汽车高分子材料Word文件下载.docx

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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。

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

分类

塑料用量（Kg/辆）

塑料占全车材料的百分比（％）

轿车

34.6

5

2t载货汽车

27.7

1.54

4t载货汽车

22.5

0.4

10t载货汽车

25.8

0.32

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：

％

车型

内饰件

外装件

机能结构件

天津TJ133

52.3

1.5

46.2

南京NJ131

57.6

8.2

34.2

43

19

22

国外小轿车

40.9

34.5

24.6

塑料在轿车软饰件上的广泛应用

轿车对安全、美观、舒适等要求

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

内饰件名称

塑料名称

座椅缓冲垫、头枕

聚氨酯泡沫塑料

扶手、仪表板缓冲垫

聚氨酯泡沫塑料、聚氯乙稀

仪表盖板、前支柱装饰条、控制箱体

丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物（ABS）

仪表板芯材

玻璃钢纤维增强丙烯腈－苯乙烯共聚物

仪表板托架、车门前饰板芯材、制动杆手柄、中后支柱装饰条

聚丙烯

转向盘

聚丙烯、聚氨酯

车门内饰板表皮、车顶棚内衬表皮

聚氯乙稀

车门内饰板隔离层、车顶棚内衬隔离层

聚氨酯、聚苯乙烯

车顶棚内衬托架

聚丙烯、聚苯乙烯

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。

轿车对轻量化、提高安全性、节约能源消耗、降低生产成本等要求

塑料在轿车结构件和内外装件上的广泛应用

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

结构件和内外装件名称

取暖及通风系统、车厢、发动机机舱、车身、灯壳、工具箱、电线接线柱、接线盒盖、消音器等

聚丙烯、玻纤增强聚丙烯、无机填料增强聚丙烯、电镀级聚丙烯

仪表板罩、汽车顶盖内衬、后盖板表皮、备胎罩、转向盘、保险杠套、电线包覆层等

聚氯乙烯、氯化聚氯乙稀、玻纤增强聚氯乙稀、热固性低发泡聚氯乙稀

挡泥板、顶棚和门的减振材料、行李箱垫、空气导管、汽油箱等

低密度聚乙烯、高密度聚乙烯、超高分子量聚乙烯

后挡泥板、仪表板、收音机罩、空气排气管、转向盘喇叭罩、格栅、后护板、上通风盖板、车轮罩、百叶窗、支架、镜框等

高抗冲ABS、超高抗冲ABS、高刚性ABS、电镀ABS、透明ABS、氯化共混ABS

灯具、仪表标牌、遮阳板、窗玻璃、保险杠等

聚碳酸酯、玻纤增强聚碳酸酯

保险杠、散热器格栅、扰流板、翼子板等

反应型注射成型聚氨酯（RIM）

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。

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。

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。

表2-1根据GB1844－80标准，列出常用塑料及树脂的缩写代号。

缩写代号

塑料和树脂全称

PUR

聚氨酯Polyurethane

PP

聚丙烯Polypropylene

PE

聚乙烯Polyethylene

PS

聚苯乙烯Polystyrene

PVC

聚氯乙烯Poly（vinylacetate）

PC

聚碳酸酯Polycarbonate

ABS

丙烯腈－丁二烯－苯乙烯共聚物Acrylonitrile-butadiene-styrenecopolymer

PAN

聚丙烯腈Polyacrylonitrile

PMMA

聚甲基丙烯酸甲酯Poly（methylmethacrylate）

PBT

聚对苯二甲酸丁二醇酯Poly（butyleneterephthalate）

PET

聚对苯二甲酸乙二醇酯Poly（ethyleneterephthalate）

EP

环氧树脂Epoxideresin

PF

酚醛树脂Phenol-formaldehyderesin

UF

脲醛树脂Ultra-formaldehyderesine

UP

不饱和树脂Unsaturatedpolyester

PA

聚酰胺Polyamide

PI

聚酰亚胺Polyimide

POM

聚甲醛Polyformaldehyde（Polyoxymethylene）

PPO

聚苯醚Poly（phenyleneoxide）

PSU

聚砜Polysulfone

RP

增强塑料Reinforcedplastics

GRP

玻璃纤维增强塑料Glassfibrereinforcedplastics

