汽车内六种部位塑料材料的分析、选择、改性(精)

(2)外饰件
外饰件除应具备内饰件的性能外，还 要具有高强度、
高 韧性、耐 环境性能及耐冲击性能等。 外饰件的具体品种及使用材料如下： ①前后保险杠，选用 PP/EPDM、RIMPU、TPU、 PC/PBT、EPDM、SMC(UP)及 MPPO 等； ②车身、棚，选用 SMC 及 PC/ABS 等； ③外门板，选用 SMC、ABS、增强 PP 及 RIMPU 等； ④挡泥板，开始使用 SMC、HDPE，近期开发增韧， PP、RIMPA、MXD6PA及 PBT 等；
汽车内六种部位塑料材 料的分析、选择、改性
项目12的六组任务
第一组：请为汽车方向盘的生产选择合适的高分子材料；
第二组：请为汽车仪表盖板的生产选择合适的高分子材料； 第三组：请为汽车烟灰缸的生产选择合适的高分子材料；
第四组：请为汽车暖风机叶轮的生产选择合适的高分子材料；
第五组：请为汽车座垫、靠垫的生产选择合适的高分子材料； 第六组：请为汽车车门内填料的生产选择合适的高分子材料。
⑤轮罩壳，选用增韧 PP、ABS 及 PPO/ABS



等； ⑥镜框，选用 PP、PU 及 PS 等； ⑦灯罩，选用 PMMA、PC 及 SMC 等； ⑧散热器隔栅，低档用 ABS、增强 PP 及 SMC 等，高档用 MPPO 及改性 POM 等； ⑨遮阳板固架，选用改性 PP 等； ⑩遮阳板面料，选用软 PVC 片等。
汽车常用的内饰件及所选材料
内饰件 主要原料 要求性能 可代替材料 方向盘 PP、PU、HDPE等 耐热、手感好 热塑性弹性体 仪表板 金属骨架＋半硬发泡 PU＋ABS 耐光、抗冲击 冷硫化 PU、SMA、 或PVC、皮、ABS、ABS/PVC PC/ABS 等 PPO/ABS、增强PP 等 仪表板芯 ABS 强度、涂漆性 增强PP 仪表盖板 ABS 尺寸稳定、耐热 增强PP 杂物箱 PP 铰链特性 烟灰缸 PF 耐热 GFPBT 仪表板底架 PP 价格低 车门内手柄 ABS、PVC 皮＋PU＋PE 韧性好 热塑性PU 座垫、靠垫 软发泡PU 回弹性高、柔软 头枕芯 半硬发泡PU 柔软 暧风机壳 ABS、增强PP 耐热、强度 暧风机叶轮 POM 强度
能力（技能）目标
能根据汽车内六种部位材料的不同用途要求，
合理的选择高分子材料；并能合理的分析所 选择材料的结构、性能；如果不能直接选择 到合适材料时，能 提出合理的改进意见与方 案。
知识目标
被选用的高分子材料的主要结构特征、主要
性能及应用范围。其中第 12个项目重点学习、 理解、应用高分子材料的结构层次、化学组 成、连接方式、几何构型、柔性知识、复合、 弹性、韧性知识。
教学目的
通过对项目12 所涉及到汽车内六种部位材料的分析、
选择、改性的整个实施过程，使学生进一步了解并 掌握完成一个完整项目的每个细节，初步形成实施 每个细节过程的能力，最终达到根据产品需要对高 分子材料进行合理分析、合理选择、合理改性的总 能力；进而结合学生所选择出来的材料从理论上归 纳、总结与高分子物理的研究对象直接相关的结构 与性能的关系；同时在完成项目过程中对课程整体 方案所规定的拓展能力进行初步的锻炼。
③燃油箱
塑料燃油箱最早由德国大众公司于 1972 年开发成
功。 燃油箱要求所用塑料具有耐油性好、油渗透率低、 防静电、高低温性能、耐化学腐蚀性及抗冲击等性 能特点。 与金属燃油箱相比，塑料燃油箱的优点如下:塑料燃 油箱的形状可任意变化，可充分利用汽车的不规则 空间作为燃油箱的外形，因而燃油箱的体积可增大， 一般增大 10%一 20%；塑料燃油箱的重量可比金 属降低 30%左右;塑料燃油箱的耐化学腐蚀性好； 塑料燃油箱的隔热性好，遇火升温慢；另外，碰撞 不产生电火花，可降低爆炸和燃烧的可能性;成型加 工容易。
上述几种材料的价格大小为：MPPO＞PC/PBT＞
PU＞EPDM＞SMC 片状模塑料＞PP＞EPDM。 保险杠所用材料不同，其结构也不同。其中， PP/EPDM、MPPO，PC 件 BT 及 SMC 片状模塑 料等五种保险杠由于本身强度和韧性较高，可不加 钢衬单独成型。而 PU、EPDM 等保险杠材料韧性 高而强度不高，需要加钢衬支撑。 现在各种汽车保险杠材料的用量 比例为： PP/EPDM53%、RIMPU24.4%、PC/PBT10%、 SMC(UP)6.4%、其他 6.2%。 PP/EPDM 为黑色；PCWBT 可与车身同一颜色， 奔驰、宝马、福特常用。
塑料燃油箱常用交联聚乙烯 (XLPE) 、高分
子量聚乙烯、超高分子量聚乙烯 (UHMWPE)、 HDPE/PA/HDPE 三层复合材料、PA11 及 PAl2 等，以期中以 HDPE 和 UHMWPE 最 为常用，现在倾向于用PAU 和 PAl2。德国 BASF 公司的 4261A 高分子量聚乙烯塑料为 燃油箱用科。 塑料燃油箱采用中空吹塑一次成型，为进一 步降低汽油渗透率，吹塑后可进行表面磺化 或氟化处理。 XLPE 常采用离心浇铸方法成型。
汽车常用的内饰件及所选材料
内饰件 主要原料 要求性能 可代替材料 表皮 PVC革 柔软、耐寒 车门内饰板 填料 发泡PU 隔热、隔音 发泡PE及PS 芯材 硬纸板 价格低 PP＋废纸 表皮 PVC膜或壁纸 柔软、耐寒 布 车顶棚衬里 填料 发泡PU 隔热、隔音 发泡PE及PS 芯材 塑料毡＋PF 价格低 PS泡沫
(3)结构件
结构件对所用塑料材料的性能要求很高，不仅要求材料的强

