身的沖擊力。另外,塑料還具有吸收和衰減振動(dòng)和噪聲的作用,可以提高乘坐的舒適性。增強(qiáng)緩沖作用前后保險(xiǎn)杠儀表板方向盤(pán)塑化車身裝飾條塑料汽車塑料化的優(yōu)勢(shì)四、塑料耐腐蝕性強(qiáng),局部受損不會(huì)腐蝕。鋼材制作一旦漆面受損或者先期防腐做的不好就容易生銹腐蝕。塑料對(duì)酸、堿、鹽等抗腐蝕能力大于鋼板,如果用塑料做車身覆蓋件,十分適宜在污染較大的區(qū)域使用。五、塑料品種多;性能優(yōu)異;適應(yīng)性強(qiáng)。根據(jù)塑料的組織成分,通過(guò)添加不同的填料、增塑劑和硬化劑制出所需性能的塑料,改變材料的機(jī)械強(qiáng)度及加工成型性能,以適應(yīng)車上不同部件的用途要求。例如:保險(xiǎn)杠要有相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度;坐墊和靠背就要采用柔軟的聚氨酯泡沫塑料;塑料顏色可以通過(guò)添加劑調(diào)出不同顏色,省去噴漆的麻煩。有些塑料件還可以電鍍,如ABS塑料具有很好的電鍍性能,可用于制作裝飾條、標(biāo)牌、開(kāi)關(guān)旋鈕、車輪裝飾罩等。汽車塑料化的優(yōu)勢(shì)汽車制造商適應(yīng)塑料代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼制材料還可降低成本。戴姆勒-克萊斯勒公司宣稱,該公司用模吹塑料制成了吉普車前后保險(xiǎn)杠,從而使制造組裝成本減少了12%、重量減少了9%。應(yīng)用開(kāi)發(fā)信息表明,用聚碳酸酯(PC)替代玻璃的環(huán)境效益包括重量、安全和設(shè)計(jì)。1千克的PC釉料可替代2.2千克的玻璃,對(duì)于15萬(wàn)公里使用壽命(以美國(guó)轎車平均消費(fèi)計(jì))可節(jié)約200~300兆焦的能力和減少14~22千克二氧化碳排放。注模的塑料部件也具有美學(xué)效果,而使用傳統(tǒng)的材料如鋼和玻璃很難達(dá)到,如玻璃前燈透鏡用聚碳酸酯材料替代。汽車塑料化的優(yōu)勢(shì)塑料可提高汽車制造商設(shè)計(jì)的靈活性。塑料在汽車中的成功應(yīng)用更使汽車成本得以降低,一個(gè)簡(jiǎn)單的注模塑料部件可起到許多金屬部件焊接在一起的功能,塑料可模鑄成比鋼組合件更為復(fù)雜的形狀,可減少集成過(guò)程中所用的部件數(shù)。汽車裝飾部件汽車塑料裝飾部件一般分為內(nèi)飾件和外飾件。內(nèi)飾件:汽車車廂隔板、門(mén)內(nèi)裝飾板、儀表板、扶手、地毯、門(mén)內(nèi)手柄、裝飾條等。內(nèi)飾件功能要求:抗沖、減振、隔熱、吸音、隔音以及美觀、舒適具有較高的要求。但不會(huì)影響車輛的整體運(yùn)行性能,熱塑性塑料能滿足上述要求,適宜制作內(nèi)飾件。且質(zhì)地輕、易成型、易安裝、手感好和成本低等特點(diǎn),用量高達(dá)整車塑料總用量的56%。內(nèi)飾件較早實(shí)現(xiàn)了“塑料化”,且用量大。目前汽車內(nèi)飾件的塑料材料逐漸向高強(qiáng)、復(fù)合、美觀等方向發(fā)展。儀表板車門(mén)內(nèi)板座椅后護(hù)板內(nèi)裝飾件副儀表板檔位手柄雜物箱蓋門(mén)內(nèi)手柄汽車內(nèi)裝飾部件1、耐熱性:因夏季長(zhǎng)時(shí)間光照,車廂內(nèi)溫度比較高,要求內(nèi)飾件材料具有高耐熱性;2、耐老化性:包括熱氧老化和光老化,防止部件老化變色、劣化;3、低氣味性:為了駕乘人員的身體健康,材料應(yīng)確保低揮發(fā)性、低氣味;4、亞光性:為確保駕駛安全,選用啞光材料或啞光皮紋;5、耐刮傷性:要求材料具有一定的表面硬度和較低的摩擦系數(shù),以防止刮傷起毛。汽車內(nèi)飾件——材料要求
