汽車制造中常用的塑料材料講義課件

1、汽車制造常用的塑料材料汽車制造常用的塑料材料主講：目的：了解塑料的來源及發(fā)展過程，了解部分常用塑料的性能和在汽車制造中的應(yīng)用目的：了解塑料的來源及發(fā)展過程，了解部分常用塑料的性能和在汽車制造中的應(yīng)用2012年7月26日內(nèi)容介紹 一、塑料的定義 二、塑料的來源 三、塑料的發(fā)展過程 四、塑料的物理性能 五、塑料的分類 六、主要熱塑性塑料的性能 七、塑料在汽車制造中的應(yīng)用 一、塑料的定義 塑料是一種具有可塑性的人造高分子有機(jī)化合物。是以有機(jī)合成樹脂為主要成分，加入或不加入其他配合材料(助劑)而構(gòu)成的人造材料。它通常在加熱、加壓條件下利用本身的可塑性制成具有一定形狀的器件。 所謂可塑性，是指加力就變形

2、，而撤除外力之后不恢復(fù)原狀的性質(zhì)。塑料就是利用這種加熱時(shí)所產(chǎn)生的可塑性，加工成各種形狀的。 所謂彈性(彈力)，是指施加一定程度的力就變形，但撤去所施加的力則恢復(fù)原狀，(例如:橡膠)，具有彈性的物體叫做彈性體。 二、塑料的來源 塑料是由低分子有機(jī)化合物(如:乙烯、丙烯、苯乙烯、氯乙烯、乙烯醇等)在一定條件下聚合而成的高分子有機(jī)化合物(聚合物)。構(gòu)成塑料的分子，由于分子量都含有10000以上個(gè)高分子，所以說塑料是高分子化合物(高聚物)。一般塑料分子中都含有碳(C)原子和氫(H)原子，有的塑料分子結(jié)構(gòu)中含有少量氧(O)、硫(S)原子。塑料的基本原料是低分子碳、氫化合物，它是從石油、天然氣或煤裂解物中

3、提煉和合成出來的人造樹脂。三、塑料的發(fā)展過程 不同塑料的開發(fā)生產(chǎn)時(shí)間: 1920-1933:聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚乙烯(PE)、乙烯-醋酸乙烯酯共聚物(EVA)、聚丙烯(PP) 1935:丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS) 1939:聚對(duì)苯二甲酸乙烯共聚物(ABS) 1949:聚酰胺(Nylon) 1950:聚甲基丙烯酸甲酯(Acrylic) 1956:聚甲醛(POM) 1958:聚碳酸酯(PC) 1964:聚氧化二甲亞苯(PPO) 1965:聚砜(PSF) 1975:聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT) 1985:液晶塑料(LCP) 1994:改性為注塑級(jí)的PET(PETG)

4、 1995:超彈性聚甲醛(TPOM) 1996:透明硬質(zhì)聚氯乙烯 自1960后以后,塑料的應(yīng)用和加工技術(shù)得到了突飛猛進(jìn)的發(fā)展 四、塑料的物理性能 1.比重(密度) 塑料的比重是在一定的溫度下,秤量試樣的重量與同體積水的重量之比值,單位為g/cm3,常用液體浮力法作測定方法. 2.吸水性 塑料的吸水性是指規(guī)定尺寸的試樣浸入一定溫度(252)的蒸餾水中,經(jīng)過24小時(shí)后所吸收的水份量;吸收水份后影響其尺寸及形狀,吸水率用重量表達(dá)時(shí),常以表示. 3.透氣性 透氣性是指一定厚度的塑料薄膜在一個(gè)大氣壓力下,一平方米的面積中,在24小時(shí)內(nèi)所透過氣體的體積(cm3)值,但透氣量與薄臘厚度、面積、時(shí)間、溫度、氣

