第二篇汽車制造用非金屬材料第八章工程塑料引言目前，汽車用塑料已由普通的裝飾用途，發(fā)展至制造結(jié)構(gòu)性及功能性的部件，要求也不斷提高，例如耐熱、高強(qiáng)度及抗沖擊性便是最常見的要求，一般處理的方法是采用復(fù)合材料或塑料合金。目前，德國(guó)制造的汽車使用塑料平均約占用材的22%，是使用塑料最多的汽車工業(yè)國(guó)，而日本汽車使用的塑料則占用材的7.5%左右。車用塑料構(gòu)件第一節(jié)工程塑料的分類

一、塑料的定義

塑料是以合成樹脂為主要成分或加有其它添加劑，經(jīng)一定溫度、壓力塑制成型的高分子材料。按其力學(xué)狀態(tài)也可以說(shuō)，凡在室溫下處于玻璃態(tài)的高聚物即可稱為塑料。二、塑料的組成

按其組成可分為兩類。一類是單純的由一種合成樹脂組成的塑料，為簡(jiǎn)單組分。另一類則除合成樹脂外，還要添加某些填料或添加劑組成的塑料，為復(fù)雜組分。1．樹脂

是塑料的主要成分，它將其它組分粘結(jié)起來(lái)而具成型能力，樹脂對(duì)塑料性能起決定性作用。因此絕大多數(shù)塑料是以樹脂名稱命名的。樹脂又分為天然樹脂和合成樹脂。⑴天然樹脂由植物或動(dòng)物分泌的有機(jī)物質(zhì)，如松香、蟲膠等。其共同特點(diǎn)是沒有顯著的熔點(diǎn)，受熱可逐漸軟化，能溶于某些有機(jī)溶劑之中，但不溶于水。⑵合成樹脂用人工合成方法制成的與天然樹脂某些性能相似的產(chǎn)物稱合成樹脂。有些合成樹脂可制成簡(jiǎn)單組分的塑料，如聚乙烯、尼龍等。而另一些合成樹脂必須加入一些添加劑后，而成為復(fù)雜組分的塑料，如酚醛樹脂、聚氯乙烯等。2．添加劑

⑴填料為了改善性能或降低成本，在塑料中加入的物質(zhì)稱為填料。按其形狀可分為粉狀、纖維狀和片狀。常用的粉狀填料有木粉、滑石粉、鋁粉、石墨粉等；纖維狀填料有玻璃纖維、石棉纖維、碳纖維等；片狀填料有麻片、棉布、玻璃布等。⑵增塑劑用來(lái)提高樹脂可塑性和柔軟性的一些低揮發(fā)性物質(zhì)稱為增塑劑。如甲酸酯類、磷酸酯類等。

⑶穩(wěn)定劑穩(wěn)定劑的作用是防止塑料老化。如在聚氯乙烯中加入硬脂酸鹽，可防止熱成型時(shí)的熱分解。在塑料中加入炭黑作紫外線吸收劑，可提高其耐光輻射的能力。⑷潤(rùn)滑劑防止塑料在成型過(guò)程中粘在模具或設(shè)備上，并使制品表面光亮美觀而加入的物質(zhì)。常用硬酯酸及鹽類、石蠟烴和酯類。

⑸著色劑亦稱染料，一般用有機(jī)染料或無(wú)機(jī)顏料作著色劑。著色劑應(yīng)滿足著色力強(qiáng)，色澤鮮艷，分散性好，不易與其它組分起化學(xué)變化，耐熱、耐光性好等要求。⑹固化劑固化劑的作用是將熱塑性的線型高聚物加熱成型時(shí)，交聯(lián)成網(wǎng)狀體型高聚物并固結(jié)硬化，制成堅(jiān)硬和穩(wěn)定的塑料制品。固化劑常用胺類和酸類及過(guò)氧化物等化合物作固結(jié)劑，如環(huán)氧樹脂中加入乙二胺。⑺其它在塑料中加入其它一些添加劑，如阻燃劑(阻止塑料燃燒或造成自熄)、抗靜電劑(提高塑料表面的導(dǎo)電性，防止靜電積聚，保證加工或使用過(guò)程中安全操作)以及發(fā)泡劑(在塑料中形成氣孔，降低材料的密度)等。三、塑料的特性

1.密度小塑料對(duì)密度一般只有1.0～2.0，約為鋼的1/6，鋁的1/2。這對(duì)減輕車輛、飛機(jī)、船舶等運(yùn)輸工具的自重意義十分重大。2.電絕緣大多數(shù)塑料具有良好的電絕緣性和較小的介電損耗，是理想的電絕緣材料。

