汽车用改性塑料简介

橡胶用量的影响
• 韧性增加 • 刚性降低 • 强度下降 • 硬度下降 • 耐热性下降
橡胶增韧滑石粉填充PP
橡胶用量
熔体流动速率 (230℃×2.16kg) 密度 模具收缩率 g/10min g/cm3 %
5
8.96 1.05 1.0
10
7.72 1.05 0.92
15
7.9 1.05 0.87
20
改性PP的性能：主要受PP分子量的影响
聚丙烯品种 MFR 脆化温度，℃ Charpy冲击强度 混浊度，% 0.3 -25 35 70 0.5 -25 35 70 嵌段共聚PP 1.0 -20 20 70 4.0 -8 10 80 8.0 -3 7 85
PP品种的影响
PP品种
密度，g/cm3 拉伸屈服强度，MPa 弯曲模量，MPa 洛氏硬度，R Izod缺口冲击强度，J/m 热变形温度（1.82MPa），℃ 脆性温度，℃
复合注射成型
• 在注射复合工艺中，将装饰材料（通常为多层复合物）置于模内，然 后闭模注射，待塑料冷却固化后即可脱模取得制品。 • 优点： – 降低成本：虽然模具要求更高，模塑周期也更长，但省去了粘结 复合工艺，预计成本降低最大可达60％ ，目前实际降低成本30 ％左右 – 新工艺没有粘结剂，因而无溶剂挥发问题 – 选择适当的装饰层和塑料，如聚烯烃的装饰层和塑料，可使制品 便于回收利用，完全符合环保的要求 • 核心技术： – 低注射压力（<10MPa)：过高的压力产生过高的壁面剪切应力导 致装饰织物或皮革的损坏 – 织物要求：耐热性、形变能力和与注塑塑料的粘结性能较好的装 饰材料，装饰材料必须具备一定的形变能力和弹性，这就同时要 求注重装饰材料在模具内的安放
EPDM
507-900
IIR
500-1050
SBR
400-875
塑料的最高使用温度
塑料品种 PP PE 使用温度 105 50 塑料品种 PP(玻纤增强) 交联PE 使用温度 110 90
AS
PS
55
50
PVC
ABS(玻纤增强)
60
80
POM
PPO PA PC PET PBT PTFE 聚丙烯酸酯
均聚PP
0.903 37.0 1900 102 48 58 -5
嵌段共聚PP
0.90 29.0 1350 40 500 62 -30
TL 52283
无尾标 用途 填料用量 比重 仪表板 23±3 1.09±0.01 规格A 侧护板 29±3 1.13±0.01 规格B 镶嵌条 26±3 1.10±0.01
汽车零部件用高分子材料特点
轿车用保险杠材料性能要求
• 在低速下发生碰撞时，能防止车辆损坏； • 外观：设计自由，不发生热变形，对环境不敏感， 耐划伤，不出现裂纹、缩孔等； • 刚性好； • 易于喷涂； • PP类保险杠占欧洲市场的90% • 零间隙：线性膨胀系数尽可能低 • 薄壁：高流动性 • 充模分析、浇口设计来提高产品的抗冲击性能
汽车用改性塑料简介
讲课提纲
• 汽车用高分子材料简介 • 汽车零部件用高分子材料特点：选材依据 • 汽车内饰颜色控制技术 • 各大汽车公司材料标准对比 • 普利特公司简介
汽车工业发展趋势
• 减轻汽车重量和能源消耗：塑料的密度小 • 降低汽车生产成本：塑料材料的易加工性（挤出、 注塑、吹塑、压延、模压、气辅成型） • 大量使用塑料：比强度高，耐磨，抗腐蚀性绝缘 性好，能耗低及噪音小等许多优点。主要品种有： PP、PU、苯乙烯类（ABS，PS，SAN，SMA）、 PVC、PE • 汽车用塑料量：约占塑料总消耗量的8%左右， 约占汽车总重量的10%
塑料的成型加工新方法介绍
气辅注射成型的优点
1. 降低制品内应力。常规注射成型的模腔压力一般超过30～ 50MPa , 而气辅注射的模腔压力约为5MPa 左右, 所以制 品承受的压力小, 内应力也就小了; 2. 降低锁模力。锁模力大小随模腔压力大小而定。模腔压力 小, 锁模力也就小了; 3. 节约原材料约25 %～30 %左右(也就是注入N2 的量) ; 4. 可注射大型厚壁制品, 成型周期短; 5. 制品表面平整、光滑、无收缩痕迹。
PP保险杠材料标准