5、壓差值等有關(guān). 4.透濕性 透濕性是指水蒸氣對(duì)塑料薄膜的透過情況,基本原理及定義與透氣性相同. 5.透明度 透過物體的光通量和射到物體上的光通量之比稱為透光度;在入射光方向上的散射光對(duì)所有透射光之比,稱霧度或混濁度.霧度通常是半透明的,并對(duì)射入光有漫透的性質(zhì). 6.拉伸強(qiáng)度 拉伸強(qiáng)度是指在規(guī)定 的試驗(yàn)溫度、濕度和拉伸速度下,沿試樣的縱軸方向施加拉伸載荷,測定試樣破壞時(shí)的最大載荷. . 7.壓縮強(qiáng)度 壓縮強(qiáng)度是指在試樣上施加壓縮載荷至破裂(對(duì)脆性材料而言)或產(chǎn)生屈服的強(qiáng)度(對(duì)非脆性材料而言). 8.彎曲強(qiáng)度 彎曲強(qiáng)度是指試樣在兩個(gè)支點(diǎn)上,施加集中載荷,使試樣變形或直至破裂時(shí)的強(qiáng)度. 9.沖擊強(qiáng)度

6、 沖擊強(qiáng)度是指試樣受沖擊破斷時(shí),單位面積上所消耗的焦耳,對(duì)于某些沖擊強(qiáng)度高的塑料,常在試樣中間開有規(guī)定尺寸之缺口,這樣可以降低它在破斷時(shí)所需要的焦耳. 不同的試件可用不同的試驗(yàn)方法:落球式?jīng)_擊試驗(yàn)、高速拉伸沖擊試驗(yàn) 10.摩擦系數(shù) 摩擦系數(shù)是指摩擦力與正壓力之比值.在試樣上加一個(gè)正壓力,測定試樣剛性運(yùn)動(dòng)時(shí)的動(dòng)和靜比值. 11.磨耗 磨耗是指塑料在摩擦過程中,微粒從摩擦表面不斷分離,引起摩擦件尺寸不斷地改變的機(jī)械性破壞過程,也有稱為磨損或磨蝕. 12.硬度 塑料硬度是指塑料抵抗其他硬物體壓入的性能,通用的有洛氏硬度和肖氏硬度兩種. 肖氏硬度是指在規(guī)定的壓力、時(shí)間下計(jì)算壓痕器的壓針?biāo)鶋喝氲纳疃?

7、肖氏壓痕器可分為兩類,即:A、D型.施加負(fù)荷重量為1.0、5.0公斤,壓下時(shí)間為15秒,A型適用于軟質(zhì)塑料,D型適用于半硬質(zhì)塑料;當(dāng)用A型,測出超過95%量程時(shí),應(yīng)改用D型,當(dāng)D型測出超過95%量程時(shí),則需要改用洛氏壓痕. 13.疲勞強(qiáng)度 疲勞強(qiáng)度是指在一個(gè)靜態(tài)破壞力而有小量交變循環(huán)的環(huán)境下,使塑料破壞的強(qiáng)度;疲勞載荷來源有拉壓、彎曲、扭轉(zhuǎn)、沖擊等。14.蠕變 蠕變是指在一定的溫度、濕度條件下,塑料在固定的外力持續(xù)作用下,隨時(shí)間變化所表現(xiàn)出的特征,這種變形的特征隨增加載荷而增加,隨減少載荷而減少,其變形亦逐漸恢復(fù).蠕變的來源有拉伸蠕變、壓縮蠕變、彎曲蠕變等. 15.持久強(qiáng)度 持久強(qiáng)度是指塑料長

8、時(shí)間經(jīng)受靜載荷的能力由高而降低的時(shí)間函數(shù).例如:未經(jīng)載荷前的塑料強(qiáng)度是1000小時(shí),而載荷后可能只有其50%至70%之間. 16.線膨脹系數(shù) 線膨脹系數(shù)是指溫度升高1攝氏度時(shí),每一厘米的塑料伸長的厘米數(shù).塑料的線膨脹系數(shù)一般是鋼材的十倍左右. 17.比熱 比熱是指1克塑料升高難1攝氏度時(shí),所需要的熱量單位. 18.導(dǎo)熱系數(shù) 導(dǎo)熱系數(shù)是指某一單位面積和厚度之塑料所能通過的熱量單位.塑料的導(dǎo)熱系數(shù)很小,僅為鋼材的百分之一左右,所以是良好的絕熱材料. 19.耐熱性 塑料耐熱性是反映塑件溫度與變形量之間關(guān)系的特性,耐熱性對(duì)溫度有關(guān)的塑件更為重要. 20.玻璃化溫度 塑料由熔融可流動(dòng)溫度降低至固態(tài)時(shí)的溫

