汽车塑料零部件材料的选择与应用

汽车塑料零部件材料的选择与应用演讲人：李查指导老师：李又兵目录：一.汽车常用塑料二.汽车塑料件综述五.汽车功能件四.汽车内饰件三.汽车外饰件一.汽车常用塑料图1-1填充剂图1-2ABS塑料增塑剂图1-3PE塑料润滑剂图1-4环保钙锌稳定剂1.塑料的基本组成•塑料——以树脂为主要成分，以增塑剂、填充剂、润滑剂、着色剂等添加剂为辅助成分，加工过程中在一定温度和压力的作用下能流动成型的高分子聚合物(高分子有机材料)，是以石油、天燃气、煤为基础原料的各种单体通过聚合、树脂粘合、树脂添加、附加缩合等复杂化学反应而生成的高分子材料。•塑料——树脂＋添加剂•树脂——指受热时通常有熔融范围，受外力作用具有流动性，常温下呈固态或液态的高分子聚合物，它是塑料最基本的，也是最重要的成分，其在塑料中的含量一般在40％～100％。塑料的主要成分决定塑料的类型和基本性能。•树脂的作用：①胶粘其它成分材料②赋予塑料可塑性和流动性1.1树脂1.2添加剂（1）填充剂（填料）重要的但非必不可少的成分；作用：（20~50%）①减少树脂用量，降低塑料成本；②改善塑料某些性能，扩大塑料的应用范围。•按形状：粉状：木粉、纸浆、滑石粉、云母粉、石棉粉等。纤维状：棉花、亚麻、玻璃纤维、碳纤维等。层状（片状）：纸张、棉布、麻布、玻璃布等。•按化学性能可分为：有机、无机。•例如：酚醛压缩粉若无填充剂，则既不能进行成型加工又无实用价值；PE、PVC+CaCO3=廉价的具有足够刚性和耐热性的钙塑料；玻璃纤维提高塑料的力学性能；石棉提高耐热性。（2）增塑剂能够增加塑料的塑性、流动性、柔韧性，改善成型性能，降低刚性和脆性；它是能与树脂相溶的、不易挥发的高沸点有机化合物。•作用：①提高塑性、流动性和柔软性；②降低刚性和脆性；③改善塑料的工艺性能和使用性能。•例如：硝化纤维素若无增塑剂，则既不能进行成型加工又无实用价值；硝酸纤维、醋酸纤维、PVC等也必须加入增塑剂。（3）稳定剂（0.3~0.5%）凡能阻缓材料变质的物质称为稳定剂。•可分为以下三种：热稳定剂：它的主要作用就是抑制或防止树脂在加工或使用过程中受热而降解。如PVC。光稳定剂：它的主要作用是阻止树脂在光的作用下降解（塑料变色、力学性能下降等等）。如PE、PP、PS、PC。抗氧化剂：延缓或抑制塑料氧化速度。如PE、PP、ABS。（4）润滑剂（1%）为防止塑料在成型过程中粘模，减少塑料对模具的摩擦，改善塑料的流动性，提高塑件表面的光泽度而加入的添加剂。如PE、PP、PVC、PS、PA、ABS。（5）着色剂（0.01~0.02%）•特点：无机颜料：着色能力、透明性、鲜艳性较差，但耐光型、耐热性、化学稳定性较好，不易褪色。染料：色彩鲜艳、颜色齐全，着色能力、透明性好。性能与无机颜料相反。有机颜料的特性介于无机颜料和染料之间。•在塑料工业中除了上述几种添加剂外，还有阻燃剂、抗静电剂、发泡剂、防腐剂、固化剂和加工助剂等等，并非每种塑料都要加入全部的添加剂，根据塑料品种和需求有选择性的加入某些添加剂。2.塑料的分类•1.塑料的类别按受热行为热塑性塑料：成型后受热可再次塑化热固性塑料：已经化学交联，受热后无法塑化按结构形式结晶聚合物：PP、PE、PBT、PA、POM等非结晶性聚合物：PC、ABS、PPO、PMMA、PVC等按材料用途通用塑料：PP、PE、PVC、ABS、PS热可塑弹性体：TPE、TPR、TEEE、TPU工程塑料：PA、PBT/PET、PC、PPO、POM2.塑料的特性：①质轻、比强度高；②优异的电绝缘性能；③优良的化学稳定性能；④减摩、耐磨、减震、消音性能优良；⑤透光及防护性能；⑥成型和着色性能好。3.塑料的缺点：①耐热性较差；②导热性较差；③易老化。这些不足使塑料在某些领域的应用受到限制。但是，随着新品种塑料的问世以及改性技术的发展，塑料的这些不足都将会得到改进。3.常用的塑料•热塑性塑料有：PE、PP、PC、PVC、PS、ABS、PMMA、PSF、PA、POM等等。