汽车用塑料有很多以往传统材料没有的优点, 主要表现在重量轻, 有良好的外观装饰效果, 有多种实际应用功能, 有良好的理化性能, 容易加工成型, 节约能源, 可持续利用等各个方面.
工程类塑料
工程类塑料由于拥有较好的综合机械性能, 在汽车领域也得到广泛使用, 在本文中主要介绍聚酰胺(PA), 聚甲基丙烯酸酯(PMMA), 聚甲醛(POM), 聚酰胺(PU), 聚碳酸酯(PC).
PA
聚酰胺, 俗称尼龙, 工业使用上PA种类较多, 常用的有PA6, PA66和PA610. PA易印刷, 易染色, 电性能优良;耐药品, 耐油的腐蚀. 机械方面的共性是坚韧, 都具有很高的表面硬度, 拉伸强度好, 抗冲击能力好, 耐疲劳, 耐折迭, 耐应力开裂. PA的抗拉抗压强度随温度和吸湿量而改变, 所以水相对是PA的增塑剂, 加入玻纤后其抗拉抗压强度可提高2倍左右, 耐温能力也相应提高, PA本身的耐磨能力非常高, 所以可在无润滑下不停工作.
PA的缺点耐酸性差, 耐光性差, 耐污染性差. 由于热膨胀和吸水性的影响, 制件尺寸稳定性差, 收缩率1~ 2%, 需注意成型后吸湿的尺寸变化. 吸水率100%, 相对吸湿饱和时能吸8%, 合适壁厚: 2~ 3.5mm.
注塑性能: PA由于酰胺基的存在, 吸水强而吸水牢固, 因此, 在注塑时应充分的烘干, 一般要在120℃烘干3-4小时;PA粘度小, 流动速度快, 为防止射嘴流诞, 应采用自锁喷嘴或尼龙专用喷嘴. 同时, 要注意模具精度.
应用范围: PA在汽车领域主要用于制造软管(制动软管, 燃油管), 燃烧油过滤器, 空气过滤器, 机油过滤器, 水泵壳, 水泵叶轮, 风扇, 制动液罐, 动力转向液罐, 白叶窗, 前大灯壳, 安全带.
PMMA
聚甲基丙烯酸酯, 俗称有机玻璃, 耐室外老化, 有极好的透光性, 爆晒而不影响它的透明度, 在光的加速老化240小时后仍可透过92%的太阳光, 室外十年仍有89%, 紫外线达78.5%. 机械强度较高, 有一定的耐寒性, 耐腐蚀, 绝缘性能良好, 尺寸稳定, 易于成型, 质较脆, 易熔于有机溶剂, 表面硬度不够, 易刮伤起毛. 合适的塑料产品: 有一定强度要求的透明结构件.
注塑性能: PMMA的吸湿率为0.3%, 注塑前必须进行干燥, 一般在80℃ 左右干燥2~ 4h;注塑时熔体温度在240~ 270℃, 模具温度要控制在35~ 70℃.
PMMA由于其良好的透光性能, 广泛用在汽车照明标志牌, 车门玻璃和灯玻璃罩上.
POM
聚甲醛, 俗称塑钢, 抗拉强度, 冲击韧性, 刚性和疲劳强度, 抗蠕变性能很高, 尺寸稳定性好, 吸水性小, 摩擦数小, 具优良的耐摩擦磨损性能, 在高温和水中仍有很大的刚性, 耐化学腐蚀性能同于PA, 但价格较低, 耐反复扭曲, 有突出的回弹能力. 可在-40摄氏度-100摄氏度之间长期使用. POM的不足之处在于: 易受强酸腐蚀, 不耐高温, 热稳定性差. 收缩率2-3.5%合适壁厚: 1.5-2.5mm.
注塑性能: POM有明显的熔点, 175℃时熔化, 240℃时就分解, 一般加工温度为190℃~ 220℃, 它的加工范围很窄;POM不吸水, 在注塑时, 一般不需要烘干, 但质量要求高的制品, 可以用60℃烘干1~ 2小时即可;温度不可太高, 否则无染色制品会变色;它的耐酸性差, 不能用酸性染料染色.