汽車常用的內(nèi)飾件及所選材料內(nèi)飾件主要原料要求性能可代替材料方向盤(pán)PP.PU.HDPE等耐熱.手感好熱塑性彈性體儀表盤(pán)金屬骨架+半硬發(fā)泡PU+ABS或PVC皮.ABS.ABS/PVC.PPO/ABS.增強(qiáng)PP等耐光.抗沖擊冷硫化PU.SMA.PC/ABS等儀表板芯ABS強(qiáng)度.涂漆性增強(qiáng)PP儀表蓋板ABS尺寸穩(wěn)定.耐熱增強(qiáng)PP雜物箱PP鉸鏈特性
儀表板底托架PP價(jià)格低
車門(mén)內(nèi)手柄ABS.PVC皮+PU+PE韌性好熱塑性PU坐墊.靠墊軟發(fā)泡PU回彈性高.柔軟
頭枕芯半硬發(fā)泡PU柔軟
曖風(fēng)機(jī)殼ABS.增強(qiáng)PP耐熱強(qiáng)度
煙灰缸PF耐熱GFPBT曖風(fēng)機(jī)葉輪POM強(qiáng)度
汽車常用的內(nèi)飾件及所選材料內(nèi)飾件
主要原料要求性能可替代材料
表皮PVC革柔軟.耐寒
車門(mén)內(nèi)飾板填料發(fā)泡PU隔熱.隔音發(fā)泡PE及PS
芯材硬紙板價(jià)格低PP+廢紙
表皮PVC膜或壁紙柔軟.耐寒布車頂棚襯里填料發(fā)泡PU隔熱.隔音PP+廢紙
基材塑料氈+PF價(jià)格低PS泡沫
車門(mén)內(nèi)板的構(gòu)造基本上類似于儀表板,由骨架、發(fā)泡和表皮革構(gòu)成。以紅旗轎車和奧迪轎車為例:車門(mén)內(nèi)板部分:注塑成型ABS骨架復(fù)合在ABS骨架上形成一體襯有PU發(fā)泡材料的滌綸表皮真空成型有高強(qiáng)度隔熱性好美觀最近開(kāi)發(fā)成功的低壓注射—壓縮成型方法,是把表皮材料放在還未凝固的聚丙烯毛坯上,經(jīng)過(guò)壓縮,壓成為門(mén)內(nèi)板。表皮材料為襯有PP軟泡層的TPO,這類門(mén)板易回收再生。中低檔轎車的門(mén)內(nèi)板,可采用木粉填充改性PP板材或廢纖維層壓板表面復(fù)合針織物的簡(jiǎn)單結(jié)構(gòu),即沒(méi)有發(fā)泡緩沖結(jié)構(gòu),有些貨車上甚至使用直接貼一層PVC人造革的門(mén)內(nèi)板。汽車內(nèi)飾件——車門(mén)內(nèi)板車門(mén)周圍塑料件
部件名稱所用材料門(mén)檻前部.后部護(hù)板左門(mén)內(nèi)飾板總成門(mén)框內(nèi)護(hù)條總成車門(mén)窗內(nèi)密封條總成門(mén)拉手總成左右門(mén)上梁護(hù)板總成PPPVC膜+PP泡沫塑料+纖維板軟PVC.EPDM.TPV植絨PVC.EPDM.TPV軟PVC+金屬架+PP蓋PVC.PU.纖維板
目前坐墊及靠背基本上是由軟質(zhì)PU(聚氨基甲酸酯簡(jiǎn)稱聚氨酯
)發(fā)泡制成。對(duì)于座椅的表皮材料,60年代大多數(shù)采用PVC人造革,70年代開(kāi)始使用真皮織物包皮,織物材料主要是尼龍,預(yù)計(jì)聚酯織物包皮會(huì)逐年增加。座椅緩沖材料為模壓發(fā)泡的軟質(zhì)高彈性PU,目前尚無(wú)其它發(fā)泡材料可以替代它??紤]到座椅的舒適性,緩沖墊的密度可以改變,從而使軟硬度隨之改變。如奧迪A6轎車靠背上的緩沖墊可使用天然纖維(如椰子殼)浸膠材料,其特點(diǎn)是透氣性好;骨架材料可用GMT(玻璃纖維氈片)取代鋼鐵材料。座椅我國(guó)使用的儀表板可分為硬和軟儀表板兩種。儀表板軟儀表板硬儀表板適用車型:輕、小型貨車、大貨車和客車材質(zhì):PP、PC、ABS、ABS/PC等一次性注射成型構(gòu)成:表皮(PVC/ABS或PVC片材)、骨架材料:ABS、改性PP、FRP緩沖材料:發(fā)泡材料(如PU)適用車型:商務(wù)車、轎車軟質(zhì)儀表板:PC/ABS合金骨架內(nèi)模真空吸塑法表皮材料敷在骨架上PVC/ABS合金帶皮紋的片材作表皮材料美觀手感良好汽車內(nèi)飾件——儀表板