（1）聚乙烯（PE）1）基本特性：产量最大；无毒、无味，呈白色或乳白色；结晶型塑料；吸水性极小，介电性能好。因此，聚乙烯是最理想的高频电绝缘材料。2）主要用途：塑料管、塑料板、塑料绳、齿轮、轴承等；包装用的塑料薄膜、软管、塑料瓶以及电气工业的绝缘零件和电线电缆外皮等。3）成型特点：成形收缩率范围及收缩值大，方向性明显，容易变形、翘曲。流动性好且对压力变化敏感，宜用高压注射；模具应设有冷却系统；质软易脱模，塑件有浅的侧向凸凹时可强行脱模。（2）聚丙烯（PP）1）基本特性：无色、无味、无毒。不吸水，光泽好，易着色。卓越的介电性能、耐水性、化学稳定性、高频绝缘性能；定向拉伸后抗弯曲疲劳强度特别高；耐热性好，能在100℃以上的温度下进行消毒灭菌；易老化。（比重.9-0.91克/立方厘米）2）主要用途：各种机械零件如法兰、接头、泵叶轮、汽车零件和自行车零件；各种输送管道、化工容器；盖和本体合一的箱壳，各种绝缘零件，并用于医药工业中。3）成型特点：成型收缩范围及收缩率大（1.0-2.5%），易发生缩孔、凹痕、变形，方向性强；流动性极好，易于成型；模具必须设计冷却系统，控制成型温度80℃左右，太低则光泽差或熔接痕等缺陷；塑件有浅侧向凸凹时可强行脱模。（3）聚碳酸酯（PC）1）基本特性：是一种热塑性塑料，透明度达90%，被誉为是透明金属，几乎无色或呈轻微淡黄色，可以通过注射、挤出成型，无毒性。2）主要用途：主要是灯具，尤其是灯玻璃，也可制造仪表标牌、遮阳板和窗玻璃。图1-5PC车灯罩壳（4）聚氯乙烯（PVC）1）基本特性：产量第二，其树脂为白色或浅黄色粉末。分为硬聚氯乙烯和软聚氯乙烯。有较好的电气绝缘性能，可以用做低频绝缘材料，其化学稳定性也较好；热稳定性较差，使用温度一般在-15℃～55℃之间。2）主要用途：防腐管道、管件、输油管、离心泵和鼓风机等；瓦楞板、门窗结构、墙壁装饰物等；插座、插头、开关和电缆。凉鞋、雨衣、玩具和人造革等。3）成型特点：流动性差，过热时极易分解，加稳定剂和润滑剂，控制成型温度及熔体的滞留时间。成型温度范围小，必须严格控制料温，模具应有冷却装置；模具浇注系统应粗短，浇口截面宜大。（5）聚苯乙烯（PS）1）基本特性：第三大塑料品种，无色、透明、有光泽、无毒无味，是目前最理想的高频绝缘材料，化学稳定性良好，透明性很好，透光率很高，它的着色能力强，但耐热性低，质地硬而脆，塑件由于内应力而易开裂。2）主要用途：工业上用做仪表外壳、灯罩、化学仪器零件、透明模型等；电气方面用做良好的绝缘材料、接线盒、电池盒等；日用品用于包装材料、容器、玩具等。3）成型特点：性脆易裂，易出现裂纹，塑件脱模斜度不宜过小，推出要受力均匀；热胀系数大，塑件中不宜有嵌件，否则会因两者热胀系数相差太大而导致开裂；流动性好，常采用点浇口形式。（6）丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）1）基本特性：无毒、无味，微黄色或白色不透明，塑件光泽较好，尺寸稳定性较好，具有一定的化学稳定性和良好的介电性能，可配成任何颜色。缺点是耐热性不高，不透明，耐气候性差，在紫外线作用下易变硬发脆。2）主要用途：用来制造齿轮、泵叶轮、轴承、管道、电机电器外壳、仪表盘、汽车挡泥板、扶手、纺织器材、电器零件、文体用品、玩具、食品包装容器、家具等。3）成型特点：易吸水，使成型塑件表面出现斑痕、云纹等缺陷，成型加工前应进行干燥处理；比热容低，塑化效率高，凝固也快，故成型周期短；粘度对剪切速率敏感，模具大都采用点浇口。（7）聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）1）基本特性：具有高度的透明性和优异的透光性，它轻而坚韧，容易着色，有较好的电气绝缘性能；化学性能稳定，能耐一般的化学腐蚀；在一般条件下尺寸较稳定。其最大缺点是表面硬度低，容易被硬物擦伤拉毛。2）主要用途：主要用于制造要求具有一定透明度和强度的防震、防爆和观察等方面的零件，如飞机和汽车的窗玻璃、光学镜片、透明模型、透明管道、车灯灯罩等。