合成树脂（主要成分）+添加剂

塑料

在一定温度、压力下可加工成型或者交联固化成型

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。

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

疏松

紧密

平均分子量/万

粘度/Pa.s10-2

汽车应用

外包装包扎标记

ｘS-1

XJ-1

8．75-9.56

2.00-2.10

绝缘线材

蓝色

XS-2

XJ-2

8-8.75

1.90-2.00

白色

XS-3

XJ-3

7.2-8

1.80-1.90

表皮材料等

黄色

XS-4

XJ-4

6.35-7.2

1.70-1.80

内饰材料

绿色

XS-5

XJ-5

5.51-6.35

1.60-1.70

镜框、信号盖等

红色

XS-6

XJ-6

4.7-5.51

1.50-1.60

过氯乙烯底涂

黑色

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。

也就是说，这种材料只有当所处空气环境中的含氧量达到30%时才会燃烧，低于此值则不会燃烧，那么这种材料一般使用情况下的燃烧性能是安全的。

自熄性对于建筑材料是极为重要，可以避免许多意想不到的灾害。

不管哪一类的PVC树脂在加工时都必须加上稳定剂，否则，PVC受到光和热很容易分解。

一般配方中除了稳定剂之外，还要加入润滑剂、防老化剂、并根据不同的树脂型号和产品需要，加入增塑剂和各种增强填充剂。

假如增强填充剂，既是为了降低成本，也更为了改善某一个具体的性能，比如耐热性、抗冲击性、强度、耐介质性能等。

要区别PVC材料属于硬质或软质，主要是由加工时所加入的增塑剂的量决定。

一般情况下，加入的增塑剂量大于树脂量的30%时，称为软质PVC材料，含较多增塑剂的PVC材料要成为自喜获阻燃产品还需加入特定的阻燃成分，否则不再自熄；

而硬质PVC材料的增塑剂加入量小于树脂的10%，或者完全不加增塑剂，其阻燃性能不受到大的影响。

汽车高分子材料中的PVC类产品中硬质、软质都有，除了树脂性号外靠增塑剂调节，但都可以保持材料的自熄性能。

硬质PVC材料除了自熄以外，抗老化性能和综合力学性能也较好，但它的抗冲击性能，尤其是低温抗冲击性能往往还不能满足应用要求，采取的措施是在配方中加入抗冲改性剂。

软质制品无抗冲击要求。

常用的PVC材料抗冲改性剂有ACR（丙烯酸酯共聚物）、CPE（氯化聚乙烯）、EVA（乙烯-醋酸乙烯共聚物）、部分无机填充物等，改性的作用是让材料增加抗冲击韧性。

3．其它相关共聚物：

氯乙烯除了聚合成PVC，还可以和其它不饱和单体共聚，形成氯乙烯类其它共聚物，如下面表2-2所示。

表2-3氯乙烯类其它共聚物

单体1名称

单体2名称

共聚物名称

性能特点

高分子建材

氯乙烯

醋酸乙烯

氯醋共聚物

改善加工性能

地板、涂层

偏二氯乙烯

氯偏共聚物

改善韧性

墙面涂料

氯化改性

过氯乙烯

耐老化性好

地面涂料

（二）、PE（聚乙烯）

1．PE的种类与应用领域

PE材料的种类很多，不同的PE有不同的力学性能和加工性能，根据不同的用途和性能要求，相应的用不同的PE制成不同的产品。

PE的力学性能与其密度有很大关系，密度越高，力学性能越好。

不同的PE原材料和在建筑中适用的产品如表2-3所示。

表2-4PE原材料特性和适用产品

名称

缩写

密度或分子量

性能

汽车用

高密度聚乙烯

HDPE

0.941-0.965,

力学性能较好

膜

低密度聚乙烯

LDPE

0.910-0.940

力学性能较差

线性低密度聚乙烯

LLDPE

线性结构

超高分子量聚乙烯

UHMWPE

分子量大于150万

特别耐磨，力学性能特别好

耐磨衬材

市售商品PE以MI（熔融指数）进行分级，MI值在0.3-20范围内，分子量越大，密度越高，MI值越小。

MI代表意义为：

加工温度190C0、载荷2160g、10秒内、从直径2.1mm、长8mm的毛细管中挤出的克数。

2．PE的性能特点

PE的最大优点是对人体无害和耐溶剂性能特别优秀，常温下几乎没有可溶解的溶剂，只有某些烃类物质能使它溶胀甚至溶解，比如，四氯化碳。

PE的耐介质腐蚀的能力也特别强，可耐大多数酸性和碱性物质，只有浓硫酸和浓硝酸方能够慢慢地侵蚀它。

因此，PE可被用来加工成建筑中需要接触大多数化工液体的管材，由于耐腐蚀性好，还特别适用于制造成输送饮用水的管道和医用、药用输液管。

超高分子量聚乙烯材料是近年来发展的新材料，由于它的分子量特别大，理化性能具有很多超出寻常PE材料的优点，被誉为现代奇异新塑料。

尤其是他的耐磨性能非常好，甚至可以为普通钢材的8-9倍，这种材料非常适合用于很多易磨损材料。

但是由于超高分子量聚乙烯材料的分子量相当大，长期以来，它的加工成型是一个问题。

通过配方改性或对挤出加工设备进行特殊的改造，目前已经能连续挤出加工成型。

PE作为汽车材料应用，其最大的缺点是容易燃烧，因此，用PE一定要采用比较保险的阻燃措施，最简单、常用的方法是加入合适的而且有足够量的阻燃剂，用来改善PE的燃烧性能。