3.耐腐蝕大多數(shù)塑料的化學(xué)穩(wěn)定性好，對(duì)酸、堿、鹽都具有良好的抗腐蝕能力。4.消音和隔熱性好塑料消音隔熱性好，泡沫塑料可以用作隔音保暖材料，塑料機(jī)械零件可以減少噪音，提高運(yùn)轉(zhuǎn)速度。

5.耐磨和減摩性好大部分塑料摩擦系數(shù)小，具有自潤(rùn)滑能力，可以在濕摩擦和干摩擦條件下有效工作。6.良好的工藝性能大部分塑料都可以直接采用注塑或擠壓成型工藝，無(wú)需切削，因此生產(chǎn)效率高，成本低。

7．塑料的不足塑料的不足之處是強(qiáng)度、硬度低，耐熱性差，膨脹系數(shù)大，受熱易變形、易老化、易蠕變等。四、塑料的分類

1．以塑料受熱行為分

以塑料受熱行為分類可分為熱塑性塑料和熱固性塑料。⑴熱塑性塑料是指在特定溫度范圍內(nèi)能反復(fù)加熱軟化和冷卻硬化的塑料。這類塑料一般由聚合樹脂制成，受熱時(shí)主要是通過(guò)物理變化而使其幾何構(gòu)型發(fā)生變化，當(dāng)再一次受熱后仍具有可塑性。如聚乙烯、聚苯乙烯、ABS、聚酰胺等。⑵熱固性塑料指在一定溫度和壓力等條件下，保持一定時(shí)間而固化，固化后成為不熔不溶性物質(zhì)的塑料。一般以縮聚樹脂為基礎(chǔ)制成。受熱時(shí)通過(guò)化學(xué)變化使低相對(duì)分子質(zhì)量的線型分子轉(zhuǎn)變?yōu)轶w型結(jié)構(gòu)的高分子化合物。當(dāng)它再次受熱后不具有可塑性，如酚醛塑料、環(huán)氧塑料等。2．以塑料使用的特點(diǎn)分

⑴通用塑料指產(chǎn)量大、用途廣、價(jià)格低的常用塑料。包括聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、酚醛塑料等，產(chǎn)量占80%以上。⑵工程塑料指可以作為結(jié)構(gòu)材料的塑料?？纱娼饘僮鳛楣こ探Y(jié)構(gòu)件使用。如聚碳酸酯、ABS、聚酰胺等。通用塑料經(jīng)改性和增強(qiáng)，也可制成工程構(gòu)件。這樣就很難從定義上區(qū)分通用塑料和工程塑料的界限了。⑶特種塑料指有某些特殊性能的塑料。這些特殊性能包括高耐熱性、高電絕緣性、高耐腐蝕性等，如氟塑料、有機(jī)硅樹脂等。第二節(jié)工程塑料在汽車上的應(yīng)用

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，大大促進(jìn)了汽車上塑料的應(yīng)用，汽車上塑料的用量占整車質(zhì)量的7%左右。一、汽車內(nèi)飾用塑料制品材料

為創(chuàng)造更舒適、更安全而豪華的車內(nèi)居住空間，人們一直追求高檔次、高質(zhì)量的汽車內(nèi)飾。汽車內(nèi)飾塑料制品有儀表板、座椅、頂棚、門內(nèi)板、副儀表板、扶手、地毯、行李箱內(nèi)襯、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋內(nèi)襯以及各種吸音、降噪用的毛氈墊等。1.儀表板

