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工程塑料改良加速 新材料满足汽车更多需求

时间:2020-01-06 00:10来源:网络整理编辑:xin

在当今汽车上,塑料代替昂贵的金属材料在汽车上被广泛应用已成为一种必然的发展趋势。高强度的工程塑料不但降低零部件加工、装配及维修费用,还使汽车更、节能和环保。数据显示,塑料及其复合材料是最重要的汽车轻质材料,它不仅可减轻零部件约40%的质量,而且还可以使采购成本降低40%左右,因此近年来在汽车中的用量迅速上升。

工程塑料的机遇与挑战

20世纪90年代,发达国家汽车平均用塑料量是100kg/辆-130kg/辆,占整车整备质量的7%-10%;到2011年,发达国家汽车平均用塑料量达到300kg/辆以上,占整车整备质量的20%;预计到2020年,发达国家汽车平均用塑料量将达到500kg/辆以上。

目前,汽车塑料中用量最大的通用塑料品种是聚丙烯(PP)、ABS树脂、聚氯乙烯(PVC)和聚乙烯(PE)。聚烯烃材料构成了汽车主要的塑料件,而且这种趋势在今后将会越来越明显。下面笔者将列举几种主流的汽车工程塑料解决方案,并对其特点进行解读。

聚丙烯(PP)

PP可以用作多种汽车零部件,现在典型的乘用车中,PP塑料部件占60多个。PP汽车零部件主要品种有:保险杠、仪表板、门内饰板、空调器零部件、蓄电池外壳、冷却风扇、方向盘,其中前五种占全车PP用量的一半以上。

聚乙烯(PE)

通过对高密度PE和低密度PE树脂的接枝改性和填充增韧改性,得到了具有良好的柔韧性、耐候性和涂装性能的系列改性PE合金材料。PE主要采用吹塑方法生产燃油箱、通风管、导流板和各类储罐等。

近几年PE在汽车上的用量基本没增加,值得注意的是汽车的发展趋势促进了燃油箱的塑料化。欧洲汽车上正式采用塑料燃油箱,其主要材料为高分子量高密度聚乙烯(HMWHDPE)。

ABS树脂

ABS树脂是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三个单体的三元共聚物,可以用于制作汽车的外部或内部零件如仪表壳体、制冷和采暖系统、工具箱、扶手、散热器栅板等;它也可以用于制作仪表板表皮、行李箱、杂物箱盖等。

近年来,ABS树脂在汽车上用量的增幅不是很大,这主要是由于ABS树脂和PP树脂的竞争十分激烈,而且ABS本身也存在耐候变色性差、易燃等方面的缺陷,因此它在汽车上主要部件如汽车仪表板、格栅等方面的应用也受到限制。

聚酰胺(PA)

聚酰胺俗称尼龙,具有很高的耐冲击强度、耐摩擦磨耗特性、耐热性、耐化学药品性、润滑性和染色性。作为汽车结构件,PA的用量不断上升,并可应用在发动机周围的苛刻环境下。

聚甲醛(POM)

具有优良的耐摩擦磨耗特性、长期滑动特性、成型流动性和表面美观、光泽特性,也适用于嵌件模塑。汽车底盘衬套,如转向节衬套、各种支架衬套、前后板簧衬套、制动器衬套等广泛采用聚甲醛型三层复合材料,它是以冷轧钢板为基体,以烧结多孔青铜粉为中间层,表面覆合改性聚甲醛作减摩层的三层复合材料。并轧出一定规律的储油坑,其结构决定丁它的特殊性能:既具有钢的机械强度和刚性,同时又有优良的边界润滑条件下的减摩抗磨特性。其它应用包括车门把手、安全带机械部件、组合开关和反射镜等。 工程塑料进一步改良

在上述材料中,用于汽车结构件的尼龙材料的使用环境最为苛刻,面对越来越严格的各项汽车级标准,工程师对工程塑料进行着不断改进,传统的尼龙玻纤增强已经不能满足更新的需求。而针对聚甲醛材料也已经出现了更先进的解决方案。

Hostaform® XGC

作为全球性工程塑料生产商,塞拉尼斯的Hostaform® XGC系列材料拥有更出色的耐化学性、高温环境下的长期稳定性、高耐磨性、尺寸稳定性、卓越的热稳定性和工艺稳定性,广泛应用于汽车结构件中。

XGC系列材料即便在零下30℃-零下40℃的环境温度下仍然可以保证强度、刚度和韧性之间的平衡。其还采用了塞拉尼斯专属的混配主链改性技术。常规的玻纤增强材料中,树脂和玻纤在熔融状态下只进行了物理混合。而XGC材料是在熔融状态下同时有类似偶联的化学反应在内部进行,一部分POM的分子链会接到玻纤上面去,因此它不是纯粹的物理反应。这样的材料在抗冲击性能方面比常规的材料要高出至少50%。

Hostaform® XGC 扩大了玻纤增强型 Hostaform® 共聚甲醛的应用范围,并对现有的玻纤增强产品组合加以补充。XGC 系列的性能可以与非同类基材PBT 和 PA玻纤增强型产品相媲美。下图显示的是机械性能对比,以下列出的是潜在的应用优势:

Hostaform® XGC 系列产品与各种可替代的玻纤增强材料的机械性能对比

更高的强度–符合未来的规格要求且/或减轻组件重量,同时仍满足应用功能的要求。

更好的韧性–适用于在使用过程中,部件可能承受较高冲击力的应用(典型案例包括雨刮臂、输送系统和滑雪板固定装置)。

优异的抗疲劳性能–车窗和车门系统的传动齿轮是在操作过程中组件承受了严苛的周期性应力的典型应用。

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