3）成型特点：为了防止塑件产生气泡、混浊、银丝和发黄等缺陷，原料要干燥；为防止塑件表面出现流动痕迹、熔接痕和气泡等不良现象，一般采用尽可能低的注射速度；模具浇注系统对料流的阻力应尽可能小。（8）聚砜（PSF）1）基本特性：无定形塑料，具有突出的耐热、耐氧化性能，很高的力学性能、抗蠕变性能，很好的刚性，尺寸稳定性较好，还能进行一般机械加工和电镀，但其耐气候性较差。2）主要用途：用于制造断路元件、开关、绝缘电刷、电视机元件、整流器插座、线圈骨架、电动机罩、飞机导管、电池箱、汽车零件、齿轮和凸轮等。3）成型特点：易发生银丝、云母斑、气泡甚至开裂，加工前原料应充分干燥；熔融塑料流动性差，对温度变化敏感，冷却速度快，所以模具浇口的阻力要小，模具需加热；热稳定性比聚碳酸酯差，可能发生熔融破裂。（9）聚酰胺（PA）1）基本特性：通称尼龙（Nylon）。有优良的力学性能，抗拉、抗压、耐磨。结晶性很高，表面硬度大，摩擦系数小，故具有十分突出的耐磨性和自润滑性。缺点是吸水性强、收缩率大，常常因吸水而引起尺寸变化。2）主要用途：用于制作轴承、齿轮、滑轮、风扇叶片、蜗轮、高压密封扣圈、绳索、传动带、电池箱、线圈骨架等零件，还可将粉状聚酰胺热喷到金属零件表面上，以提高耐磨性或作为修复磨损零件之用。3）成型特点：易吸湿，成型加工前必须进行干燥处理。熔融粘度低，流动性好，容易产生飞边，故模具必须选用最小间隙；热稳定性较差；成型收缩范围及收缩率大，方向性明显，易产生缩孔、凹痕、变形等缺陷。（10）聚甲醛（POM）1）基本特性：有较高的抗拉、抗压性能和突出的耐疲劳强度；聚甲醛尺寸稳定、吸水率小，具有优良的减摩、耐磨性能；能耐扭变，有突出的回弹能力。缺点是成型收缩率大，在成型温度下的热稳定性较差。2）主要用途：特别适合于制作轴承、凸轮、滚轮、辊子、齿轮等耐磨传动零件，还可用于制造汽车仪表盘、汽化器、各种仪器外壳、罩盖、箱体、化工容器、鼓风机叶片、配电盘、线圈座、各种输油管、塑料弹簧等。3）成型特点：收缩率大；熔融温度范围小，热稳定性差。聚甲醛的熔融或凝固十分迅速，熔融速度快有利于成型，缩短成型周期，但塑件容易产生熔接痕等表面缺陷。浅的侧向凸凹可采用强制脱出。热固性塑料环氧树脂（EP）1）基本特性：最突出的特点是粘结能力很强，是人们熟悉的“万能胶”的主要成分。耐化学药品、耐热，电气绝缘性能良好，收缩率小。其缺点是耐气候性差，耐冲击性低，质地脆。2）主要用途：可用做金属和非金属材料的粘合剂，用于封装各种电子元件，配以石英粉等能浇铸各种模具，还可以作为各种产品的防腐涂料。3）成型特点：流动性好，硬化速度快；环氧树脂热刚性差，硬化收缩小，难于脱模，浇注前应加脱模剂；固化时不析出任何副产物，成型时不需排气。二.汽车塑料件综述图2-1车用塑料品种占比图前保险杠前立柱前罩装饰件前端组件散热器格栅侧裙板饰件轮盖装饰件后保险杠行李箱饰件后立柱中立柱门板饰件门槛饰件仪表板组件发动机罩盖后视镜副仪表板座椅件空调塑件图2-2汽车塑料零件图1.汽车塑料件分类•外饰件保险杠(前后，内衬),车身侧裙板,防擦条,轮罩,轮盖装饰件,门槛,散热器格栅,牌照板等。•内饰件仪表板,副仪表板,立柱,门板,座椅部件等。•功能件发动机前端组件，发动机罩盖，进气歧管，空调组件，容器，燃油系统等。三.汽车外饰件图3-1汽车常见外饰件分布图车把手·耐热ABS·电镀PC/ABS密封条·ASA·PC/ASA车轮毂盖·耐热ABS·PA/PPE·PC/ABS·电镀PC/ABS车灯·改性PC·PMMA·ABS车轮毂盖·耐热ABS·PA/PPE·PC/ABS·电镀PC/ABS出风格栅·填充PP·耐热ABS·电镀PC/ABS·PC/ASA车标·电镀ABS·电镀PC/ABS行李架·PC/ASA·耐热ASA保险杠·填充PP·TPO+TALC•由于汽车的特殊功能，外饰件设计必须坚持标准化，系列化，通用化的“三化”设计原则，同时满足合理性，先进性，维修方便性，可靠性，经济性，制造工艺性“六性”要求。合理性制造工艺性经济性可靠性维修方便性先进