3．PE和其它化合物的共聚物

PE和其它物质形成的共聚物如表2-5所示。

表2-5PE和其它物质形成的共聚物

单体1

单体2

建筑应用

EVA

弹性随VA量增加

抗冲改性剂

氯气

CPE

燃烧性能随氯改善

氯气、二氯化硫

氯磺化PE

弹性体

（三）、PS（聚苯乙烯）

1．PS的种类与应用领域

聚苯乙烯树脂的加工方法有悬浮聚合和本体聚合两类，本体聚合法的聚苯乙烯是由苯乙烯单体聚合而成的.本体聚合只需要加热及加引发剂，就可以得到纯度较高的连续聚合产品，但对聚合反应控制难度较高。

悬浮聚合要以水作为分散剂，聚合得到PS颗粒。

PS常用于加工建筑中应用较多的发泡PS材料。

加工泡沫塑料的方法是将PS和低沸点的有机液状物（例如丁烷）加热至一定温度，然后在较高压力下使液体渗入到PS的内部，当冷却时，该低沸点的液体就被固定在PS粒子的内部，一旦这些粒子再次遇到蒸汽加热时，PS粒子就会软化、粘连，但使其同低沸点物同时发生气化，就膨胀成多个有隔离层的小气孔，即形成PS泡沫塑料。

2．PS的性能特点

用单纯的PS加工材料时，其外观特点是无色透明，透光率可达到90%或更高，性能特点是刚性较好。

用PS材料加工出来的产品虽然平整而挺括，但它的脆性较大，不能承受冲击力。

PS用于汽车中的另一个缺点是容易燃烧，而且由于含苯，它在燃烧时发出较大的黑烟和黄色明火，还会散发出苯类物质特有的、有害、难闻气体。

PS能溶于苯、甲苯、乙苯等苯类芳香族溶剂，另外，PS的耐热性能也较差。

3．ABS及其它PS系列共聚物

由于PS脆性，常将其与其它物质一起接枝共聚，使其改变脆性，增加在建筑上的应用范围。

如，与丁二烯接枝共聚，得到高抗冲PS（HIPS）；

与苯乙烯、丁二烯三元接枝共聚，得到了集合三者优点于一身，却又改去原来PS脆性的ABS，因为丁二烯使ABS坚韧；

并喜庆提高了ABS的表面硬度和耐化学性能；

本乙烯让ABS保持良好的刚性、表面光滑性和加工性能。

这种综合材料性能使ABS成了一种很受欢迎的新材料。

常用ABS制造一些需要综合性能优异的汽车材料和有装饰要求的零件。

ABS的生产方法主要有混炼法和接枝法，混炼法是先用1/3丙烯晴和2/3苯乙烯得到丙烯晴和苯乙烯的共聚物；

又以1/3丁二烯加2/3丙烯晴的比例得到丁二烯和丙烯晴的共聚物；

再将两者按1/3：

2/3的比例在150-200C0左右的温度范围内进行混炼，得到了三元共混合金ABS塑料。

接枝法是直接按照不同比例聚合，如34（A，丙烯晴）：

42（B，丁二烯）：

24（S，苯乙烯），将聚丁二烯溶于苯乙烯和丙烯晴，而后进行本体聚合或悬浮聚合。

ABS的具体性能和三种组分的比例有很大关系，可根据其具体应用功能需要决定，商品ABS已根据其不同组合比例有对应具有不同牌号和各种性能特点的产品。

PS还通过其它不同的接枝共聚和改性，得到很多固定搭配的PS家族的合金塑料品种，如MBS、SBS、AS、SMA等。

这些材料分别可应用于多种场合，既可作为主要原料，也可作为常用塑料的改性剂，或者和其它塑料共混，重新组成另一种新的塑料合金材料。

SMA是汽车上的重要仪表板骨架材料，MBS、SBS、AS都是重要的树脂改性增韧改性材料。

（四）、PP（聚丙烯）

1．PP的种类和应用领域

有均聚