度要高，而且耐热性也要好。 可用塑料材料制造的结构件及具体品种有： 发动机及周边产品，要 求耐热 160 一 200C，可 选用 GFPA66及 GFMPPO等，发 动机罩可用 SMC 等； 蓄电池壳，选用改性 PP 等； 风扇叶，选用增强 PP 等； 车轮，选用 SMC 等； 传动轴，选用玻璃纤维或碳纤维增强 EP 等； 座椅架，选用增强 PP 等； 燃油箱，选用 HDPE 冲 A 斤 DPE 及 UHMWPE 等； 燃油管，选用 PAll 及 PAl2 等； 密封条、圈，选用 EPDM、PVC 及 PU 等； 窗玻璃，选用 PC 和 PMMA，目前应用较少，但不久肯定用 塑料代替玻璃。
二、汽车制品中常用塑料的选材
塑料汽车制品又称为汽车配件，一般可分为
三类即内饰件、外饰件和功能结构件。其中 内外饰件对所用塑料材料的性能要求不高， 可用普通的塑料材料即可，而结构件对所用 塑料材料的性能要求则高，常用优质工程塑 料或其合金。 (1)内饰件 内饰件指轿车内部的装饰部件， 具体名称及所用材料见下表所示。
②仪表板
要求具有一定的强度、良好的韧性和冲击能量吸收
性。 仪表板可选用的材料很多。早期的仪表板为组合式， 分基材、缓冲材料和面材三层;基材用 ABS，缓冲 材料为 PU 发泡材料或弹性体，面 材为 ABS 或 PVC 花纹膜。现 在倾向于改为一体材料，具 体材 料有:SAN、增强 PP、SMC、ABS、ABS/PVC、 MPPO、PC/ABS 及 RIMPU等。对于一体结构仪表 板，可采用板材二次热成型制造。 仪表板塑料材料的用量顺序大小为：PU＞SAN＞ ABS＞PS＞SMC＞PP。
(4)几个常用汽车塑料件
①保险杠。保险杠材料要求具有很高的冲击强度，
以吸收万一汽车相撞时的冲击能量，保护汽车和驶 乘人员的安全。保险杠分前、后保险杠和左右保险 杠，其所用材料基本相同。 可用于保险杠的塑料材料有很多种，常用的有 PP/EPDM、TPU、RIMPU、PC 冲 BT、EPDM、 MPPO及 SMC 片状模塑料等。其中 PP 几 PDM 常 用于中低档轿车，而其他种类材料常用于高档轿车。 世界各国对上述各种保险杠材料的应用情况不同。 我国的桑塔那、夏利及高尔夫等和日本的日产、丰 田、马自达、三菱及本田等用 PP 甩 PDM;法国常 用 SMC 片状模塑料；德国普遍采用 PP 甩 PDM， 高档车用 PU；美国多用 PU 和 PC，但也逐渐转向 PP 几 PDM。
一、有关内容
汽车这种现代化的交通工具，目前面临着污染、安
全及节能三大问题，选用轻质的塑料材料可有助于 解决安全和节能两方面问题。
用可吸收冲击能量的弹性体和发泡塑料制造保险杠、
仪表盘、座椅、头枕等制品，在发生交通事故时， 可减轻对人体的伤害，提高汽车的安全系数。
用密度仅为钢材 1/8 的塑料材料制造汽车制品，可
素质目标
初步建立良好的学习方法；
资料收集的方法； 处理问题的方法；
团Hale Waihona Puke 合作的意识； 用户至上的意识；
安全环保意识；
表述与合理辩解能力。
参考资料
潘文群, 高分子材料分析与测试. 化学工业出版社

2005； 戚亚光, 高分子材料改性.化学工业出版社 ,2005； 聂垣凯,橡胶材料与配方, 化学工业出版社, 2004； 王文广 , 塑料材料的选用.化学工业出版社, 2002； 高俊刚, 高分子材料.化学工业出版社, 2002； 桑永, 塑料材料与配方.化学工业出版社, 2001
有效地降低汽车的自重，从而达到节能的目的。
目前，世界各国大都立法规定汽车的最低耗油指标；
以美国为例，其汽车耗油指标从 1978 年的 7km/L 上升到现在的 11km/L；而日本则达到 l2km/L。汽 车的能耗绝大部分消耗在汽车行驶时克服空气阻力 和轮胎滚动阻力上，空气阻力可通过改进汽车流线 造型来降低，轮胎滚动阻力则要靠减轻汽车自重来 降低。例如，1600kg 自重的汽车耗油为 10km/L， 如自重降低为 800kg，其耗油则降低为 21km/L， 节能幅度高达 110%，可见节能效果是多么明显。 目前，各汽车制造商都在逐步增加塑料材料在汽车 上的使用量；美国 1980 年汽车用塑料仅为 6%， 到 2000 年则可达到 30%以上。我国汽车塑料化也 进展很快，目前桑塔那轿车的自重已降为 991kg 以 下，接近世界先进水平。