硬儀表板常被用在輕、小型貨車、大貨車和客車上,一般采用PP、PC、ABS、ABS/PC等一次性注射成型。這種儀表板表面有花紋,尺寸很大,無(wú)蒙皮,對(duì)表面質(zhì)量要求很高,對(duì)材料的要求是耐濕、耐熱、剛性好、不易變形。但由于這種儀表板通常采用多點(diǎn)注射成型,易形成流痕和粘接痕,同時(shí)添加色母不均,容易產(chǎn)生色差,因此表面需經(jīng)涂裝后才能使用,且最好選用亞光漆涂裝。另外,由于高檔儀表板追求質(zhì)感,所以在儀表板表面做一部分桃木飾紋將是一種發(fā)展方向。
斯太爾“7001”產(chǎn)品采用鋼板骨架,也有用ABS、改性PP、FRP做骨架的;斯太爾重卡桑塔納、捷達(dá)、富康儀表板均采用PVC/ABS或PVC片材作為表皮材料,并帶有皮紋。上海大眾斯柯達(dá)明銳儀表板但是,由三種以上材料構(gòu)成的儀表板,材料的再生利用極為困難。為了便于回收利用,正在發(fā)展用熱塑性聚烯烴TPO表皮和改性聚丙烯PP骨架及聚丙烯發(fā)泡材料構(gòu)成的儀表板。
由于半硬質(zhì)PU泡沫的開(kāi)孔性,因此它具有良好的回彈性,并能吸收50%~70%的沖擊能量,安全性高,耐熱、耐寒,堅(jiān)固耐用,且手感好。半硬質(zhì)PU泡沫再加工工藝:表皮真空吸塑成型置于成型腔內(nèi)放上骨架注入緩沖發(fā)泡材料(如PU)成形方向盤(pán):考慮到輕量化,現(xiàn)在也有用玻璃纖維增強(qiáng)PA替代鐵芯的趨勢(shì)。為了追求豪華、舒適、手感好,現(xiàn)在的方向盤(pán)表面部分增加了桃木飾紋或真皮包皮等。方向盤(pán)結(jié)構(gòu)要求挺拔堅(jiān)固輕便外韌內(nèi)軟耐熱、耐寒耐光、耐磨骨架:鋼骨架與鋁壓注包覆物:多用改性PP、PVC、PU、ABS等樹(shù)脂一般采用自結(jié)皮硬質(zhì)PU泡沫材料高壓或低壓發(fā)泡而成。
車內(nèi)頂棚、后圍(后圍主要對(duì)重型車而言)是內(nèi)飾件中材料和品種花樣最多的一種復(fù)合層壓制品,它的作用除了起裝飾功能外,還起著隔熱、隔音等特殊功能。頂棚、后圍一般由基材和表皮構(gòu)成,基材需要具有輕量、剛性高、尺寸穩(wěn)定,易成形等特點(diǎn),車頂棚:聚氨酯、PP發(fā)泡片材、熱塑性氈類內(nèi)材蜂窩狀塑料等作基材復(fù)合在基材上成一體無(wú)紡布、TPO、PVC等作表皮材料吸音減振減重頂棚、后圍
我國(guó)的轎車頂棚一般使用TPO發(fā)泡片材、玻璃纖維、無(wú)紡滌綸布材料層壓成型。轎車頂棚轎車頂棚材料轎車頂棚骨架基材:熱固性或熱塑性氈類壓制成型表皮材料:針織面料無(wú)紡布PVC成型頂棚粘接頂棚吊裝頂棚頂棚種類占70%以上(卡車為主)塑料油箱散熱器水室空氣過(guò)濾器罩風(fēng)扇葉功能與
結(jié)構(gòu)件汽車功能件
功能件必須滿足特殊的使用功能,對(duì)其材料具有特殊的要求。汽車功能件——
暖風(fēng)機(jī)、空調(diào)暖風(fēng)機(jī)、空調(diào)是汽車重要的功能件,其總成大部分是由塑料注塑或吸塑而成。上、中、下殼體由PP+20%玻璃纖維增強(qiáng)注塑而成,轉(zhuǎn)動(dòng)板、臂、撥叉、齒輪等連接件由增強(qiáng)PA66注塑而成暖風(fēng)管由LDPE吹塑而成暖風(fēng)機(jī)、空調(diào)塑料件約重6Kg斯太爾王汽車功能件——
