汽车内外饰常用材料、性能、工艺介绍

汽车内外饰常用材料、性能、工艺介绍骆元德欢迎！目录塑料与汽车工业汽车用塑料的基本知识－塑料的分类－塑料的性能－塑料的改性汽车常用塑料品种介绍几种常见成型工艺介绍汽车主要内外饰件材料、工艺及要求塑料与汽车工业塑料的优点塑料在汽车上的应用已有近50年的历史，其对汽车的减重、安全、节能、美观、舒适、耐用等功不可没。塑料与其他材料相比，具有如下优点：塑料的优点1、质轻：塑料的密度通常在0.83～2.2g/cm3之间，是除木材之外的较轻的材料，当将其制成泡沫时，其密度可以低至0.01～0.05g/cm3之间，而钢材为7.8g/cm3，铝为2.7g/cm3，都高于塑料。2、塑料的抗冲击性、柔韧性优异，手感好，耐摩擦磨损性能、耐疲劳性能优良，避震、吸音，NVH等方面表现良好。某些玻纤增强的塑料其比强度（强度与相对密度之比）已接近甚至超过一般的金属材料。塑料的优点3、耐化学药品性能优良，特别是耐腐蚀性能优良。4、电绝缘性和绝热性优良，是电和热的绝缘导体。塑料的优点5、设计自由度大，外观多样，可制成透明、半透明或不透明的制品。着色性良好，可按需要制成各种各样的颜色。可以进行表面涂装、印刷等特殊效果。6、成型加工性能优良，复杂形状的制品可以一次成型，能采用各种成型方法进行大批量的生产，生产效率高，成本低，相同质量的零件，采用塑料制造费用仅为钢或铝的1/2~2/3左右。塑料的优点7、可回收利用，能满足环境保护、人类可持续发展战略的要求8、是节省资源、节能型的材料。塑料的缺点塑料虽然具有上述的各种优点，但同时也存在着下面的一些缺点：1、耐热性较差，多数只能在60～150℃下使用，导热性也不好。2、成型收缩率大，难以制得高精度的制品，尺寸稳定性差。3、长期使用性能较差，易老化，易发生蠕变、疲劳等。4、易燃烧，燃烧时产生大量黑烟和有毒气体，污染环境，影响人类健康。塑料的应用总的来说，塑料具有其他各种材料所不具有的各种优点，特别基于成本和节能的方面，所以被汽车工业大量的采用，特别是随着三次石油危机的爆发和石油资源的日益枯竭，对汽车减轻自重和降低能耗的要求日益提高，再加上对乘坐舒适性、安全性、美观性的要求，汽车塑料件的用量正在逐年增加。塑料的应用每100kg塑料可替代汽车上的其他材料200～300kg，可在汽车的平均寿命里程150000km里节油750L，即每100km节油0.5L以上。德国汽车塑料件的应用状况项目1976年1985年1992年2000年Kg/辆％Kg/辆％Kg/辆％Kg/辆％内饰件36.52.233.62.966.34.090.05.6外装件21.61.369.34.2110.86.7163.09.8功能件18.01.140.12.481.74.9122.67.4合计76.14.61439.5268.815.6375.622.8塑料的应用1996年，全世界汽车塑料的用量为550万吨，2000年约为670万吨。在满足使用性能和加工性能的前提下，随着人们环境保护意识增强，对汽车用塑料的回收再生备受重视，因此更倾向于选用热塑性塑料，聚丙烯的用量明显上升，而ABS、PVC的用量则有所下降,下表为汽车用塑料品种及其所占比例。材料比例％材料比例％聚丙烯（PP)21.1聚乙烯(PE)6.0聚氨酯(PU)19.6聚碳酸酯(PC)2.6聚氯乙稀(PVC)12.2聚苯醚(PPO)1.9热固性复合材料10.4聚甲醛(POM)1.8ABS8.0热塑性聚酯(PBT/PET)1.5聚酰胺(PA)7.8其他6.4汽车用塑料的基本知识塑料的分类按照受热时的行为和是否具有反复成型加工性，可以将塑料分为热塑性塑料和热固性塑料两大类。前者受热时熔融，可进行各种成型加工，冷却时固化。再受热又可熔融、加工，即具有多次重复加工性。后者受热熔化成型的同时，发生固化反应，形成立体网状结构，再受热不熔融，在溶剂中也不溶解，当温度超过分解温度时将被分解破坏，不具备重复加工性。