汽车保险杠材料的选择与加工(高分子)

汽车保险杠材料的选择与加工

作者：刘小明

（单位：湖北汽车工业学院）

【Abstract】In the new energy automotive technology has yet to break today, lightweight is the current automobile energy saving, one of the most effective way to reduce pollution. This article from the bumper working conditions, failure modes, machining process and performance requirements, studying a variety of engineering plastics chemical structure and the corresponding physical and chemical properties, research out of the car bumper beams using PP material to replace the traditional buffer the feasibility of metal materials. Finally the corresponding evaluation of research results, concluded that the modified PP material can be used as a replacement bumper. In order to achieve the purpose of the automotive lightweight .

【key words】B umper lightweight PP material p rocessing technology .

【正文】

一、保险杆的材料及其性能要求

1. 1 保险杠：是吸收缓和外界冲击力，防护车身前后部的安全装置，正常情况下保险杠暴露于空气之中。所以保险杠的失效方式主要是腐蚀、擦伤、开裂、老化和失去光泽等等。汽车保险杠作为汽车外部抗撞击件，要求材料耐腐蚀、隔热隔电、耐冲击、抗辐射抗震，并且具有高的强度高的韧性及良好的耐摩擦耐气候与耐溶剂性。作为汽车加工、装配制品，又要具有较小的收缩率，较大的抗蠕变性，较好的尺寸稳定性、亲水性、抗静电性、涂饰着色和粘合等二次加工性能。

1. 2 现在的轿车前后保险杠除了要满足上述功能外，还要追求与车体造型和谐与统一，追求本身的轻量化。为了达到这种目的，目前轿车的前后保险杠大体上可以使用聚碳酸脂和聚丙烯两种材料，采用注射成型法制成。塑料保险杠具有强度、刚性和装饰性，从安全上看，汽车发生碰撞事故时能起到缓冲作用，保护前后车体，从外观上看，可以很自然地与车体结合在一块，浑然成一体，具有很好的装饰性，成为装饰轿车外型的重要部件。

二、替代材料的物化特性

2.1 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。聚碳酸酯是一种强韧的热塑性树脂，其名称来源于其内部的C O3基团。

化学性质

聚碳酸酯（PC）是碳酸的聚酯类，碳酸本身并不稳定。聚碳酸酯耐弱酸，耐弱碱，耐中性油。聚碳酸酯不耐紫外光，不耐强碱。

PC是一种线型碳酸聚酯，分子中碳酸基团与另一些基团交替排列，这些基团可以是芳香族，可以是脂肪族，也可两者皆有。PC是几乎无色的玻璃态的无定形聚合物，有很好的光学性。PC高分子量树脂有很高的韧性，悬臂梁缺口冲击强度为600~900J/m，未填充牌号的热变形温度大约为130°C ，玻璃纤维增强后可使这个数值增加10°C。PC的弯曲模量可达2400MPa以上，树脂可加工制成大的刚性制品。低于100°C 时，在负载下的蠕变率很低。PC主要性能缺陷是耐水解稳定性不够高，对缺口敏感，耐有机化学品性，耐刮痕性较差，长期暴露于紫外线中会发黄。和其他树脂一样，PC容易受某些有机溶剂的浸浊。

物理性质

密度：1.20－1.22 g/cm^3 线膨胀率：3.8×10 cm/°C 热变形温度：135°C 低温-45 °C 。

聚碳酸酯无色透明，耐热，抗冲击，在普通使用温度内都有良好的机械性能。聚碳酸酯的耐磨性差。一些用于易磨损用途的聚碳酸酯器件需要对表面进行特殊处理。

特点及优点

特性：为非结晶性热塑性塑料，优质的耐热性能、良好的透明度和极高的耐冲击强度等物理机械性能。优点：1、具高强度及弹性系数、高冲击强度、使用温度范围广；2、高度透明及自由染色性；3、H.D.T.高；4、耐疲劳性佳；5、耐候性佳；

6、电气特性优；

7、无味无臭对人体无害符合卫生安全；

8、成形收缩率低、尺寸安定性良好。

加工

PC可注塑、挤出、模压、吹塑、热成型、印刷、粘接、涂覆和机加工，最重要的加工方法是注塑。成型之前必须预干燥，水分含量应低于0.02%，微量水份在高温下加工会使制品产生白浊色泽，银丝和气泡，PC在室温下具有相当大的强迫高弹形变能力。冲击韧性高，因此可进行冷压，冷拉，冷辊压等冷成型加工。挤出用PC分子量应大于3万，要采用渐变压缩型螺杆，长径比1：18~24，压缩比1：2.5，可采用挤出吹塑，注-吹、注-拉-吹法成型高质量，高透明瓶子。PC合金种类繁多，改进PC熔体粘度大（加工性）和制品易应力开裂等缺陷，PC与不同聚合物形成合金或共混物，提高材料性能。

2.2 聚丙烯

聚丙烯，英文名称：Polypropylene（PP)。它是由丙烯聚合而制得的一种热塑性树脂。聚丙烯包括丙烯与少量乙烯的共聚物在内。通常为半透明无色固体，无臭无毒。由于结构规整而高度结晶化，故熔点可高达167℃。耐热、耐腐蚀，制品可用蒸汽消毒是其突出优点。密度小，是最轻的通用塑料。缺点是耐低温冲击性差，较易老化，但可分别通过改性予以克服。

共聚物型的PP材料有较低的热变形温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，但是有更强的抗冲击强度，PP的冲击强度随着乙烯含量的增加而增大。由于结晶度较高，这种材料的表面刚度和抗划痕特性很好。PP不存在环境应力开裂问题。

物理性能

聚丙烯为无毒、无臭、无味的乳白色高结晶的聚合物，密度只有0. 90--"0. 91g/rm，是目前所有塑料中最轻是品种之一。它对水特别稳定，在水中的吸水率仅为0. 01%，分子量约8万一15万。成型性好，但因收缩率大(为1%~2.5%）.厚壁制品易凹陷，对一些尺寸精度较高零件，还难于达到要求，制品表面光泽好，易于着色。