汽车用电器塑料发展及应用

来源:网络(转载) 作者:宫强 发表于:2011-12-07 10:53  点击:
【关健词】汽车;电器;塑料
塑料具有很好的理化性能、绝缘性能、耐老化性能,卓越的防腐蚀性能,良好的耐磨、耐洗刷性能,粘结结合性能以及特殊的防水和力学性能,逐渐被用于特殊场合,也被加工成各种多性能的汽车内外饰件和汽车电器外壳。塑料在汽车电器外壳上的应用,发展迅猛,前景可观。本文将

随着现代汽车工业不断发展,为了减轻车重以提高燃油经济性,为提高造型方案灵活性,完善结构,减少零件制造、加工费用和整车装配成本,塑料材料在汽车各个电器部件上的应用随之发展起来。50年代国际上就开始起步研究塑料材料在汽车电器上的应用和开发,上世纪60年代进入商品化生产,70年代就迅速发展成为一个产业,80年代初期建立起了强度高、质量轻的新型材料体系,到了90年代则向功能和结构塑料件的方向发展。1998年克莱斯勒公司生产了采用复合塑料车身和部分塑料电器外壳的概念车CCV,它大部分的塑材可再生利用,使塑材在汽车电器上得到更广泛的应用。目前,聚丙烯、聚苯乙烯系、聚跳胺、聚乙烯、聚氛醋、聚甲醛等特种工程塑料在汽车业中的应用逐渐显示出自身优势并且日趋普及。
  1 汽车用电器塑料主要特点
  高分子汽车材料具有环保、重量轻、外观效果好、理化性能优良、应用功能多、容易加工成型、可持续利用等优点,这些优点是以往传统材料不具备的。
  1.1 优点
  1.1.1 良好的加工性能
  高分子汽车材料有很好的加工性能。由于塑料材料具有很强可塑性并且与其它材料能够良好兼容结合,它可以利用各种不同的材料成分,借助各种现代化成型加工机械设备,通过挤出、压延、模塑、注塑、吹塑等方法加工,使之成为具有不同形状、不同颜色、不同性能、不同功能的汽车材料。例如,直接挤成管材,板材,型材,注射成各种造型的制品,压延成薄膜等。此外,可根据实际需要制成各种颜色,中空,放嵌件,有夹层的各种产品。还可根据不同要求进行二次甚至多次加工,例如挤出、压延、模塑、注塑、吹塑等形式加工之后,还可进行热熔、冷锯和复合加工。
  1.1.2 重量轻
  塑料材料具有重量轻的优势,它的平均比重只占普通钢材的15%~20%,比一般木材还要轻。塑料在汽车中的使用可以减去大量的车体自重。这一突出特点对对大型客车和高档大型轿车的生产和使用尤为重要——减轻负荷可提高燃油经济性。例如,CFRP是由碳纤维和环氧树脂制成的复合材料,它强度高,密度仅为钢材的1/5,耐磨性好,热胀系数小,现在广泛用于汽车的电器部件。
  1.1.3 节能和环保
  由于塑料加工成型快速、方便,可节省大量人工,降低生产成本。而制造塑料汽车零件所需能源要远远少于使用钢铁、动物皮等材料加工同等数量和功能的零件所使用的材料。它的这种对天然材料的可替代性,在保护森林和石油资源等自然资源、保护生态环境等方面都具有非常重要的积极意义。同时,绝大多数汽车用塑材都属于热塑性材料,废旧料可以方便地回收,甚至直接再利用,从而使汽车用塑材走上了可循环使用、可持续加工的环保生产道路。
  但是塑料汽车材料的特性中也存在一些不如传统材料的特点,比如它的刚性,耐老化性能,耐热性,可燃烧性,表面耐刻划性和抗冻性都相对较差。
  1.2 缺点
  1.2.1 刚性差
  汽车塑材虽然具有较好的可塑性,但是它的刚性差,抗变形能力不如传统材料。所以不能应用于有较大承载力要求或作为主要受力的结构件。
