汽车高分子材料课程讲义

汽车高分子材料培训课程讲义2005．1目录第一篇汽车塑料基础知识一、汽车塑料制品发展过程二、汽车用塑料主要特点三、我国汽车塑料制品发展现状与趋势四、塑料在轿车饰件的应用第二篇汽车用塑料制品与材料一、聚氨酯泡沫塑料制品二、工程塑料汽车零部件三、塑料基复合材料汽车制品四、塑料及树脂缩写代号五、塑料的组成六、汽车塑料制品常用聚合物树脂七、汽车塑料制品的主要助剂八、汽车塑料制品的常用填充物和增强物九、汽车塑料的需要的主要性能指标第三篇汽车饰件用塑料及其制品一、汽车饰件与塑料二、汽车用聚氨酯泡沫塑料三、汽车软饰件与塑料四、反应注射模塑及制品 第四篇 汽车常用塑料及饰件 一、聚丙烯塑料汽车塑料件 二、聚乙烯汽车塑料件 三、改性聚苯乙烯塑料 四、聚氯乙烯车塑料件第 五篇 塑料结构制品材料的选用原则 一、塑料材料选用的注意事项 二、塑料材料的选用范围 三、常用零部件的选用方法实例 第六 篇 塑料制品的设计要求 一、设计的工艺性 二、典型零部件的设计第一篇 汽车塑料基础知识一、汽车塑料制品发展过程1．可清洁性--轻量性--减震性---经济性---资源性二、汽车用塑料主要特点：高分子汽车材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，可持续利用等各方面。

高分子汽车材料的主要特点如下。

1．重量轻高分子汽车材料最突出的优点之一就是具有轻质高强度的特性。

由于各种塑料的平均比重只有一般普通钢材的15-20%，也比一般木材轻。

这一特点对高档大型轿车尤其有突出的优点，可以减去大量的自重。

2．良好的加工性能高分子汽车材料具有非常好的加工性能。

由于高分子汽车材料的可塑性和与其它材料之间良好的兼容结合性能，可以利用不同的材料组分，借助于各种现代化的成型加工机械，通过挤出、注塑、压延、模塑、吹塑等方法加工成具有各种不同形状、不同性能、不同颜色的、不同功能的高分子汽车材料，如，直接挤成管材、型材、板材，注射成有各种造型的制品、压延加工成薄膜等，还可根据需要制成各种颜色、有夹层、中空、放嵌件等各种产品，还可根据要求进行二次加工，如机械制品样的车削、冲切、裁剪、焊接、也可热熔、冷锯、复合等。

3．优良的综合理化性能高分子汽车材料的另一个优点是具有多种功能，可而被用于特殊的场合。

大多数高分子材料除了具有可塑性外，还有众多优秀的理化性能。

塑料具有良好的绝缘性能、卓越的防腐蚀性能、耐老化性能、良好的耐磨和耐洗刷性能、良好的防水性能和力学性能、良好的粘结结合性能，被加工成各种被加工成各种要求多种性能和功能的汽车内外饰件。

4．优秀的装饰效果高分子汽车材料最突出的优点是装饰效果优秀。

它可以被一次加工成具有复杂造型和多种色彩的制品，有时还需印刷、贴膜、轧花、复层、着色，加工成具有非常逼真的形象、花纹和图案，可以仿制天然木材、金属、动物皮的纹理，还可以表面烫金、贴膜、镀银、镶嵌等。

5．节能和环保高分子汽车材料还有一个优点是能节约能源和促进环保。

由于能替代大量的天然材料，就可以相应节约大量的资源，起保护森林和石材资源的作用，不破坏更多的生态环境，具有节能的社会价值和环保意义。

同时，由于塑料加工成型的方便性，制造高分子汽车需要的能源远远小于加工同等功能的天然材料，比如钢铁、动物皮等，可节约大量人工和能源。

大多数汽车材料用的塑料是热塑性塑料，其废旧料能方便地回收，直接再制造，使高分子汽车材料走上可持续加工的清洁生产道路，有着极其积极的环保意义。

高分子汽车材料的特性还有很多，其中也有一些不如传统材料的地方，主要缺点表现在它的刚性、耐热性和可燃烧性、耐老化性能、表面耐刻划性和抗冻性等。

#1、刚性差：高分子建筑材料具有很好的可塑性，但它的刚性较差，因此不能将它用于要求有较大承载力的地方或作为主要的受力结构件，否则会因刚度不够引起失稳等破坏；另外，它的抗变形能力也不如天然材料加工的传统材料。