9、度稱為玻璃化溫度,此時(shí)分子鏈段基本上不能運(yùn)動(dòng),鏈節(jié)內(nèi)部旋轉(zhuǎn)扣緊也很困難,只有原子之間的少許移動(dòng)拉伸及有普通的彈性變形,所以此時(shí)的塑料會(huì)有很大的脆性 21.脆化溫度 當(dāng)對(duì)于一定低溫下的塑料施加壓力時(shí),在很小變形下它就會(huì)破壞,此溫度就是脆化溫度. 22.分解溫度 分解溫度是指塑料在受熱時(shí)大分子鏈斷裂時(shí)的溫度,同時(shí)是鑒定塑料耐熱性的指標(biāo)之一;當(dāng)熔料溫度超過分解溫度時(shí),大部分熔料會(huì)呈現(xiàn)發(fā)黃的顏色,且制品的強(qiáng)度會(huì)大大降低. 23.熔融指數(shù) 熔融指數(shù)(MFI)MI是指熱塑性塑料在一定溫度和壓力下,熔體在10分鐘時(shí)間內(nèi)通過測試器的小孔所流出的熔料重量,單位是以克/10分鐘表示. 24.耐燃燒性 塑料的耐燃燒

10、性是用燃燒速率(燃燒時(shí)間內(nèi)試樣的燃燒長度)和燃燒失重率(燃燒前后重量之差的百分率)之比來表示的,由起火時(shí)間燃燒至自燃時(shí)間及熄滅時(shí)間,亦可作為耐燃燒性能的參考數(shù). 25.耐電壓 迅速將電壓升高到某一極限值,停留一段時(shí)間,塑料試樣被擊穿,稱此時(shí)的電壓值為試樣能經(jīng)受的耐電壓. 26.耐老化性 塑料的耐老化性是指在使用、貯存和加工過程中,由于受到光、熱、氧、水、生物、應(yīng)力等外來因素的作用,引起化學(xué)結(jié)構(gòu)破壞而使原有的優(yōu)良性能有所下降的現(xiàn)象.研究塑料的老化性是為了提高它的穩(wěn)定性,延長其使用壽命. 27.耐化學(xué)性 塑料的耐化學(xué)性是指塑料在化學(xué)介質(zhì)中是否受到腐蝕,評(píng)定的依據(jù)通常是塑料在介質(zhì)中一定時(shí)間后的重量、

11、體積、強(qiáng)度、色澤等的變化程度. 28.成型收縮率 成型收縮是指熱塑性塑料在模具中成型時(shí),冷卻后脫模出的成型品,必有收縮現(xiàn)象,即成型品小于模腔尺寸.五、塑料的分類 1、按塑料的應(yīng)用領(lǐng)域分類、按塑料的應(yīng)用領(lǐng)域分類 2、按塑料的結(jié)晶形態(tài)分類、按塑料的結(jié)晶形態(tài)分類 3、按塑料受熱時(shí)呈現(xiàn)的基本行為分類 4、按塑料的透光性分類、按塑料的透光性分類 5、按塑料的硬度分類 6、按塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類、按塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 1、按塑料的應(yīng)用領(lǐng)域分類、按塑料的應(yīng)用領(lǐng)域分類 一般分為通用塑料和工程塑料: 通用塑料只可作為一般非結(jié)構(gòu)性材料使用,其產(chǎn)量大、價(jià)格相對(duì)低廉、性能一般,(如:PE、PP、PVC、PS、PMMA、

