汽车车身非金属材料的应用

授人以鱼不如授人以渔朱明工作室[e-mail].汽车车身材料学习目的：通过本章的学习具备所必需的汽车所使用的其他非金属材料基本知识。学习要求：掌握汽车所用工程塑料的性能与用途。掌握汽车所用其他材料如橡胶、玻璃、陶瓷、复合材料的性能与用途。汽车车身材料的分类非金属材料：主要是合成高分子材料，塑料、橡胶、玻璃等，具有高硬度、耐高温、耐腐蚀、绝缘的特点，主要保险杠、挡泥板、倒车镜、门窗和车内饰等元件；汽车车身材料的分类复合材料：指由两种或两种以上物理和化学性能不同的物质，一般综合了各组分材料的优良性能。80年代后期，复合材料车身外覆盖件得到大量的应用和推广，如发动机罩、翼子板、车门、车顶板、导流罩、车厢后挡板等，甚至出现了全复合材料的卡车驾驶室和轿车车身。汽车车身常用非金属材料塑料材料：聚丙烯（PP）、聚氨酯（PUR）、聚氯乙烯（PVC）、热固性复合材料、ABS、尼龙（PA）、聚乙烯、聚酯（PET）等；玻璃材料：钢化玻璃、夹层玻璃、除霜玻璃、反光玻璃、智能玻璃、新型玻璃等；橡胶材料：天然橡胶、丁苯橡胶、顺丁橡胶、乳聚丁苯橡胶、丁基橡胶、脂橡胶、三元乙丙橡胶、氢化丁晴橡胶、耐油性硅橡胶、氟橡胶等；胶粘剂：车身用胶、内饰用胶、发动机用胶、底盘部件用胶和汽车制造中工艺用胶等；塑料材料热塑性塑料：指具有加热软化、冷却硬化特性的塑料。日常生活中使用的大部分塑料属于这个范畴。加热时变软以至流动，冷却变硬，这种过程是可逆的，可以反复进行。热塑性塑料中树脂分子链都是线型或带支链的结构，分子链之间无化学键产生，加热时软化流动．冷却变硬的过程是物理变化。热固性塑料：第一次加热时可以软化流动，加热到一定温度，产生化学反应一交链固化而变硬，这种变化是不可逆的，此后，再次加热时，已不能再变软流动了。正是借助这种特性进行成型加工，利用第一次加热时的塑化流动，在压力下充满型腔，进而固化成为确定形状和尺寸的制品。热塑性塑料热固性塑料酚醛树脂也叫电木，由苯酚与甲醛缩聚而得。酚醛树脂最重要的特征就是耐高温性，即使在非常高的温度下，也能保持其结构的整体性和尺寸的稳定性。汽车车身塑料件第一节工程塑料塑料是一种以有机合成树脂为主要组成的高分子材料，它通常可在加热、加压条件下被注塑或固化成形，故称为塑料。汽车用工程塑料，主要用于制造某些机器零件或构件，具有强度、韧度和耐磨性较好，价廉、耐腐蚀、降噪声、美观、质轻等特点。一、塑料的组成1．合成树脂树脂是决定塑料性能和使用范围的主要组成物，在塑料中，起粘结其他组分的作用。塑料中的合成树脂质量分数一般为30％~100％。因此，大多数塑料都是以树脂名称来命名的，例如，聚氯乙烯塑料的树脂就是聚氯乙烯。2．添加剂（1）填充剂；（2）增塑剂；（3）稳定剂；（4）着色剂；（5）其他二、塑料的性质1．物理性能2．化学性能———耐蚀性3．力学性能三、常用工程塑料工程塑料主要指综合性能（包括力学性能、耐热性、耐寒性、耐蚀性和绝缘性能等）良好的各种塑料。它们是制造工程结构用零部件、工业容器和设备等的一类新型结构材料。常用的工程塑料分为热塑性工程塑料和热固性工程塑料两类。1．热塑性工程塑料2．热固性塑料四、塑料在汽车上的应用汽车用塑料按照用途可分为内饰件用塑料、工程塑料和外装件用料。1．汽车内饰用塑料内饰用塑料品种主要有：聚氨酯（PU）、聚氯乙烯（PVC）、聚丙烯（PP）和ABS等。它们用于制作座垫、仪表板、扶手、头枕、门内衬板、顶棚衬里、地毯、控制箱、转向盘等内饰塑料制品。2．汽车用工程塑料汽车上常用的工程塑料有聚丙烯（PP）、聚乙烯（PE）、聚苯烯、ABS、聚酰胺、聚甲醛、聚碳酸酯、酚醛树脂等。3．汽车的外装件及结构件汽车的外装件及结构件包括传动轴、车架、发动机罩等，要求具备高强度，因而多采用纤维增强塑料复合材料制造。