#2、耐热性差：耐高温性能差是高分子汽车材料的另一个主要缺点。

大部分热塑性高分子汽车材料的工作温度都在摄氏80度以下，该温度以上常会发生热变形，使高分子材料不能维持原来的形状和结构，性能也会发生很大变化。

#3、抗冻性能差：很多塑料具有冷脆性，主要表现在塑料件在冬天时用时，受到冲击力特别容易引起冲击破坏，由于这一原因使很多塑料在低温环境下的应用受到了限制。

热塑性塑料的这一缺点目前可以通过在原料中加入其它材料或添加剂进行配方组合进行改性，让它的低温抗冲击强度得到改善。

#4、具有可燃烧性：与钢材相比，塑料的另一个缺点是具有可燃烧性。

这是近年来高分子汽车材料应用过程中最受人们关注的问题之一，也是很多场合中最不放心使用高分子材料的主要原因之一。

塑料可分为两类，一类是不可燃烧的，另一类是可燃烧的。

但是，由于塑料具有可配方组合和改性的功能，可燃烧的塑料可以通过在配方中加入阻燃剂和不可燃烧的填充改性物，对其进行改性，使之成为阻燃或不可燃的塑料，让们放心使用。

#5、耐老化性能：塑料的老化性能是长期以来影响高分子汽车材料应用发展的又一个原因。

但是，实际上应该比较客观地看待塑料建材的老化问题。

高分子材料不仅要考虑耐热老化，还要考虑耐光老化和耐经常接触介质的老化。

可以通过在配方中通过加入各种抗老化剂防止老化。

高分子建筑材料具有相当多的优点，但由于上述缺点，较多的仍然是以汽车内装饰用材和车厢内功能性汽车制品应用为主。

随着科学技术的发展，越来越多的高分子新材料不断研究成功，许多高分子材料已经正在克服这些缺点，这将使汽车高分子材料的应用领域和范围得到更大的发展。

三、我国汽车塑料制品发展现状与趋势汽车塑料制品，按其使用部位可分为内饰件、外装件、机能结构件等。

近年来我国大力开展汽车软饰化工作，汽车上塑料用量明显增加。

表1-1 我国不同车型塑料用量表1-2 我国汽车中塑料件在各使用部位所占的百分比单位：％四、塑料在轿车饰件的应用轿车软饰件主要是指轿车车身内外各种质地柔软坚韧的装饰部件，其中以内饰件为主。

轿车中典型的塑料软饰件见表1-3。

表1-3 轿车中典型的塑料软饰件用于制造轿车软饰件的塑料，主要有聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙烯、聚苯乙烯、聚丙烯、ABS、聚苯醚和玻璃纤维增强丙烯腈－苯乙烯共聚物等，其中以聚氨酯泡沫塑料最为重要。

目前，许多通用塑料、工程塑料及其增强塑料，都能在不同程度上替代钢、铜、不锈钢、铝合金等材料，用作轿车结构件或内外装件。

其中，又以聚丙烯、聚氯乙稀、聚乙烯、ABS 等最常用。

表1-4列举了用作轿车结构件或内外装件的塑料品种及其应用实例。

表1-4 用作轿车结构件和内外装件的塑料品种及其应用实例第二篇汽车用塑料制品与材料一、聚氨酯泡沫塑料制品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。

其主要制品有：仪表板、后视镜框、保险杠、座椅软垫、头枕、转向盘、控制箱、仪表板防振垫、前后支柱装饰、中间支柱装饰、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。

二、工程塑料汽车零部件工程塑料制造的汽车机能件较多，其中常见的零部件有：散热器格栅（其材料有ABS、20％玻璃纤维增强聚丙烯）、空气滤清器壳（聚丙烯）、行里箱盖（聚丙烯）、仪表板（聚丙烯）、曲轴箱盖（尼龙6）、正时齿轮链盒（聚丙烯）、正时齿轮（30％玻璃纤维增强聚甲醛）、挡泥板（尼龙R－RIM）等。