12、EVA等) 工程塑料是指具有較高力學(xué)性能及耐高溫、耐腐蝕,可以作為結(jié)構(gòu)性材料,具有優(yōu)異的綜合性能(包括:機(jī)械性能、電性能、耐熱性能、耐化學(xué)性能等),可在較寬闊的溫度范圍內(nèi)和較長的時(shí)間內(nèi)能良好地保持這種性能,并能在承受機(jī)械應(yīng)力和較為苛刻的化學(xué)、物理環(huán)境中長期使用.被公認(rèn)的七大工程塑料為:ABS、PC、POM、PA、PET、PBT、PPO等,工程塑料的產(chǎn)量相對(duì)較少,價(jià)格較貴.另外,還有功能塑料(如:LCP、人造器官等)、納米塑料、降解塑料等. 2、按塑料的結(jié)晶形態(tài)分類、按塑料的結(jié)晶形態(tài)分類 一般分為結(jié)晶性塑料和無定形塑料 結(jié)晶性塑料是指在適當(dāng)?shù)臈l件下,分子能產(chǎn)生某種幾何結(jié)構(gòu)的塑料(如:PE、PP、

13、PA、POM、PET、PBT等),大多數(shù)的屬于部分結(jié)晶態(tài). 無定形塑料是指分子形狀和分子相互排列不呈晶體結(jié)構(gòu)而呈無序狀態(tài)的塑料(如:ABS、PC、PVC、PS、PMMA、EVA、AS等). 3、按塑料受熱時(shí)所呈現(xiàn)的基本行為分類 一般分為熱塑性塑料和熱固性塑料 熱塑性塑料是指在特定的溫度范圍內(nèi),能反復(fù)加熱軟化和冷卻變硬的塑料(如:ABS、PP、POM、PC、PS、PVC、PA、PMMA等),它可以再回收利用. 熱固性塑料是指受熱后成為不熔的物質(zhì),再次受熱不再具有可塑性且不能再回收利用的塑料(如:酚醛樹脂、環(huán)氧樹脂、氨基樹脂、聚胺酯、發(fā)泡聚苯乙烯等).4、按塑料的透光性分類、按塑料的透光性分類 一

14、般分為透明塑料半透明塑料和不透明塑料. 透光率在88以上的塑料稱為透明塑料(如:PMMA、PS、PC、Z-聚酯等),常用的半透明塑料有:PP、PVC、PE、AS、PET、MBS、PSF等,不透明的塑料主要有POM、PA、ABS、HIPS、PPO等. 5、按塑料的硬度分類 一般分為硬質(zhì)塑料、半硬質(zhì)塑料、和軟質(zhì)塑料 常見硬質(zhì)塑料有:ABS、POM、PS、PMMA、PC、PET、PBT、PPO等; 半硬質(zhì)塑料有:PP、PE、PA、PVC等; 軟質(zhì)塑料有:軟PVC、K膠(BS)、TPE、TPR、EVA、TPU等. 6、按塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類、按塑料的化學(xué)結(jié)構(gòu)分類 A、聚烯烴類(如:LDPE、MDPE、H

15、DPE、LLDPE、UHMWPE、PP等) B、聚苯乙烯類(如:PS、AS、BS、ABS、MBS、HIPS等) C、聚酰胺類(如:PA6、PA66、PA610、PA1010等) D、聚醚類(如:PC、POM、PSF、PPO等) E、聚酯類(如:PBT、PET等) F、丙烯酸酯類(如:PMMA)五、主要熱塑性塑料性能 1、聚丙烯塑料（PP） 2、聚氨酯（PU） 3、聚氯乙烯塑料（PVC） 4、聚乙烯（PE） 5、ABS樹脂（ABS） 6、丙烯酸樹脂（PMMA） 7、聚酰胺（PA） 8、聚甲醛（POM） 9、聚碳酸酯（PC）六、主要熱塑性塑料性能1、聚丙烯塑料（PP）剛硬有韌性?？箯潖?qiáng)度高，抗疲勞