第二节其他非金属材料其他非金属材料包括橡胶、玻璃、陶瓷、合成纤维、胶粘剂、摩擦材料、涂装材料等各种材料，它们在汽车上的应用呈逐年增长的趋势。一、橡胶所谓橡胶，是指在使用温度范围内处于高弹性状态的高分子材料。1．橡胶的特性橡胶最显著的特点是具有高的弹性和回弹性。同时，橡胶还有一定的强度，优异的抗疲劳性，以及良好的耐磨、绝缘、隔声、防水、缓冲、吸振等性能。2．橡胶的基本组成橡胶是以生胶为原料，加入适量的配合剂，经硫化工艺处理以后得到的一种生产原材料。3．常用橡胶材料的品种、性能及一般用途4．橡胶制品在汽车上的应用三、摩擦材料汽车用摩擦材料，是汽车上的消耗性材料之一，主要起到传递动力、制动减速、停车制动等作用，是汽车制动系统与行车系统的重要组成部分。1．汽车用摩擦材料的性能要求对于汽车用摩擦材料，主要有以下几方面的性能要求（1）摩擦因数（2）耐磨性（3）物理、力学特性（4）噪声2．汽车摩擦材料的组成汽车摩擦材料主要由骨架材料、粘结剂和填充材料所组成。四、陶瓷材料陶瓷大致可分为传统陶瓷及特种陶瓷两大类。其生产过程比较复杂，但基本的工艺是原料的制备、坯料的成型和制品的烧成或烧结三大步骤。1．陶瓷的组成相及其结构和金属一样，陶瓷材料的力学性能和物理、化学性能也是由它的化学组成和结构状况决定的。陶瓷的组织结构非常复杂，一般由晶体相、玻璃相和气相组成。各种相的组成、结构、数量、几何形状及分布状况等都会影响陶瓷的性能。2．陶瓷的性能（1）力学性能（2）热学性能（3）电学性能（4）化学性能3．常用陶瓷（1）普通陶瓷（传统陶瓷）（2）特种陶瓷（现代陶瓷）4．陶瓷在汽车上的应用防腐蚀钢板防腐蚀钢板二、玻璃玻璃是一种非晶态固体，它是以石英砂、纯碱、长石、石灰石等为主要原料，并加入某薹金属氧化物等辅料，在高温窑中煅烧至熔融后，经成形、冷却所获得的非金属材料。1．玻璃的性能玻璃的一般性能有以下几方面：（1）密度（2）力学性能（3）耐热性（4）化学稳定性（5）绝缘性（6）光学性质2．常用玻璃的种类、特点及主要用途3．常用汽车玻璃钢化玻璃：钢化玻璃是将玻璃加热到接近软化温度时进行骤冷淬火而成的玻璃制品。由于钢化玻璃的表面压应力与内部张应力达到一致或基本平衡，所以钢化玻璃具有较强的抗冲击性和较好的热稳定性。区域钢化玻璃：当它破裂时，会形成特殊形状和大小的碎片，可为驾驶员提供一定的能见度和额外的安全车用玻璃夹层玻璃：两层或两层以上的玻璃经过胶合而成的加工型玻璃。电热玻璃：可以通电加热的玻璃，也就是把电加热元件烧结到玻璃上或采用特殊工艺结合到玻璃上的一种安全玻璃，通电后能起到除雾、除霜的作用。天线玻璃：在玻璃夹层中装入很细的康铜丝代替拉杆天线，通过天线可收听广播，接收电视信号，拨打电话，上网。车用玻璃遮阳玻璃：在前挡风玻璃夹层涂一层彩色膜片，由深而浅，在一定程度上起遮挡阳光的作用，通常称这种玻璃为带遮阳条的前挡风玻璃。雨刷玻璃：在前挡玻璃内部安装雨水感应器，淋雨时，通过控制单元自动开启雨刷器，并根据雨量的大小变化，随时改变雨刷速度。隔热玻璃：在夹层玻璃间夹有特殊薄膜，它可以让太阳的可见光透人，而紫外线和红外线被阻隔和吸收，从而降低车内的温度，达到节能环保效果。车用玻璃屏显玻璃：利用在前挡风玻璃视区部分镀膜后，将仪表显示的行驶信息（速度、里程、油耗等）通过一套光学系统反射在正前方的挡风玻璃上，从而方便驾驶员了解车辆行驶信怠。憎水玻璃：在普通玻璃上涂一层硅有机化合物薄膜（憎水膜），憎水玻璃可以控制水滴在玻璃上的接触角使雨水快速分散，改善司机在雨天的能见度。防尘玻璃：车用防尘玻璃具有电离尘埃的功能，不论是地面尘土飞扬，还是空中飞沙走石，车窗玻璃始终可保持一尘不染，它也是越野爬山车的专用玻璃。车用玻璃太阳能反射膜玻璃：一种电子控制的玻璃，夏天它能滤去紫外线，只有阳光中的可见光能够透人车内，以保持车内空气凉爽，冬天它能将太阳能充分利用，使车内温度士曾加。