燃油箱及燃油管燃油箱結(jié)構(gòu):具有單層或多層復(fù)合結(jié)構(gòu)。奧迪A6燃油箱奇瑞B(yǎng)14燃油箱燃油箱是汽車中重要的安全部件之一燃油箱材質(zhì)要求:耐寒、耐熱、耐蠕變、耐應(yīng)力開(kāi)裂、耐大氣老化、耐溶劑、耐化學(xué)藥品腐蝕等以適應(yīng)抗沖擊、抗?jié)B漏、阻燃、防爆等方面的要求,塑料燃油箱通常采用HMWHDPE基材,并輔以粘接和阻隔性材料吸塑而成,其箱體內(nèi)壁要用不同的方法進(jìn)行表面處理。
進(jìn)氣道是為發(fā)動(dòng)機(jī)而設(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,通常位于駕駛室后面,一般為ABS板吸塑二次加工成型、PE吹塑成型或ABS注塑而成,重卡斯太爾王和“黃河王子”的進(jìn)氣道就是ABS注塑而成,重約15Kg。江淮汽車進(jìn)氣道斯太爾王進(jìn)氣道汽車功能件——
進(jìn)氣道擋位標(biāo)牌、暖風(fēng)操縱面板、操縱旋鈕及導(dǎo)光塊這類功能件一般選用原色PMMA為材料,但也有例外,如斯太爾王的前遮陽(yáng)罩則選用黑色、鉛黃色或紫色的PMMA,主要是防止太陽(yáng)光的直射。
汽車功能件
煙灰缸、缸體及蓋板為了滿足阻燃、耐溫的需要,這類功能件一般選用PC、PF、PBT或PC/ABS注塑而成。例如:黃河王子就采用PC,斯太爾王則用PBT、PC/ABS注塑而成。T11煙灰缸為酚醛樹(shù)脂,點(diǎn)煙器面板為PP/EPTM-T12。擋泥板車輪罩導(dǎo)流板外裝飾件散熱器格柵發(fā)動(dòng)機(jī)罩汽車外飾件:發(fā)動(dòng)機(jī)罩、散熱器格柵、擋泥板、車外門(mén)把手、后導(dǎo)流板、車身裝飾條等。汽車外飾件
汽車外飾件的材料要求1、耐候性:對(duì)于不涂裝或電鍍的部件應(yīng)選用耐候材料,如AES、ASA(AAS)、PC/PBT(PET)等;2、耐熱性:因環(huán)境溫度低,標(biāo)準(zhǔn)耐熱級(jí)就可滿足要求;3、耐低溫性:要求材料具有一定的耐低溫性,防止冬季低溫環(huán)境下部件開(kāi)裂;4、耐化學(xué)品性:防止油品及酸雨的侵蝕;5、耐刮傷性:要求材料具有一定的表面硬度和較低的摩擦系數(shù),以防止刮傷。汽車外飾件
發(fā)動(dòng)機(jī)罩及地墊屬中、重型汽車及客車的重要內(nèi)飾件。發(fā)動(dòng)機(jī)罩一般是將PVC皮革吸塑后與聚醚多元醇和異氰酸酯發(fā)泡填充而成主要起到吸音、隔熱、減震和美化車內(nèi)環(huán)境等作用。汽車外飾件——發(fā)動(dòng)機(jī)罩
散熱器格柵是為了冷卻發(fā)動(dòng)機(jī)而設(shè)置的開(kāi)口部件,位于車體最前面,往往把汽車的銘牌鑲嵌其間,是表現(xiàn)一輛汽車風(fēng)格的重要部件。注塑成型ABS或PC/ABS合金汽車外飾件——
散熱器格柵也有用耐候性較好的ASA(丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸橡膠組成的三元聚合物,屬于抗沖擊改性樹(shù)脂)材料,在注塑成型后,表面可不經(jīng)涂裝。表面不涂裝的散熱器格柵,其成本將降低50%。最近,出現(xiàn)了以聚酯彈性體為材料的格柵,經(jīng)表面濺射金屬鉻后使用,此種格柵備受用戶的青睞。桑塔納轎車的格柵是用ABS注塑成型制成的,由于ABS耐候性較差,使用時(shí)需加入耐候性助劑,色澤為黑色。小紅旗的格柵是ABS/PC合金經(jīng)注塑成型后,再用噴漆噴敷。汽車外飾件——
