干货贴-汽车用高分子材料整理

材料TIC 2018-11-22 04:15:31


目前,汽车最大和最热的发展趋势显然已是轻量化了。汽车轻量化能够给汽车工业本身以及整个社会都带来无尽的利益,能够显著降低油耗、节约能源,提升动力以及操控性能,环境保护效益不可估量。汽车轻量化的关键是使用轻质、安全、高性能的材料(当然也与结构设计有关),当前应用最多也最为成熟的汽车轻量化材料应该是改性塑料及其复合材料、弹性体、以铝合金为主的轻质合金,碳纤维复合材料近年来在高端汽车中已成为其应用的香饽饽。其中以塑代钢要算是汽车轻量化最主要的途径了,发达国家将汽车用塑料量作为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志。

现在小编就将自己近年所关注的以改性塑料为主的应用于汽车领域的高分子材料整理如下。 

汽车工业所使用的高分子材料包含范围很广,汽车中的塑料常用于仪表板、门板、立柱、保险杠等,主要有聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、尼龙(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等通用工程塑料及其合金,各种改性聚丙烯(PP),聚苯硫醚(PPS)等高性能工程塑料,PA材料主要用于动力、底盘零部件及结构件,聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚、改性聚丙烯等主要用于电子电器零部件及结构件。聚丙烯、ABS及其合金主要用于内外饰零部件。橡胶类主要应用于汽车轮胎、胶管、传动带、减震块、密封条等。织物主要用于汽车内饰,涂料用于汽车车身钢板,内、外饰的涂装。宝马、奔驰、兰博基尼、路虎等众多车型大范围的采用更为先进的车用工程塑料及其与碳纤维的复合材料。到2020年,汽车平均塑料用量可占整车用料的1/3以上。

下面就以能用到高分子材料的汽车部件来介绍高分子材料在汽车中的应用情况。

一、汽车外饰汽车保险杠

汽车前保险杠

汽车保险杆分为前保险杠和后保险杆,属于安全件。同时配合整车的外观,具有一定的装饰性。保险杠主要的塑料部件为保险杠蒙皮、安装支架、格栅、饰条、吸能块等。保险杠的用材,用量最大的为改性聚丙烯材料,主要用作保险杠的蒙皮及其附件,一般要加入三元乙丙胶(EPDM)或热塑性弹性体来增加其抗冲击性、加入滑石粉增加其刚性。此外,安装受力支架,需要比较好的尺寸稳定性和较强的力学性能,因此,采用工程塑料聚甲醛。对于格栅和饰条部件,选用ABS较好。吸能块因为是用来抗压缓冲的装置,而发泡聚丙烯(EPP)具有十分优异的抗震吸能性能,形变后恢复率高,耐热性、耐化学品性都好,是吸能块比较常用的材料。

 

目前,福特嘉年华、大众桑塔纳等车型的保险杠蒙皮都采用PP/EPDM材料,大众宝来、帕萨特、马自达6等车型的保险杠蒙皮都采用PP/弹性体体系。当然,汽车保险杠除了以改性PP为主外,还经常采用的材料有PC/ABS合金、PC/PBT合金和SMC材料(玻璃钢的一种,由不饱和聚酯、玻璃纤维等组成),PC/PBT制成的保险杠常用于高档车。

二:车灯

车灯起到照明和信号的作用,车灯材料要求具有良好的透光性、耐冲击和耐老化性。灯罩一般采用PC或有机玻璃(PMMA),以保证其良好的透明性,灯座一般采用ABS材料。

三:外视镜

外后视镜一般固定在车门前端,作用是增大驾驶者的视野范围,保证行车安全。外后视镜一般采用喷涂处理,其材料要有良好的油漆附着能力,并且要耐热、耐老化、便于注塑加工。后视镜镜壳和基座的常用材料均为丙烯晴-苯乙烯-丙烯酸橡胶共聚物(ASA),因其结构中没有双键,因此克服了ABS树脂长期露置室外机械强度显著下降,受日光的照射而使颜色变黄等缺点。此外,改性PP、耐热ABSPC/ABS也可作为后视镜的重要材料。


四:散热格栅

由于进气格栅靠近发动机机舱,经常受到高温的影响,一般是电镀件,材料要有利于电镀、良好的耐候性、稳定性、加工流动性,选用PC/ABS、耐热ABS或电镀ABSASA、玻纤增强尼龙等材料。

五:立柱与立柱饰板

立柱除了支撑作用,也起到门框作用,而立柱饰板则是起到装饰作用,外加保护内部金属。选用PC/ABSASA、丙烯腈-三元乙丙胶-苯乙烯共聚物(AES)等材料。

六:汽车行李支架

汽车行李支架是指安装在车顶便于系带大件物品的支架。要求有足够的疲劳强度,保证在汽车快速行驶及紧急刹车时,行李架不致有严重的疲劳损伤。常选用PC/PBTPC/ABSPC/ASAASA等。