• • • • • • TL 52035：无尾标，A尾标，B尾标 QK 000593：SAIL保险杠 WSK M4D777，M4D873：福特轿车标准 GMP.E/P.027(028)：GM 别克保险杠 Chrysler标准：MSDC 256 典型的保险杠用PP材料：TPO（反应聚烯烃）， PP+EPDM（乙烯共聚物），PP＋EPDM＋T10， PP+EPDM+T20
世界汽车用塑料分布情况
PP 热固性复合材料 其它 PPO
PVC ABS PE POM
聚氨酯 PA PC 聚酯
汽车用PP塑料的特点
• 用量最大：约占汽车所用塑料总量的20%左右，其主要 原因是再生性、降低汽车重量和生产成本，同时具有良好 的加工性能（MFR 0.3-50）； • 主要的品种有：填充改性、普通型、增强型和橡胶增韧型。 • 1980年美国一台汽车的PP用量为18kg，1990年便增至 31kg，欧洲约20kg，其中意大利Fiat Ritma高达25kg， 日本平均每台汽车用PP量最高，居世界首位。现在全球汽 车用PP用量正以7.5%/年的速率增长，北美汽车用PP呈 直线上升。 • PP与ABS竞争：内装饰件，如仪表板、中柱。主要原因： 价格及回收性
聚氯乙烯 PVC
• 软质 • 硬质
CH2 CH Cl n
塑料的分解温度
PE 聚异丁烯 聚乙烯醇 聚偏二氯乙烯 POM PA66 NR BR 335-450 288-425 250 225-275 180 310-380 400-900 400-875 PP PS 聚氟乙烯 聚三氟氯乙烯 聚丙烯腈 涤纶（PET） IR CSM 328-410 300-400 372-480 347-418 250-280 283-306 400-1000 400-875 CR PU 400-875 400-900 PVC EVA PMMA PTFE PA6 <180 213-325 170-300 508-538 310-380
保险杠的结构
• 全钢结构 • 钢支架＋橡胶 • 钢支架＋塑料材料 • 钢支架＋发泡PU或PP+表皮 • 钢支架＋塑料格栅+改性PP • 钢支架＋玻璃纤维增强材料
保险杠用高分子材料
• PC/PBT合金：高刚性，高韧性，易喷涂， 尺寸稳定性好，耐油性好，抗紫外；但价 格高；主要用于高档车 • PUR-RIM：高韧性，易喷涂；高档车 • 改性聚丙烯：高韧性，易加工，易回收， 质轻、价廉；中、低档车 • 玻璃纤维增强塑料：刚性好，耐冲击；赛 车；
CH2CH2 n
ABS塑料
• 苯乙烯-丁二烯-丙烯腈共聚物
CH2 CH CH2 CH CH CH2 CH2 CH CN
ABS是指聚丁二烯橡胶与单体苯乙烯和丙烯腈的接枝 共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物（SAN）的掺混物 组成：
A代表丙烯腈，提供耐化学性和热稳定性；
B代表丁二烯，提供韧性和抗冲性； S代表苯乙烯，赋予刚性和易加工性
31 1520 18.6 41 53.5
18.4
26 1240 25.9 36 48.5
DIN 53455
DIN 53452 DIN 53452 DIN 53453 DIN 53456 ISO 75/A
填料的作用
降低成本 增加刚性：弯曲模量 降低收缩率；减少制品翘曲；增加制品尺 寸稳定性 其它：电性能、磁性能、阻燃性、导热性
缺口冲击韧性
弯曲强度，MPa -40±1℃
不断裂
18-63
不断裂，允许部分断裂
27-62 18-70
-23±2℃
80±1℃ 耐热老化性（150℃）
> 18
>6 > 200
> 27
>9 > 200
> 18
>9 > 200
聚乙烯
• • • • • HDPE: 0.941-0.965 吹塑成型 LDPE: 0.91-0.925 LLDPE MDPE: 0.926-0.940 UHMWHDPE(大于150万)
聚丙烯
• PP（等规度）：无规（APP），均聚(IPP, 通用级，高结晶级)，嵌段共聚（C2,BPP， 通用级/高结晶级） • 改性PP的性能：主要受PP分子量和PP品种 的影响
CH2 CH CH3 n
聚丙烯的改性