散熱器格柵
翼子板(也叫擋泥板)的作用是,在汽車行駛過(guò)程中,防止被車輪卷起的砂石、泥漿濺到車廂的底部。因此,要求所使用材料具有耐氣候老化和良好的成型加工性。汽車外飾件——
翼子板桑塔納轎車左右前輪的上方有2個(gè)翼子板,重約1.8Kg,它是用增韌改性PP經(jīng)注射成型而成;重卡斯太爾王的翼子板采用FRP制作;斯太爾1491的翼子板則采用PU彈性體制作。現(xiàn)在,翼子板用塑料多為PU類,也有采用樹(shù)脂制作的。今后,用PA/PP合金注射成型是一種發(fā)展方向。改性EVA(乙烯-醋酸乙烯酯共聚物)汽車擋泥板塑料配方:原料加入量/質(zhì)量分?jǐn)?shù)EVA(VA15%)60LLDPE40抗氧劑(B900)0.06穩(wěn)定劑(944)0.2炭黑母料2TPVC改性PVC汽車擋泥板塑料配方原料加入量PVC100DOP40-80TPVC20-40三堿式硫酸鉛/二堿式亞磷酸鉛6-10重質(zhì)碳酸鈣10-60內(nèi)外潤(rùn)滑劑2加工助劑ACR3-5炭黑2
導(dǎo)流板通常具有輕量、高剛性、設(shè)計(jì)新穎并呈流線型等特點(diǎn)。根據(jù)不同車型的要求,一般可采用SMC(片材模塑材料)、FRP、mPPO等材料,也可用改性PP和ABS。經(jīng)中空成型的導(dǎo)流板成本低,且表面易涂裝,重卡斯太爾王的導(dǎo)流板就是用FRP制作的。FRP--(FiberReinforcedPlastics)纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料.根據(jù)纖維不同分為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料(GFRP),碳纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料(CFRP),硼纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料等;尾導(dǎo)流板底導(dǎo)流板前導(dǎo)流板汽車外飾件——
導(dǎo)流板近些年汽車外飾件也逐步實(shí)現(xiàn)了“以塑代鋼”,由于外飾件對(duì)材料的力學(xué)強(qiáng)度、美觀性能等方面要求高,目前主要采用高性能工程塑料及其合金、增強(qiáng)復(fù)合材料等制造。注塑成型散熱器格柵
ABS或ASA、PC/ABS合金力學(xué)強(qiáng)度高,表觀性能好,表面可不經(jīng)涂裝車外門(mén)把手、門(mén)鎖采用POM制作,其剛性好、耐磨且手感好。*NVH:(噪聲、振動(dòng)、沖擊)奇瑞A3發(fā)動(dòng)機(jī)罩尼龍?jiān)鰪?qiáng)復(fù)合材料表面光滑、尺寸精確、質(zhì)量穩(wěn)定、能一次成型,*NVH指標(biāo)比金屬罩小,不需要進(jìn)行后處理,可降低成本汽車車身汽車車身輕量化:目前世界各國(guó)都在進(jìn)行著車身塑料化(塑殼汽車)的開(kāi)發(fā)研究。對(duì)塑殼汽車而言,其關(guān)鍵是汽車的穩(wěn)定性以及車架的強(qiáng)度。玻璃纖維增強(qiáng)PP、PET、PC/PBT、PC/ABS等合金很高的力學(xué)強(qiáng)度良好的綜合性能制造車身玻璃氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合塑料玻璃氈經(jīng)PP浸漬壓制成PP增強(qiáng)片材具有強(qiáng)度高,便于沖壓成型適合制造車身等大型結(jié)構(gòu)件德國(guó)尼奧普蘭公司已研制出了全塑殼大型轎車,該車型質(zhì)量只有普通轎車的43%,可節(jié)省燃料20%~30%。它的一輛試驗(yàn)車橫穿撒哈拉沙漠,能耐70℃的高溫,且與41km/h時(shí)速的載貨汽車相撞時(shí),駕駛員和乘客均無(wú)損傷。