应用范围: POM在汽车上用与制造仪表板手套箱附件, 各种阀门(排水阀门, 空调器阀门等), 各种叶轮(水泵叶轮, 暖风器叶轮, 油泵轮等), 各种电器开关及电器仪表上的小齿轮, 各种手柄及门销等.
PC
聚碳酸酯, 具有突出的冲击韧性和抗蠕变性能, 耐热性好, 耐寒性也很好, 脆化温度达-100℃ , 抗弯强度与尼龙相当, 并有较高的延伸率和弹性模量, 但疲劳强度小于尼龙66. 吸水性较低, 收缩率小, 尺寸稳定性好. 耐磨性与尼龙相当, 并有一定的抗腐蚀能力, 但成型条件要求高. 耐气候性好, 可在较高的温度和高载荷下条件下长期应用, 但不可在湿温下使用, 耐溶剂性差, 有应力开裂现象, 疲劳强度差. 收缩率0.5-0.7%, 合适的壁厚为2-3.5mm. PC加入玻纤可改善其收缩率, 机械强度和耐温性, 在100℃左右长期使用钢性会增加, 可用退火改善内应力.
注塑性能: PC有明显的熔点, 220℃时熔化, 350℃时就分解, 一般加工温度为250℃~ 320℃;它吸水, 少量的水分可以引起它在高温时分解, 在注塑时必需要烘干, 烘干温度可以用120℃烘干4~ 5小时即可;PC料的熔融粘度大, 注塑时需要用较大的压力;PC在加工时, 如果条件允许, 可以用模温机提高模具温度, 以降低产品的残余应力;PC的收缩率与加工条件和制品的壁厚无关, 它的纵横向收缩率比较接近, 因此, 可以加工成精度很高的制品;它的收缩率为0.5%.
主要合成体PC-abs: PC-ABS是PC与ABS的共混材料, 通常以共混造料后, 以粒料形状供应. 如果只把两种料简单的混合后, 直接注塑, 效果很差, 会出现分层现象;PC的优点是刚而韧, 缺点是应力开裂, 粘度大;ABS的优点是流动性好, 但表面硬度低;这样共混后的材料PC-ABS即保留了两者的优点;PC-ABS具有较高的表面硬度, 较高的刚性和韧性, 也有较高的抗应力开裂能力;它的机械性能介于两者之间.
应用范围: PC在汽车领域主要用在制造灯罩, 左右轮罩护板, 仪表挡板本体(PC+ABS), 左右风框盖, 中间风框盖(PC+ABS), 后保险杠缓冲垫.
PU
聚氨酯, 根据聚合反应生成物的不同, 常用的分为硬质聚氨酯和软质聚氨酯. 硬质聚氨酯的强度很高, 韧性好, 绝热性好, 防水效果好, 成型工艺简单, 生产效率高;软质聚氨酯的弹性很好, 吸音效果好, 耐老化性能, 抗化学介质能力等, 综合力学性能远远超过pvc等材料. 聚氨酯的聚合很方便, 不仅可在常温常压条件下进行聚合反应, 甚至可以进行现场聚合后直接发泡或喷涂, 修补等施工.
聚氨酯泡沫塑料广泛应用于汽车内饰和吸收振动的零部件上, 如涂覆材料, 聚氨酯硬质塑料板材, 聚氨酯弹性体, 座椅软泡沫材料, 装饰件, 沙发革, 车顶饰品;应用最多的是各种软质和硬质的聚氨酯泡沫材料, 它有隔振, 隔音, 降噪, 保温隔热;PU还可制成车用聚氨酯涂料, 粘结剂, 密封剂等. 汽车上的PU代表制件有仪表板, 后视镜, 保险杠, 座椅软垫, 头枕, 转向盘, 仪表板防振垫, 支柱装饰件, 前顶衬里, 窗框架, 顶棚与侧顶架装饰, 门衬板, 遮阳板, 后顶架装饰等.
特种塑料玻璃纤维增强塑料
玻纤增强塑料是在原有纯塑料的基础上, 加入玻璃纤维和其它助剂, 从而提高材料的使用范围. 一般的来说, 大部分的玻纤增强材料多用在产品的结构零件上, 是一种结构工程材料;如: PP, ABS, PA66, PA6, PC, POM.