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高分子材料在汽车零部件中的应用

时间:2024-06-08编辑: admin 点击率:

  高分子材料也称为聚合物材料,是以高分子化合物为基体,再配有其他添加剂(助剂)所构成的材料。

  从结构上看是含有大量重复结构单元的链状分子组成的材料,如生物体中的蛋白质,以及常见的塑料、树脂、化纤、橡胶等。

  天然高分子是存在于动物、植物及生物体内的高分子物质,包括天然纤维、天然树脂、天然橡胶、动物胶等。

  合成高分子材料主要是指塑料、合成橡胶和合成纤维三大合成材料,此外还包括胶黏剂、涂料以及各种功能性高分子材料。

  高分子材料主要表现为重量轻、有良好的的外观装饰效果、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。

  低密度高分子材料最突出的优点之一就是轻质高强度。平均密度只有普通钢材的15-20%。

  这一优点可以大幅减轻汽车自重。提高汽车加速性,改善车辆控制稳定性、噪音、振动等方面的性能。从碰撞安全性考虑,碰撞时惯性小,制动距离减小。此外车辆每减重100kg,二氧化碳排放可减少约5g/km。

  高分子材料具有良好的加工性能。通过不同高分子材料的组合,以及挤出、注塑、压延、吹塑等成型加工方法,可制得具有不同形状、不同性能、不同颜色、不同功能的高分子汽车材料。

  通过材料结构调整以及改性等途径,可使高分子材料具备各种功能,如刚性、韧性、耐腐蚀性、耐老化性能、耐磨损、耐洗刷性、防水性、自润滑和良好的粘结结合性能,因此被加工成各种要求多种性能和功能的汽车内外饰件。

  高分子材料具有优秀的装饰效果。它可以被一次加工成具有复杂造型和多种色彩的制品,也可以加工成具有非常逼真的形象、花纹和图案的制品,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。

  高分子汽车材料还有一个优点是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,起保护自然资源的作用,不破坏更多的生态环境,具有节能的社会价值和环保意义。

  由于塑料加工成型比较方便,制造高分子汽车材料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。

  大多数汽车材料的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,有着积极的环保意义。高分子汽车材料的特性还有很多,主要表现在它的刚性、耐热性和可燃烧性、耐老化性能、表面耐刻划性和抗冻性等。

  汽车工业所使用的高分子材料范围很广,常用于仪表板、门板、立柱、保险杠等,主要有聚碳酸酯(PC)、聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)、尼龙(PA)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)等通用工程塑料及其合金,以及各种改性聚丙烯(PP),聚苯硫醚(PPS)等高性能工程塑料。

  汽车轻量化的关键是使用轻质、安全、高性能的材料,“以塑代钢”算是汽车轻量化最主要的途径了,发达国家将汽车用塑料量作为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志。

  保险杠蒙皮都采用PP/EPDM材料,或采用PP/弹性体体系。汽车保险杠除了改性PP为主外,还经常采用的材料有PC/ABS合金、PC/PBT合金和SMC材料(玻璃钢的一种,由不饱和聚酯、玻璃纤维等组成),PC/PBT制成的保险杠常用于高档车。

  车灯材料要求具有良好的透光性、耐冲击和耐老化性。灯罩一般采用PC或有机玻璃(PMMA),以保证其良好的透明性,灯座一般采用ABS材料。

  外后视镜一般采用喷涂处理,其材料要有良好的油漆附着能力,并且要耐热、耐老化、便于注塑加工。后视镜镜壳和基座的常用材料均为丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸橡胶共聚物(ASA),克服了ABS树脂长期耐候性差,受日光的照射而使颜色变黄等缺点。此外,改性PP、耐热ABS、PC/ABS也可作为后视镜的重要材料。

  由于进气格栅靠近发动机机舱,经常受到高温的影响,一般是电镀件。材料要利于电镀、良好的耐候性、稳定性、加工流动性,一般选用PC/ABS、耐热ABS或电镀ABS、ASA、玻璃增强尼龙等材料。

  立柱除了支撑作用,也起到门框作用,而立柱饰板则是起到装饰作用,外加保护内部金属。一般选用PC/ABS、ASA、丙烯腈-三元乙丙胶-苯乙烯共聚物(AES)等材料。

  汽车行李支架要求有足够的疲劳强度,保证在汽车快速行驶及紧急刹车时,行李架不会有严重的疲劳损伤。常选用PC/PBT、PC/ABS、PC/ASA、ASA等。

  轮毂里面连接着传动轴,是靠一个大螺丝紧固的,轮毂盖的作用除了装饰性外,对大螺丝有防锈防水的作用。汽车安装了轮毂盖还能让汽车在行驶中具有一定的抗风作用,使车开起来更加稳定。轮毂盖一般使用矿物填充超韧尼龙、PC/ABS、改性PP等。

  仪表板是驾驶室中安装各种指示仪表和点火开关等的一个总称,分为硬质仪表板和软质仪表板。

  硬质仪表板最常使用的材料为PE/EPDM/滑石粉,制造成本较低,一般用在经济型车型上;软质仪表板给人更好的手感,用在高级轿车上,多采用PC/ABS/弹性体。

  座椅中使用的高分子材料主要用在包覆层及坐垫上,包覆层主要有织物、人造革、真皮。坐垫一般为聚氨酯(PU)发泡材料,为了提高乘客刚入座时的舒适性,可以将坐垫制成软质和硬质复合的双层坐垫。

  成型硬顶逐渐取代了软顶和粘贴顶棚。成型硬顶一般用热压成型法把饰面、泡沫层和基底三层材料复合在一起,表层多用针织面料+泡沫材料,基底多用发泡PU/玻纤。

  汽车车门把手是一个集安全性、装饰性和功能性为一体的部件。可使用PC、ABS、PC/ABS、PC/PBT、PA等。有些车型还会采用电镀级PC/ABS。

  金鉴实验室是一家专注于光电半导体芯片和器件失效分析的新业态的科研检测机构,具备国家认可及授权的CMA/CNAS资质,并是工信部认定的“国家中小企业公共服务示范平台”,广东省工信厅认定的“LED失效分析公共服务示范平台”,广州市中级人民法院司法鉴定专业委托机构,被喻为“LED行业福尔摩斯,专破质量大案要案”。

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