德國(guó)尼奧普蘭
全塑殼大型轎車美國(guó)通用公司的土星汽車美國(guó)通用公司的土星汽車也是全塑汽車,車身和車架采用新型增強(qiáng)塑料制成。
目前研發(fā)的是熱固性片狀模塑料(SMC),具有好的機(jī)械性能、表觀質(zhì)量和自然時(shí)效性,也可用來(lái)制造車身面板。克萊斯勒汽車公司研制出新型塑料汽車,車身是由PET塑料制造的6大部分組成,裝拆方便快捷,且表面不需噴涂,汽車的造價(jià)比普通汽車可降低一半。汽車動(dòng)力系統(tǒng)部件汽車動(dòng)力系統(tǒng)部件:供油系統(tǒng)零件、汽車點(diǎn)火器、加速器、汽車泵、輸油管、動(dòng)力閥、馬達(dá)齒輪、發(fā)動(dòng)機(jī)、進(jìn)氣歧管、氣缸體等。現(xiàn)在大部分都是以塑料代替金屬材料來(lái)制造。轎車、面包車、小卡車上使用的塑料,目前大約25%用于發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)。
德國(guó)富呂登伯格公司用聚酯BMC制造了發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)進(jìn)氣歧管,其內(nèi)表面十分光滑,有助于空氣進(jìn)入,使得發(fā)動(dòng)機(jī)效率比用金屬歧管高15%,歧管重量減輕1kg。汽車進(jìn)氣歧管的塑料化——德國(guó)寶馬汽車公司玻璃纖維增強(qiáng)尼龍汽車進(jìn)氣歧管實(shí)現(xiàn)了塑料化進(jìn)氣歧管在使用性能方面明顯優(yōu)于普通金屬銅。如塑料汽缸頭蓋質(zhì)量可減輕約50%,成本可降低約30%。發(fā)動(dòng)機(jī)蓋發(fā)動(dòng)機(jī)裝飾蓋汽缸頭蓋等部件改性尼龍作為首選材料與金屬材質(zhì)相比其質(zhì)量輕強(qiáng)度高汽車動(dòng)力閥齒輪軸承滑輪高性能的聚甲醛尼龍及復(fù)合材料與金屬材質(zhì)相比其質(zhì)量輕強(qiáng)度高萬(wàn)向節(jié)軸承內(nèi)襯聚甲醛加入少量聚四氟乙烯和鉛粉強(qiáng)度高耐腐蝕耐磨性能好自潤(rùn)滑性好散熱性能優(yōu)隨著塑料加工改性技術(shù)的不斷提高,塑料將有可能取代金屬制造汽車動(dòng)力系統(tǒng)的幾乎每一種零件。如美國(guó)采用一種耐熱型塑料通過(guò)玻璃及碳纖維增強(qiáng),制造了大部分發(fā)動(dòng)機(jī)零件,這種塑料發(fā)動(dòng)機(jī)比金屬發(fā)動(dòng)機(jī)重量約減輕50%,試驗(yàn)中省油率達(dá)到12%~15%,而且噪聲比金屬發(fā)動(dòng)機(jī)低30%。巴斯夫公司用天然橡膠改性聚酰胺的復(fù)合材料制造了汽車輕型穩(wěn)定器,該穩(wěn)定器已用于豪華型保時(shí)捷四門(mén)跑車Pananmera上,能夠十分可靠地承受高達(dá)650Nm的發(fā)動(dòng)機(jī)扭矩,具有良好的吸音效果,并且高強(qiáng)度,可以保證汽車發(fā)動(dòng)機(jī)的穩(wěn)固安裝,與相似功能的金屬組件相比可減輕35%的重量。保時(shí)捷四門(mén)跑車Pananmera汽車安全系統(tǒng)部件—安全氣囊安全氣囊是汽車安全系統(tǒng)
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