汽车保险杠的高分子材料选择与加工

汽车保险杠的高分子材料选择与加工

魏伊伦

(湖北汽车工业学院)

摘要：高分子材料是现代高新技术发展的重要材料，是21世纪重点开发和应用的新型材料。其在汽车上的应用也是显而易见的。本文主要比较了PC，PET，PP材料的主要性能以及汽车保险杠的选材，介绍了国内PP汽车保险杠及专用料的发展状况,以及汽车保险杠的成型方法和回收利用。

关键词：PC PET PP 汽车保险杠;专用料;成型方法;回收

Abstract :Polymer materials is a modern high-tech development and pilot basis, the focus is the development and application of 21 new materials. Its application in the car is obvious.The development s of PP bumper and special purpose raw materials at home and abroad ,as well as the molding methods and recycling of the bumpers are int roduced.

1 前言

汽车保险杠是吸收和缓和外界冲击力、防护车身前后部的安全装置。对汽车或驾驶员在冲撞受力的时候，产生缓冲的作用。保险杠材料失效的现象比较复杂，但强度不足引起的失效现象主要还是屈服和断裂两种现象，对于保险杠系统通常以屈服形式失效。保险杠在设计时主要考虑车辆行驶冲撞时防止车辆损坏。在选用材料是，需要流动性好，耐热，耐化学药品性能好，表面硬度高，耐老化性能，耐磨性能好。

2 保险杠的选材比较

在选择材料时，根据保险杠性能要求，提供PC，PBT，改性PP材料作为主要选择对象。

2.1 PC材料

PC材料为聚碳酸酯，聚碳酸酯(简称PC)是分子链中含有碳酸酯基的高分子聚合物，根据酯基的结构可分为脂肪族、芳香族、脂肪族-芳香族等多种类型。由于聚碳酸酯结构上的特殊性，现已成为五大工程塑料中增长速度最快的通用工程塑料。

综合性能优异，尤其具有突出的抗冲击性、透明性和尺寸稳定性，优良的机械强度和电绝缘性，较宽的适用温度范围（-60——120℃）。

PC材料性能：

冲击性能：PC的冲击强度在通用工程塑料乃至所有热塑性塑料中都是很突出的。平均分子量为（2.8——3.0）×104时冲击强度最大。

耐蠕变性：PC的耐蠕变性在热塑性工程塑料中是相当好的，优于尼龙和聚甲醛。因吸水而引起的尺寸变化很小。尺寸稳定性优良。

疲劳强度：PC抵抗周期性应力循环往复作用的能力很差。

应力开裂：PC制品的残留应力和应力开裂现象是个较为突出的问题。

耐碱性差：氨、胺或其10%水溶液即可使它迅速皂化降解。

摩擦磨耗：摩擦系数较大，耐磨性较差。

热性能：长期使用温度范围是-60——120℃。

电性能：电绝缘性能非常好，接近PET。

吸水性：吸水性低。

2.2 PBT材料

PBT材料为聚对苯二甲酸丁二醇酯，英文名polybutylene terephthalate（简称PBT），属于聚酯系列，是由1.4-pbt丁二醇(1.4-Butylene glycol)与对苯二甲酸(PTA)或者对苯二甲酸酯(DMT)聚缩合而成，并经由混炼程序制成的乳白色半透明到不透明、结晶型热塑性聚酯树脂。与PET一起统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。

PBT是最坚韧的工程热塑材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性。这些材料在很广的环境条件下都有很好的稳定性。PBT吸湿特性很弱。非增强型PBT的张力强度为50MPa，玻璃添加剂型的PBT张力强度为170MPa。玻璃添加剂过多将导致材料变脆。PBT的；结晶很迅速，这将导致因冷却不均匀而造成弯曲变形。对于有玻璃添加剂类型的材料，流程方向的收缩率可以减小，但与流程垂直方向的收缩率基本上和普通材料没有区别。一般材料收缩率在1.5%~2.8%之间。含30%玻璃添加剂的材料收缩0.3%~1.6%之间。熔点（225℃）和高温变形温度都比PET材料要低。维卡软化温度大约为170℃。玻璃化转换温度（glass trasitio temperature）在22℃到43℃之间。由于PBT的结晶速度很高，因此它的粘性很低，塑件加工的周期时间一般也较低。PBT材料性能：

优良的机械性能：机械强度高、耐疲劳性和尺寸稳定性好，蠕变也小，这些性能在高温条件下也极少有变化。

生产PBT和PET所消耗的能量是工程塑料中最低的。

耐热老化性优异，户外长期老化性好。易于阻燃。阻燃产品在电子电气工业得到广泛应用。

长期使用温度高，增强后的UL温度指数达120——140℃，易于加工，流动性好，具有突出的动态力学性能。增强PBT在23℃和100 ℃均具有优异的耐蠕变性。增强PET在负荷3MPa以下时，几乎不随受力时间加长而发生蠕变。

增强PET的耐疲劳特性优于增强PA和增强PC.

缺点：

PBT遇水易分解，在高温、高湿环境下使用需谨慎

玻纤增强PET工程塑料出具有以上特点外，还有以下特点：.热变形温度（240 ℃左右）和长期使用温度（140 ℃）是热塑性通用工程塑料中最高的。.因为耐热高，增强PET在250 ℃的焊锡浴中浸渍10s几乎不变形也不变色，特别适合制备需锡焊的电子、电器零件。.弯曲强度200MPa,弹性模量4000MPa,耐蠕变及疲劳性好，表面硬度高，机械性能与热固性塑料相近，价格低，结晶难，加工周期长。

2.3 PP材料

PP材料为改性聚丙烯，聚丙烯的结晶度高，结构规整，因而具有优良的力学性能。聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯，但在塑料材料中仍属于偏低的品种，其拉伸强度仅可达到30 MPa或稍高的水平。等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度，但随等规指数的提高，材料的冲击强度有所下降，但下降至某一数值后不再变化。