憎水玻璃：在普通玻璃上涂一层硅有机化合物薄膜（憎水膜），憎水玻璃可以控制水滴在玻璃上的接触角使雨水快速分散，改善司机在雨天的能见度。防尘玻璃：车用防尘玻璃具有电离尘埃的功能，不论是地面尘土飞扬，还是空中飞沙走石，车窗玻璃始终可保持一尘不染，它也是越野爬山车的专用玻璃。车用玻璃太阳能反射膜玻璃：一种电子控制的玻璃，夏天它能滤去紫外线，只有阳光中的可见光能够透人车内，以保持车内空气凉爽，冬天它能将太阳能充分利用，使车内温度士曾加。粘接：基于这种玻璃的类型，可以利用聚氨酯密封胶将玻璃直接固定到车身上。为改善车身和玻璃之间的粘结效果，同时提高车窗开口部位的刚性与密封性，需在粘结部位上涂以玻璃用底层和车身底涂层，这种玻璃安装方式具有安全方面的优点，当玻璃在受到冲击时，不易偏离原位，它的另一个优点是，其反射表面效应可以减少风噪声。前车窗、后车窗（包括背门）以及角窗（不含开启／关闭型）宜于采用此类粘结型玻璃。车用玻璃的安装防风密封条：固定于车身上的玻璃用防风雨密封条包边，防风雨密封条具有耐翘曲以及良好的耐气候与耐溶剂性能。安装一块玻璃时，在接触表面上涂以密封胶，以防止灰尘、水和噪声进入，另外，还可防止车辆碰撞时玻璃掉落。这种类型的玻璃大多用于商业车辆（如厢式车和皮卡车型）的后车窗和侧车窗。车用玻璃的安装汽车用密封胶汽车用密封胶密封胶粘接和密封汽车的双重作用，是解决三漏的有效措施。密封胶在汽车生产中可简化工艺，节省材料，增强构件强度，尤其在防震隔热、防腐、防锈、防漏、防松、降低噪音、减轻自重、舒适安全等方面有特殊作用，已成为现代汽车生产中必不可少的材料。汽车用密封胶汽车用密封胶密封胶粘接和密封汽车的双重作用，是解决三漏的有效措施。密封胶在汽车生产中可简化工艺，节省材料，增强构件强度，尤其在防震隔热、防腐、防锈、防漏、防松、降低噪音、减轻自重、舒适安全等方面有特殊作用，已成为现代汽车生产中必不可少的材料。汽车用密封胶汽车用密封胶密封胶粘接和密封汽车的双重作用，是解决三漏的有效措施。密封胶在汽车生产中可简化工艺，节省材料，增强构件强度，尤其在防震隔热、防腐、防锈、防漏、防松、降低噪音、减轻自重、舒适安全等方面有特殊作用，已成为现代汽车生产中必不可少的材料。汽车用密封胶汽车用密封胶密封胶粘接和密封汽车的双重作用，是解决三漏的有效措施。密封胶在汽车生产中可简化工艺，节省材料，增强构件强度，尤其在防震隔热、防腐、防锈、防漏、防松、降低噪音、减轻自重、舒适安全等方面有特殊作用，已成为现代汽车生产中必不可少的材料。汽车隔音材料隔音棉汽车隔音材料汽车隔音材料隔音泡沫汽车隔音材料隔音板汽车耐磨胶汽车防撞胶汽车防撞胶汽车防撞胶汽车防撞胶水溶型：高分子聚合物，防锈性能好；弹性好、易施工；对环境无害3．常用陶瓷（1）普通陶瓷（传统陶瓷）（2）特种陶瓷（现代陶瓷）4．陶瓷在汽车上的应用五、复合材料复合材料是由两种或两种以上的物理和化学性质不同的物质，经一定方法合成而得到的一种新的多相固体材料。它不仅具有各组成材料的优点，还具有比单一材料更优良的综合性能。1．复合材料的分类复合材料的分类至今尚不统一，目前主要采用以下几种分类方法：（1）按材料的用途分类可分为结构复合材料和功能复合材料两大类。（2）按增强材料的物理形态分类可分为纤维增强复合材料、粒子增强复合材料及层叠复合材料。（3）按基体类型分类可分为非金属基体及金属基体两大类。2．复合材料的性能（1）比强度和比模量高（2）抗疲劳性能好（3）减振性能好（4）高温性能好（5）工作安全性好（6）成型工艺简便灵活及可设计性强3．常用复合材料（1）纤维增强复合材料（2）层叠复合材料4．复合材料在汽车上的应用（1）玻璃钢的应用（2）碳纤维增强塑料的应用