三、塑料基复合材料汽车制品塑料复合材料如SMC、DX（聚甲醛复合材料）开始用于制造汽车结构件，对减少汽车自重起了重要作用。

如SMC材料模压成型制造汽车门板，聚甲醛复合材料制造传向节主销衬套。

四、塑料及树脂缩写代号表2-1根据GB1844－80标准，列出常用塑料及树脂的缩写代号。

五、塑料的组成1．树脂树脂是塑料中最重要的组分，约占塑料全部组分的40％～100％。

按树脂的受热行为，塑料可分为热塑性塑料和热固性塑料两类。

1.1．热塑性塑料其分子结构是链状的线型结构。

它的工艺性能特点是受热时软化或熔化，具有可塑性，可塑制成一定形状的制品；可反复再塑，而其基本性能不变。

这类塑料的优点和缺点。

属于这类塑料的有聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙稀、聚苯乙烯、ABS、有机玻璃、聚甲醛、聚酰胺、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜、聚芳砜、聚酰亚胺、聚苯硫醚、聚苯并咪唑、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）等。

1.2．热固性塑料热固性塑料是一类以缩聚树脂为基础，加入适当的添加剂固化而成。

这种塑料一旦固化成型即使加热至分解温度也不会软化，同时也不溶解在溶剂中，属于这类塑料有酚醛、环氧、聚酯、氨基、聚二苯醚、不饱和聚酯以及有机硅等。

六、汽车塑料制品常用聚合物树脂汽车塑料制品的种类很多，但大多数制品都由几部分基本原材料组成：合成树脂、添加剂（稳定剂、增塑剂、防老剂、阻燃剂、防腐剂等）、填充料、着色剂。

下面对建筑塑料制品种常用的原料作简单介绍。

高分子建筑材料的主要成分就是合成树脂，合成树脂按照聚合的方法有加聚树脂和缩聚树脂两类，而按照受热行为又可分为热塑性塑料和热固性塑料两类。

汽车塑料制品的常用原材料中，根据不同用途和性能要求，热塑性塑料和热固性塑料都有应用。

考虑环保、加工性能和可持续加工因素，热塑性塑料的应用比例远远高于热固性塑料。

在热塑性塑料中根据不同场合需要，通用塑料和工程塑料都有应用，但从经济性和加工性考虑，应用较多的还是通用热塑性塑料。

常用于作为建筑塑料制品常用原材料的塑料树脂有PVC、PE、PP、ABS、PS、酚醛、环氧树脂、聚氨酯、不饱和聚酯等。

（一）、PVC（聚氯乙烯）：1．PVC的种类与应用领域PVC是高分子建筑材料中应用最多的树脂。

PVC树脂按照聚合方法可分成悬浮树脂和糊状树脂，悬浮树脂是粉状物，按照分子量大小可分６种型号，其分子量范围、性能和用途如表２－１所示,参考标准HG2-775-74。

表中的黏度表示为1%树脂在1，2二氯甲烷中的溶液绝对黏度值.表2－2 悬浮法ＰＶＣ树脂的分子量范围和用途PVC糊状树脂是在加入了大量的增塑剂后，用于涂布法加工软质PVC表皮、革类面料产品、PVC软质地板等，一般在糊状PVC树脂中的增塑剂加量，可达到树脂含量的80-100%。

在汽车塑料制品种最常用的塑料原材料当属聚氯乙烯，用PVC塑料制造的汽车塑料制品随处可见，PVC塑料方向盘、PVC塑料衬板、PVC塑料汽车铺地材料。

这不仅是因为PVC树脂价格经济，而且加工性能和综合力学性能都比较好。

2．PVC的性能特点将PVC树脂用于汽车材料中的最可贵特点是具有自熄性，这是因为PVC材料的分子中含有56.8％氯原子，遇明火能够自熄。

材料自熄是指原本燃烧的材料在离开火源就会自动熄灭，衡量某种材料是否会燃烧可用氧指数值作判断。

当材料的氧指数达到30以上，才可将这种材料称为具有自熄性。