七:轮毂盖

轮毂里面联接着传动轴,是靠一个大螺丝紧固的,轮毂盖的作用就是除了装饰性外,对大螺丝有防锈防水的作用。汽车安装了轮毂盖还能让汽车在行驶中具有一定的抗风作用,使车开起来更加稳定。轮毂盖一般使用矿物填充超韧尼龙、PC/ABS、改性PP等。

汽车外饰材料的供应商有GE、台湾奇美、金发科技、拜耳、锦湖日丽等。

八:汽车内饰件仪表板

仪表板是驾驶室中安装各种指示仪表和点火开关等的一个总称,分为硬质仪表板和软质仪表板。硬质仪表板最常使用的材料为PP/EPDM/滑石粉,制造成本较低一般用在经济型车型上,如大众POLOCITROEN(雪铁龙)ELYSEE等;软质仪表板给人更好的手感,用在中高级轿车上,多采用PC/ABS/弹性体。

九:座椅

座椅中使用的高分子材料主要用在包覆层及坐垫上,包覆层主要有织物、人造革、真皮。坐垫一般为聚氨酯(PU)发泡材料,为了提高乘客刚入座时的舒适性,可以将坐垫制成软质和硬质复合的双层坐垫。

十:顶棚

成型硬顶逐渐取代了软顶和粘贴顶棚。成型硬顶一般用热压成型法把饰面、泡沫层和基底三层材料复合在一起,表层多用针织面料+泡沫材料,基底多用发泡PU/玻纤。

十一:门把手


汽车车门把手是一个集安全性、装饰性和功能性为一体的部件。可使用PCABSPC/ABSPC/PBTPA等。奥迪、大众等车内门把手采用电镀级PC/ABS

 汽车内饰件原材料供应商有巴斯夫、杜邦-陶氏、普利特、金发科技、锦湖日丽等。汽车内饰产品制造商有江苏旷达、延锋伟世通、佛吉亚、江森自控、上海博泽、国际汽车零部件集团等。

十二:其他汽车用高分子材料

玻纤增强尼龙可应用于汽车发动机的周边部件,尼龙结构中具有大量酰胺键,氢键的作用加上结构规整,使尼龙材料易结晶、强度高。添加玻纤后可进一步增加尼龙的拉伸强度、弯曲强度、耐热性,并使尼龙的成型收缩率和吸水率大幅度降低。如凯美瑞、东风的一些汽车使用玻纤增强尼龙材质的进气歧管。另外尼龙还应用于气缸罩盖、发动机周边电控系统、传动系统、散热风扇等。

 汽车转向机防尘罩的主要功能为防止灰尘、水分、油品、泥浆等进入转向机系统。因防尘罩安装在发动机舱下,要求具有较高的耐高温性能、耐油品性能、耐候性能,因此采用TPV(热塑性橡胶)材料。TPV具有良好的弹性和耐压缩变形性,耐环境、耐老化性相当于乙丙橡胶,耐油耐溶剂性相当于氯丁橡胶。

汽车密封条广泛用于车门、车窗、车身、天窗、发动机等部件,具有隔音、防尘、防渗水和减震的功能。汽车密封件所用材料包括三元乙丙橡胶、聚氯乙烯、热塑性弹性体等。

 

另外,汽车常用涂料体系有单组分改性丙烯酸树脂漆、双组分丙烯酸漆、改性聚酯漆等,汽车轮胎用橡胶除了常用的天然橡胶、丁二烯橡胶、丁基橡胶外,还有硅橡胶、氟橡胶等特殊用途的橡胶,近年还出现了一种蒲公英橡胶。

当然,不得不说的还有现在一些高端汽车正在采用碳纤维复合材料生产的零部件,从2009年至今,宝马、奥迪、通用、福特等著名汽车制造商纷纷与有碳纤维开发能力的材料生产商签署协议,以开发车用碳纤维。尤其是宝马近年在其系车型上大量使用碳纤维复合材料来制造底盘和轮毂等,使宝马该系列车减重明显。在过去的几个月里,宝马、奥迪、凯迪拉克、迈凯伦、福特等都相继推出碳纤维复合材料的新车型或轻量化改进版。在车用塑料中还有一个趋势就是长玻纤增强PP材料的使用量也会不断增加,关于这种材料,虽然看起来不像碳纤维那么高端,但依然大量依赖进口。国内金发科技生产的这种材料据说质量不错,今年6月份,扬子石化宣布开发出汽车用新型长玻纤增强PP。相对于那遥不可及的碳纤维豪车,也许像小编这样的大多数人还是应该感谢全能的改性PP材料吧,大量降低汽车成本,让大多数人能够开得起汽车,此类材料还是起了很大作用的。

宝马碳纤维复合材料轮毂


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