當(dāng)今,汽車的發(fā)展方向是:節(jié)約能源、防止環(huán)境惡化、改善安全性能。作為汽車的重要材料之一,汽車用塑料的發(fā)展也以這三方面為目標(biāo)。隨著研究的深入,汽車塑料的品種和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。
由于塑料的優(yōu)越特性,在汽車設(shè)計(jì)中大量采用塑料,不僅可以實(shí)現(xiàn)汽車結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì),而且可以綜合地反映對(duì)汽車設(shè)計(jì)性能的要求,即輕量化、安全、防腐、造型和舒適性等。另外,還有利于降低成本,節(jié)約材料資源。
塑料在汽車上的應(yīng)用主要分為三類:內(nèi)飾件、外裝件、功能結(jié)構(gòu)件。外裝件:以塑代鋼,可減輕汽車重量,達(dá)到節(jié)能的目的;內(nèi)飾件:以安全、環(huán)保、舒適為應(yīng)用特徵,用可吸收沖擊能量和震動(dòng)能量的彈性體和發(fā)泡塑料制造儀表板、座椅、頭枕等制品,以減輕碰撞時(shí)對(duì)人體的傷害,提高汽車的安全系數(shù);功能結(jié)構(gòu)件:多采用高強(qiáng)度工程塑料,減輕重量,降低成本,簡(jiǎn)化工藝,如用塑料燃油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤上的一些零件。
汽車塑料材料與制品的發(fā)展趨勢(shì)
隨著塑料新材料的不斷開(kāi)發(fā),塑料在汽車應(yīng)用的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大,主要表現(xiàn)在納米復(fù)合材料、可噴涂和免噴涂塑料、塑件鏡片和塑料玻璃、纖維增強(qiáng)熱塑性塑料等的應(yīng)用。
納米復(fù)合材料的應(yīng)用
TPO基納米復(fù)合材料,應(yīng)用于汽車內(nèi)、外裝飾件,優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕、尺寸穩(wěn)定性提高、強(qiáng)度更高、低溫抗沖擊性能更好。TPO系納米復(fù)合材料做汽車踏腳板,已用于GM公司轎車,其具有較高的硬度、質(zhì)量輕、低溫下不發(fā)脆,而且容易回收。
豐田公司將納米PP復(fù)合材料用于汽車前后保險(xiǎn)杠,使原保險(xiǎn)杠厚度由4mm減至3mm,重量減輕約1/3。豐田公司又相繼推出了用于汽車內(nèi)飾件的PP納米復(fù)合材料。
納米粒子的介入,不僅改善了聚合物的強(qiáng)度、剛性、韌性,而且還有利于提高聚合物的透光性、阻隔性、耐熱性及防紫外性等。由于加工簡(jiǎn)便,效果明顯,業(yè)內(nèi)對(duì)聚合物納米復(fù)合材料的巿場(chǎng)前景持樂(lè)觀態(tài)度。
可噴涂和免噴涂塑料
美國(guó)通用電器公司開(kāi)發(fā)的可導(dǎo)電PPO/PA材料使車身塑料件能與金屬?zèng)_壓件一起進(jìn)行陰極電泳(即可實(shí)現(xiàn)全在線噴涂),從而消除汽車車身非金屬件與金屬件的色差問(wèn)題。
此外,用于制造汽車車身板的PC/PBT材料與SLX膜通過(guò)模內(nèi)裝飾注塑成型工藝制造塑料車身外板、前后翼子板及后舉升門等,可以達(dá)到油漆的效果,可取消油漆線,以降低生產(chǎn)成本。該技術(shù)在國(guó)外轎車車身板的生產(chǎn)中開(kāi)始使用,應(yīng)引起國(guó)內(nèi)同行關(guān)注。
塑件鏡片和塑料玻璃
由美國(guó)GE公司生產(chǎn)的特殊聚碳酸酯做成的前大燈鏡片,涂有防刮傷涂層,比玻璃鏡片更亮,更抗破碎,更具光學(xué)加工的準(zhǔn)確性。
美國(guó)在風(fēng)擋玻璃的三層安全玻璃里面又貼附了20μm厚的聚氨酯膜。美國(guó)絕大部分客車采用丙烯酸樹(shù)脂板,窗玻璃塑料化可以達(dá)到節(jié)能和保護(hù)乘員安全的目的。
纖維增強(qiáng)熱塑性塑料
長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料(LFRT)是新型輕質(zhì)高強(qiáng)度工程結(jié)構(gòu)材料,因其重量輕、價(jià)廉、易于回收重復(fù)利用,在汽車上的應(yīng)用發(fā)展很快。應(yīng)用部位有:保險(xiǎn)杠、行李倉(cāng)底板、蓄電池槽、車門、車身、座椅靠背、備胎架、發(fā)動(dòng)機(jī)底座、儀表盤等。
用天然纖維如亞麻、劍麻增強(qiáng)塑料制造車身零件,在汽車行業(yè)已經(jīng)得到認(rèn)可。一方面是由于天然纖維是環(huán)保材料,另一方面植物纖維比玻纖輕40,減輕車重可降低油耗。用亞麻增強(qiáng)PP制作車身底板。材料的拉伸強(qiáng)度比鋼要高,剛度不低于玻纖增強(qiáng)材料,制件更易于回收。對(duì)操作工人,可免除因玻纖引起的皮疹和呼吸性疾病。中國(guó)江陰一些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)這類材料。
塑料在汽車中的應(yīng)用
動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng)
◆發(fā)動(dòng)機(jī)氣門室罩和油底殼采用聚酰胺、反應(yīng)注塑聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂等玻璃纖維增強(qiáng)塑料模制或壓制而成;
◆發(fā)動(dòng)機(jī)的氣缸襯墊和密封墊用高性能的或用特殊工藝生產(chǎn)的傳統(tǒng)合成橡膠,其中包括CR和FRM。
◆耐磨PP成型材料應(yīng)用于齒輪、軸等耐磨成型制品,取代聚甲醛塑料。
◆廂式車和貨車中,用復(fù)合材料(玻璃和碳纖維)傳動(dòng)軸代替的金屬軸,減輕了重量,降低了噪聲和振動(dòng),并使工作更為平順。英國(guó)GKN技術(shù)公司用纖維增強(qiáng)塑料制造的傳動(dòng)軸,重量減輕50~60,抗扭性比鋼大1.0倍,彎曲剛度大1.5倍。
◆杜邦公司開(kāi)發(fā)一種復(fù)合玻纖增強(qiáng)尼龍66用于V6發(fā)動(dòng)機(jī)的有源集合塑料通風(fēng)系統(tǒng)。
懸架系統(tǒng)
塑料彈簧可明顯減輕重量。用碳纖維增強(qiáng)塑料(CFRP)制造的板簧為14kg,減輕重量76。在美國(guó)、日本、歐洲都已使板簧、圓柱形螺旋彈簧實(shí)現(xiàn)了纖維增強(qiáng)塑料化,除具有明顯的防振和降噪效果外,還達(dá)到輕量化的目的。
車身
塑料在汽車車身上的應(yīng)用主要有三種模式。
1)外覆蓋件與結(jié)構(gòu)件全部采用塑料:主要用于高檔跑車,其骨架結(jié)構(gòu)件采用碳纖增強(qiáng)塑料,外覆蓋件采用玻纖增強(qiáng)塑料,成本很高。 
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