塑料的分类热塑性塑料中按照耐热性、力学性能和成本、市场规模等可以分为通用塑料和工程塑料。工程塑料是指长期耐热温度超过100℃，拉伸强度大于50MPa、弯曲模量大于2000MPa、刚性好、蠕变小、具有自润滑等特性、可替代金属用作结构材料的一类热塑性塑料。塑料的分类工程塑料又可以分为通用工程塑料和高性能工程塑料。高性能工程塑料的长期耐热温度超过150℃。由一种单体聚合而成的塑料称为均聚物，如PP等。由两种或两种以上的单体共聚而成的高分子化合物称为共聚物，如ABS(丙稀腈－丁二烯－苯乙烯共聚物），E/P（乙烯－丙稀共聚物）,EPDM（三元乙丙橡胶）。塑料的分类均聚物树脂的分子链类似与下面图示的结构：共聚物树脂的分子链类似与下面图示的结构：工业上也经常使用由两种或两种以上的塑料与塑料或塑料与橡胶形成的宏观上不分相、微观上分相的多组分多相材料，通常称为高分子共混物或高分子合金，如PC/ABS，ABS/PVC等。塑料的分类塑料的分类各种塑料在汽车上的常见使用场合塑料品种应用场合PP保险杠、空气虑清器、壳体、导管、容器、侧护板、仪表板PUR座椅、仪表板、门护板、扶手等的缓冲材料，顶蓬、遮阳板、防擦条PE内护板、地板、燃油箱、行李箱部件、挡泥板、防溅垫、雨刷器ABS散热器格栅、车标、镀铬装饰条、仪表板上的各种装饰框、收音机壳PA发动机上盖、进气管、车轮罩、各种电器插头，卡扣等紧固件PVC地板护板、防撞系统、电缆线、绝缘介质、驾驶室内饰PMMA灯的散光玻璃，各种透明件PC保险杠、前轮边防护罩、车门把手、车身覆盖件、前大灯散光玻璃PET纺织物、盖、带、气囊壳体PBT电子器件外壳、保险杠、车身覆盖件、雨刷器杆、齿轮POM线夹、连接件、支撑元件、卡扣等紧固件塑料的性能物理性能–密度–吸水率–收缩性机械性能蠕变冲击性能热性能力学性能塑料的性能常见塑料的密度（g/cm3)塑料品种密度塑料品种密度PP0.89~0.91PA61.12～1.14PE0.91~0.98PA661.13～1.15ABS1.00~1.08PC1.2PVC软：1.2～1.4硬：1.4～1.6POM1.4～1.42PBT1.30～1.38PF1.24～1.32PET1.27PTFE2.2塑料的性能常用塑料的吸水率吸水率是材料的重要特征之一，水分的存在往往会引起一系列的不良后果，如：1、某些树脂在成型时会因水解而使其相对分子质量降低，物性下降。2、引起制品出现气泡、表面银丝、条痕等缺陷。3、导致制品尺寸不稳定，限制了某些用途，尤其是不能用作精密制品。4、会引起刚性、强度等机械性能、电器绝缘性能和折射率等光学性能的变化，影响其应用。常用塑料的吸水率名称吸水率名称吸水率名称吸水率PE0.01PMMA0.3PA-661.5PP0.01ABS0.3POM022PS0.1AS0.2PC0.15PVC0.1PA-61.5PBT/PET0.1塑料的性能特例：某些塑料制品（如PA）在干燥条件下较脆，而吸收一定水分后韧性增加，故成型后需进行调温调湿的后处理，举一个实际的例子：各种注塑的尼龙卡扣需要较高的韧性，所以一般在成型后用水煮4～8小时，就是为了提高韧性，去处脆性。塑料的性能收缩性塑件自模具中取出冷却到室温后，发生尺寸收缩的特性称为收缩性。塑件的成型收缩主要表现在以下几个方面：1）、塑件的线尺寸收缩：由于热胀冷缩，塑件脱模时弹性恢复、塑件变形等原因导致塑件脱模冷却到室温后，其尺寸缩小，为此模具设计时必须给予补偿。2）、收缩的方向性：成型时由于分子的取向作用，使塑件呈现各向异性，沿料流动方向收缩率大，强度高，与料流动方向垂直方向则收缩小，强度低。另外，成型时由于塑件各部位密度及填料分布不均匀，故收缩也不均匀。3）、后收缩：脱模后由于残余应力的存在导致塑件的再次收缩称为后收缩，一般塑件在脱模后10h内变化最大，24h后基本稳定。塑料的性能收缩性在实际成型中，不仅塑料品种不同其收缩率不同，而且同一品种塑料的不同批号，或统一塑件的不同部位的收缩值也常常不同。