⑴硬質(zhì)儀表板硬質(zhì)儀表板一般使用在輕、小型貨車上，一次注射成形。這種儀表板尺寸很大而且沒有蒙皮，表面質(zhì)量要求非常高，同時(shí)要求高溫耐熱、剛性。材料可用改性PPO、ABS樹脂、填充PP等。⑵軟質(zhì)儀表板軟質(zhì)儀表板由表皮、骨架、緩沖材料等三部分構(gòu)成。常采用PVC/ABS片材真空吸塑成形儀表板表皮，如一汽捷達(dá)，上海桑塔納轎車；中高級(jí)轎車上采用粉末PVC搪塑成形儀表板表皮，如一汽奧迪、小紅旗轎車。骨架材料有鐵板(如奧迪和小紅旗)，有硬紙板(如捷達(dá)和桑塔納)，也有ABS、改性PP等。⑵軟質(zhì)儀表板軟質(zhì)儀表板由表皮、骨架、緩沖材料等三部分構(gòu)成。常采用PVC/ABS片材真空吸塑成形儀表板表皮，如一汽捷達(dá)，上海桑塔納轎車；中高級(jí)轎車上采用粉末PVC搪塑成形儀表板表皮，如一汽奧迪、小紅旗轎車。骨架材料有鐵板(如奧迪和小紅旗)，有硬紙板(如捷達(dá)和桑塔納)，也有ABS、改性PP等。⑶聚丙烯儀表板為了便于回收利用，正在發(fā)展熱塑性聚烯烴表皮（TPO），改性聚丙烯骨架，聚丙烯發(fā)泡材料構(gòu)成的儀表板。2.座椅材料基本上是軟質(zhì)高彈性聚氨酯泡沫塑料，骨架用金屬材料。國(guó)外正發(fā)展全塑座椅，除了緩沖墊，座椅骨架也采用長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)的聚丙烯材料或30％玻纖增強(qiáng)的PA6，重量減少40％以上，成本降低15％。3．門內(nèi)板門內(nèi)板的構(gòu)造基本上類似于儀表板，由骨架、發(fā)泡材料和表皮構(gòu)成。車門內(nèi)板一般以硬質(zhì)纖維板或PP木粉塑料板為基材，再層壓或復(fù)合上聚氨酯內(nèi)襯和PVC薄膜或無(wú)紡布。也有用改性PP或ABS制作車門內(nèi)板骨架，再?gòu)?fù)合軟飾材料成為整體門內(nèi)板。紅旗轎車和奧迪轎車的門內(nèi)板的骨架部分由ABS材料注射成形，再把襯有PU發(fā)泡材料的針織滌綸表皮以真空成形的方法層壓在骨架上成為一體。4.頂棚成形頂棚由基材和表皮構(gòu)成?；囊话闶褂谩盁崴苄浴盤U發(fā)泡片材、PP發(fā)泡片材、玻璃纖維、瓦楞紙、蜂巢狀塑料帶等。表皮材料可用織物、無(wú)紡布、PVC等。我國(guó)轎車頂棚一般使用“熱塑性”PU發(fā)泡片材、玻璃纖維、無(wú)紡滌綸布材料層壓成形。5.地毯地毯材料必須挺括、隔音、舒適，不允許松弛，折皺等現(xiàn)象，大都采用帶有橡膠基的合成纖維針刺氈或PVC低發(fā)泡體組成。6.其他

其他如門立柱蓋板、雜物箱、雜物斗、空調(diào)有關(guān)的殼體和各種導(dǎo)管以及導(dǎo)風(fēng)格柵，大都采用ABS及聚烯烴塑料。二、汽車外裝塑料制品

1.保險(xiǎn)杠塑料保險(xiǎn)杠分為兩大類，即RIM法成形的熱固性PUR和彈性體改性聚丙烯。我國(guó)車用塑料保險(xiǎn)杠幾乎都采用彈性體共混改性PP材料，美國(guó)大多采用RIM成型法生產(chǎn)保險(xiǎn)杠，而歐洲大多采用經(jīng)涂裝的PP保險(xiǎn)杠和PC/PBT（聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯）合金保險(xiǎn)杠，日本一些高級(jí)轎車上應(yīng)用RIM。2.散熱器格柵散熱器格柵材料有ABS、PC、PP、PET（聚對(duì)苯二甲酸乙醇酯）。目前一般采用ABS或ABS/PC注射成形、表面電鍍或涂裝的格柵，如小紅旗轎車的格柵是ABS/PC表面噴漆。散熱器格柵3.車輪罩塑料車輪罩分全罩型和半罩型，車輪罩所采用的塑料材料有ABS、PA、PC、ABS、PPO/PA等。4.葉子板襯里，發(fā)動(dòng)機(jī)擋泥板

轎車葉子板襯里一般采用耐低溫、高韌性的聚丙烯來(lái)制造。CA1092車上發(fā)動(dòng)機(jī)擋泥板改用聚丙烯塑料，成本、重量減少，防腐性能提高。5.燈類

前大燈反射鏡殼，可用PPS、PC/PBT，也可采用耐熱性較低的其他塑料。后排組合指示燈。燈罩材料為PMMA，燈殼為填料改性PP，它們之間用熱熔粘接劑接合。6．其他車身部件車門把手一般使用POM，電鍍件使用PC/ABS。門鎖一般使用剛性好的POM。玻璃升降器的支承機(jī)構(gòu)及手搖把材料為POM。雨刷機(jī)構(gòu)的桿可用PBT（聚對(duì)苯二甲酸丁二酯），球碗可用POM，微電機(jī)上的小齒輪使用POM。三、結(jié)構(gòu)件、功能件

1．氣門室罩蓋塑料罩蓋重量輕、噪音低，主要材料有PPS（聚苯硫醚）、熱固性聚酯BMC（塊狀模塑料）、SMC（片狀模塑料）和酚醛塑料等。2.冷卻風(fēng)扇、護(hù)風(fēng)圈由增強(qiáng)聚丙烯材料制成，國(guó)內(nèi)大