16、、抗應(yīng)力開裂質(zhì)輕在高溫下仍保持其力學(xué)性能 在0以下易變脆耐候性差 2、聚氨酯（PU） 耐化學(xué)性好、拉伸強(qiáng)度和撕裂強(qiáng)度高、壓縮變形小、回彈性好 由于添加增塑劑之類非反應(yīng)性助劑，產(chǎn)品經(jīng)過一定的使用時(shí)間之后，隨著助劑的揮發(fā)，其性能有所變化 3、聚氯乙烯塑料（PVC） 耐化學(xué)性，難燃自熄，耐磨，消聲減震，強(qiáng)度較高，價(jià)廉 熱穩(wěn)定性差，變形后不能完全復(fù)原，低溫下變硬 4、聚乙烯（PE） 密度小 耐酸堿及有機(jī)溶劑 介電性能很好 成本低，成型加工方便 印刷困難 自熄性差 5、ABS樹脂（ABS） 力學(xué)性能和熱性能均好，硬度高，表面易鍍金屬 耐疲勞和抗應(yīng)力開裂、沖擊強(qiáng)度高 耐酸堿等化學(xué)腐蝕 價(jià)格較低 加工成型、

17、修飾容易 耐候性差 耐熱性不夠理想 6、丙烯酸樹脂（PMMA） 光學(xué)性極好，耐候性好，能耐紫外線和耐日光老化 相比無機(jī)玻璃易劃傷，不耐有機(jī)溶劑 7、聚酰胺（PA） 高強(qiáng)度和良好的沖擊強(qiáng)度；耐蠕變性好和疲勞強(qiáng)度高；耐石油、潤滑油和許多化學(xué)溶劑與試劑；耐磨性好 吸水性大，在干燥環(huán)境下沖擊強(qiáng)度降低 8、聚甲醛（POM） 抗拉強(qiáng)度較一般尼龍高，耐疲勞，耐蠕變；尺寸穩(wěn)定性好；吸水性比尼龍??；介電性好；可在1200C正常使用；摩擦系數(shù)??；彈性極好 沒有自熄性；成型收縮率大 9、聚碳酸酯（PC） 抗沖擊強(qiáng)度高，抗蠕變性能好；耐熱性好，脆化溫度低，能抵制日光、雨淋和氣溫變化的影響；化學(xué)性能好，透明度高；介電性

18、能好；尺寸穩(wěn)定性好 耐溶劑性差；有應(yīng)力開裂現(xiàn)象；疲勞強(qiáng)度差 七、塑料在汽車制造中的應(yīng)用 1、概述 2、汽車塑料件分類及應(yīng)用前立柱中立柱后立柱行李箱飾件后保險(xiǎn)杠輪蓋裝飾件側(cè)裙板飾件門板飾件座椅件門檻飾件副儀表板后視鏡儀表板組件空調(diào)塑件發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋前保險(xiǎn)杠散熱器格柵前端組件擋水板1、概述、概述2、汽車塑料件分類及應(yīng)用 （1）外飾件 （2）內(nèi)飾件 （3）發(fā)動(dòng)機(jī)周圍件（1）外飾件 保險(xiǎn)杠：前后，內(nèi)襯 車身側(cè)裙板：四個(gè)車門 防擦條 輪罩 輪蓋裝飾件 門檻 散熱器格柵 牌照板(2)內(nèi)飾件 儀表板：主體，表皮，手套箱，附件 副儀表板：主體，側(cè)板 立柱：前、后 、 中上、中下 門板：主體，扶手，地圖袋，喇叭罩