• 提高刚性：滑石粉填充，玻璃纤维增强 • 增加韧性：橡胶（PP+EPDM) • 填充增韧：刚、韧平衡 • 提高热氧老化性能：抗氧剂 • 提高抗紫外线性能：耐候 • 改善加工性能：
7.8 1.05 0.81
测试标准
ISO 1133 ISO 1183 PRET方法
屈服强度
弯曲强度 弯曲模量 Charpy U冲击强 度 球压痕硬度 热变形温度
MPa
MPa MPa kJ/m2 MPa ℃
25.6
40 2050 7.5 57 57
23.3
36.2 1830 14.3 51 54.5
wenku.baidu.com
21.2
低压注射成型
• 注射模压技术是先将饰面层放在模具内， 然后用注射机将熔体注入敞开的模具内， 然后闭模进行压制;也可以先注射熔体，后 放置装饰层。 • 相对于注射复合而言，这种工艺的充模压 力很低，所以在饰面层上几乎不产生或只 产生很小的应力，因而对织物饰面层要求 较低。
清洁环境生产技术
• 在塑料加工过程中，要求加工环境非常洁 净 • 汽车大灯散射罩、汽车车身表面部件以及 光学数据存储媒介、传感器的微小部件和 医学上所用的部件
0.03-0.05 0.03-0.10
0.03-0.15 0.03-0.15 0.04-0.08 0.08-0.10
常见的改性塑料价格
• 改性ABS：２万左右 • PC/ABS：３万左右 • 改性PP：11000-17000,可喷涂保险杠材 料及耐划痕仪表板门板专用料价格较高 超高耐热材料价格也较高 • 改性PA：25000左右
ABS的改性
• 抗冲改性：通用ABS ＋橡胶 • 耐热改性：Vicat 95-120℃，改变苯乙烯 成分（α-MS, SMA, SMI, NPMI) ; PC/ABS • 电镀级：高抗冲击，橡胶相粒径较大，分 布均匀，流动性高 • 抗紫外：本公司核心技术
特殊ABS
• ASA：丙烯酸酯胶乳； • AES：三元乙丙橡胶胶乳； • ACS：氯化聚乙烯胶乳 • 透明ABS：MABS和MBS，主要用甲基丙 烯酸酯（MMA）完全或部分替代丙烯腈 （A） • 特点：耐候性能大幅度改善，但价格也高
吸水率(%)
0.3-0.4 1.3-1.9
允许水含量(%) 注塑 挤出
0.02-0.06 0.04-0.08 0.02-0.04 0.02-0.06
ABS POM
PP PE PS PVC
0.2-0.45 0.22-0.35
<0.03 0.03-0.10
0.05-0.10 0.05-0.10
0.05-0.20 0.05-0.20 0.05-0.10 0.08-0.20
多层共挤吹塑法
• 为使燃油箱的渗漏量达到2g/ 24h ,最好用 多层共挤出吹塑法来成型, 即五层共 挤:HDPE + 粘接剂+ PA + 粘接剂+ HDPE。这种工艺要用3 台单螺杆挤出机, 和一个五层共挤吹塑机头, 再加一台吹塑机。 用此工艺制成的复合燃油箱, 其渗漏量可以 达到0.12～0.15g/ 24h 的效果。 • 投资大, 工艺也较复杂, 成本较高。 • 国外主要用于中高档轿车
>9
> 29
> 12
> 23
>9
TL 52035 保险杠材料
无尾标 规格A 规格B
汽车类型
填料用量 比重 布氏硬度，MPa 拉伸强度，MPa 断裂伸长率，%
Golf A2 A3
0.87-0.92 28±4 12.0 100
T4
0.89-0.93 50±5 18 100
Golf A4
10±2 0.95-1.0 28±4 12 20
布氏硬度，MPa
拉伸强度，MPa 断裂伸长率，%
38-45
13.0 20
50-56
18 20
43-48
15 20
缺口冲击韧性
弯曲强度，MPa -40±1℃
不断裂，允许 不断裂，允许部分断 不断裂，允许 部分断裂 裂乃至铰链式断裂 部分断裂
22-80 29-90 23-75
-23±2℃
80±1℃
> 22
100
75 90 110 120 120 250 120
POM(玻纤增强)
PPO(玻纤增强) PA(玻纤增强) PC(玻纤增强) PET(玻纤增强) PBT(玻纤增强) PES 聚丙烯酸酯(玻纤增强)
120
100 120 120 130 135 150 130
塑料的吸水率：通用塑料
塑料名称
PMMA PA