影响收缩率变化的因素如下：1）、塑料品种：各种塑料都有其各自的收缩范围，同一种塑料由于相对分子质量、填料及配比等不同，则其收缩率也不同。2）、塑件的结构：塑件的形状、尺寸、壁厚、有无嵌件、嵌件数量及布局对收缩率值影响也很大，例如塑件壁厚则收缩率大，有嵌件则收缩率小。3）、模具的结构：模具的分型面、加压方向、浇注系统系统形式、布局及其尺寸对收缩率对收缩率及其方向性影响也很大。例如，与料流方向平行则收缩率大。4）、成型工艺：挤出成型和注塑成型一般收缩率较大，方向性明显，塑料的性能蠕变塑料零件在长时间受力的情况下显示出两个重要的性质：蠕变和应力松弛定义：当在塑料零件上施加一个恒定的载荷，会产生一个内应力。经过一段时间，塑料会缓慢变形以重新分配零件的内应力。通过施加恒定的应力可测量变形随时间的变化，这种与时间有关的形变称为蠕变。如果塑料零件随着时间的变化发生一恒定的应变（或拉伸），保持恒定应变所需的应力会逐渐衰减，这种现象被称为应力松弛。冲击性能在北美地区广泛采用悬臂梁冲击试验而在欧洲普遍采用摆锤冲击试验，试验样条一般均分为缺口和不带缺口两种，悬臂梁冲击试验的夹紧力会导致试验的偏差。热性能聚合物对温度的变化非常敏感。聚合物的机械性能、电性能和化学性能都收到温度变化的影响。－熔点：当增加温度时，热塑性聚合物会变得很柔软，结晶型树脂城乡出明显的熔点，熔点对于成型过程及焊接是一个重要的性能参数－热变形温度：通常热变形温度指按ISO标准试验中样条承受0.45MPa或1.82MPa载荷，弯曲0.25mm时的温度。塑料的性能塑料的性能力学性能－拉伸强度－压缩强度－泊松比－弹性模量－杨氏模量－弯曲模量塑料的性能拉伸强度拉伸强度时材料承受轴向载荷的能力。在拉伸强度测试的美国标准中，标准的样条放置在拉伸试验机中，样品两端被试验机的夹具夹住并且两端同时受拉伸，机器自动记录应力随应变的变化曲线。一般的拉伸速度为50mm/min，拉伸强度的单位为MPa。塑料名称拉伸强度塑料名称拉伸强度ABS34～59PA66(30~35%GF)157～196HDPE22～38PC55～66PP29～38PC/ABS52～83PA670～82POM59～82PA6672～83POM(共聚、25%GF)108～147塑料的性能压缩强度压缩力除以横截面积得到压缩强度，单位MPa。在塑料零件实际设计计算中，经常假设塑料的压缩强度等于其拉伸强度。塑料的性能泊松比只要材料的变形在弹性范围内，其横向变形与纵向变形的比值是恒定的，该比值称为泊松比。ν＝横向形变/纵向形变泊松比的范围是0～0.5，当没有横向收缩是，其泊松比是0，当宽度上的收缩等于伸长是，其泊松比是0.5。实际上是没有泊松比是0或0.5的材料的。塑料的性能弹性模量－杨氏模量杨氏模量定义为应力－应变曲线起始部分的斜率对任何材料，在弹性范围内，应力与应变的比值是恒定的，服从虎克定律。该比值称为杨氏模量，单位为MPa。E＝σ/ε＝应力/应变＝恒定值塑料的性能弯曲模量在聚合物的弹性范围内抵抗弯曲变形的阻力称为抗弯强度，这种性质用弯曲中的弹性模量，即弯曲模量来表示。如图所示，一个水平的样条两端被支撑起来，样条中间放一重物，产生垂直载荷。当载荷引起样条弯曲时，样条受两种不同的应力：中性轴上方受压缩应力，下方受拉伸应力。塑料的改性由于汽车对性能的特殊需要，汽车上使用的塑料一般都会添加各种添加剂，俗称塑料的改性。经改性的塑料原料由多种组分组成，一般组成成分如下：1）、树脂，即主要的塑料成分，决定了塑料的主要性能，如PP、PE等，塑料中树脂含量一般40～100％。塑料的改性2）、填充剂，又称填料，是改性塑料中另一重要但非必要的成分。在许多情况下，填料所起的作用并不比树脂小，因而正确的选择填料可以改善塑料的性能和扩大它的使用范围。填充剂既有增量作用又有改性效果。塑料加入填料后，可以使塑料的成本大幅降低。例如，PP中加入钙质填料（滑石粉