19、座椅部件：護(hù)板，旋鈕，頭枕導(dǎo)管(3)發(fā)動(dòng)機(jī)周圍件 前端組件：風(fēng)扇，框架 發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋 進(jìn)氣歧管 空調(diào)組件：風(fēng)機(jī)殼體，通風(fēng)管道 容器：防凍液，剎車液，清洗液 燃油系統(tǒng)：油箱，油管（1）外飾件-外飾件材料要求 裝飾性：良好的外觀，尺寸穩(wěn)定 油漆粘附性：與油漆粘附性好 安全性：高韌性，可以吸收碰撞能量；不能碎裂、碎片飛出 耐氣候性：經(jīng)受長期陽光照射不變色、不老化 高低溫循環(huán)：可經(jīng)受外界溫度的劇烈變化 環(huán)境保護(hù)：可回收，不含有有害物質(zhì)（1）外飾件-保險(xiǎn)杠材料應(yīng)用材料成分材料成分車型車型PP+EPDMFORD C195VW JETTAPP+EPDM-T10FORD CD340VW BORAPP+EPDM-

20、T15FORD CD346NISSANGM S-CARPP+EPDM-T20FORD C307MAZDA M6GM L-CAR（1）外飾件-保險(xiǎn)杠材料典型性能性能性能單位單位范圍范圍含義含義MFRg/10min730流動(dòng)性密度g/cm30.9-1.04020礦物填充拉伸強(qiáng)度MPa16伸長率80缺口沖擊強(qiáng)度KJ/m2 30,(23)韌性4(-30)彎曲模量MPa7001500剛性彎曲強(qiáng)度MPa16（1）外飾件-牌照板裝飾性材料成分材料成分車型車型PP+EPDM-T20FORD C307ABS(電鍍)VW BORAPC/ABS華晨金杯（1）外飾件-進(jìn)氣格柵-裝飾性材料成分材料成分車型車型PP+EP

21、DM-T10VW B5GPABS(電鍍)VW JETTAPC/ABS華晨金杯（1）外飾件-后視鏡材料-強(qiáng)度材料成分材料成分車型車型PP-GF30FORDASACITRONVW PA66-GF50VW MODEL XABS(噴漆)FORD內(nèi)飾件 儀表板：主體，表皮，手套箱，附件 副儀表板：主體，側(cè)板 立柱：前、后 、 中上、中下 門板：主體，扶手，地圖袋，喇叭罩 座椅部件：護(hù)板，旋鈕，頭枕導(dǎo)管(2)內(nèi)飾件-內(nèi)飾件材料要求： 裝飾性：良好的外觀，顏色符合客戶要求，尺寸穩(wěn)定 耐劃傷、摩擦：不能被劃傷、被磨耗 耐氣候性：經(jīng)受長期陽光照射不變色、老化 VOC：低有機(jī)揮發(fā)物含量，低氣味，低霧度，低甲醛含量

22、 耐化學(xué)介質(zhì)：耐汗液、清潔劑、常見化學(xué)溶劑侵蝕 安全性：燃燒特性符合國家法規(guī)，碰撞過程不能產(chǎn)生碎片 高低溫循環(huán)：可經(jīng)受外界溫度的劇烈變化 環(huán)境保護(hù)：可回收，不含有有害物質(zhì)(2)內(nèi)飾件-儀表板的類型項(xiàng)目硬質(zhì)儀表板軟質(zhì)儀表板骨架表皮制造方法注塑成型，表面可以噴漆處理注塑成型搪塑、吸塑使用材料PP+TALCPC/ABS; GF（玻纖）-SMA; LFT-PPPVC搪塑粉PVC/ABS片材外觀外觀良好外觀良好手感手感差手感良好制造成本低高適用車型經(jīng)濟(jì)型中高級(jí)轎車(2)內(nèi)飾件-硬質(zhì)儀表板材料應(yīng)用材料成分材料成分車型車型PP+EPDM-T15CITRONVW GOLPP+EPDM-T20VW CADDYGM SPARK奇瑞汽車PP+EPDM-T25FORD C195SUZUKIGM L-CARMUTSUBISHI(2)內(nèi)飾件-儀表板骨架材料性能性能LFT-PPPC/ABSPC/ABS+GFSMA+GF玻璃纖維含量，3001015拉伸強(qiáng)度110509080缺口沖擊強(qiáng)度，J/M23250550120100-4