  1.2.2 耐热性和抗冻性差
  大部分热塑性汽车用塑材的工作温度都低于80℃,如果超过该温度则会发生热变形而无法保持原有的形状和结构,同时,其性能也会改变。所以,耐高温性能差是汽车塑料材料的一个主要缺点。
  此外,塑料件在低温使用时,受到冲击力后易被破坏,这种冷脆性使很多塑料材料在低温环境下的应用受到限制。目前,这一缺点可以通过在原料中加入一些其它材料或者添加剂进行配方组合的方法改善其低温下的抗冲击性能。
  1.2.3 可燃烧性
  与传统的钢材相比,塑料材料的另一个缺点就是可燃烧性。这是近年来塑料行业开发和生产过程中最受关注的重要问题之一,同时也是很多场合中不能够使用塑料材料的主要原因。塑料材料分为可燃和不可燃两类,在配方中加入阻燃剂和不可燃烧的填充性改性物,对原有塑料材料进行改性,使之成为阻燃或者不可燃的塑料。
  2 塑料材料在汽车电器方面的应用开发
  汽车材料应用领域中,继木材和钢材之后,塑料材料作为新型材料,以其轻巧强韧的天然优势加上开发者的研究成果,被广泛应用在汽车内饰和汽车电器外壳的开发中。今后10年,塑料材料将步入快速发展阶段,并且在汽车电器外壳的应用领域将不断扩大:
  2.1 纳米复合材料在汽车电器方面的应用
  热塑性聚烯烃纳米复合材料的优点是质轻、尺寸稳定性较高,低温下抗冲击性能好。美国通用汽车公司使用该材料生产的仪表盘和部分汽车电器外壳硬度高、低温下抗冲击性好,并且易于回收。纳米粒子的应用,不仅改善聚合物强度,刚性和韧性,而且还有利于提高透光性、阻隔性、耐热性以及防紫外线性能等,加之其加工简便,聚合物纳米复合材料在汽车电器市场中前景十分广阔。
  2.2 纤维增强热塑性塑料在汽车电器方面的应用
  长纤维的增强热塑性塑料是一种新型的轻质高强度结构材料,价廉、质轻、易于回收、可重复利用的特点,使它在汽车电器上的使用逐渐普及。例如,使用亚麻增强聚丙烯来制作汽车电器外壳,这种材料拉伸强度甚至高于钢材,其刚度不低于各种玻纤增强型材料,其制件也更易于回收。此外,使用天然纤维如亚麻和剑麻等增强塑料制造的汽车电器外壳,也已在汽车行业得到认可。
  2.3 开发其他汽车电器塑料功能件
  在基本聚合物中加入电导性填料——复合型电导性塑料,以及本身具有电导性的高分子化合物,可供有电导性需求的汽车电器选用和生产。
  国外许多汽车厂用泡沫聚氨酯制造汽车用电器外壳,不仅能够减轻重量、提高强度,同时具有很好的吸声性以及安全性。
  聚丙烯以其低廉的价格,在汽车行业中得到广泛应用。目前的汽车市场不仅用聚丙烯替代ABS,还有些车型的内饰件和电器外壳全部使用聚丙烯。目前我国使用聚丙烯材料生产的仪表板和汽车电器外壳分为硬质和软质两种。硬质一般为改性的聚丙烯,采用注塑成型,在大多数经济型车上使用。软质则为聚氨酯发泡成型,用于中高档轿车。
  3 汽车电器塑料材料的量产
  近年来,我国的汽车塑料制品相关生产企业积极引进外资和先进的技术与加工设备,对企业进行相应的技术改造,保证了汽车电器塑料制品的优质生产和本地化生产的顺利进行。这一举措不仅可以降低汽车电器的生产成本,还可及时了解塑材在国外汽车行业的应用及发展趋势,同时根据现有实际情况合理选材,优化设计,对材料,工艺和设备等进行及时升级,并进行关键的技术储备。然而在我国,汽车电器外壳在批量生产过程中尚有不少需要注意和改进的地方。 (责任编辑:南粤论文中心)转贴于南粤论文中心: http://www.nylw.net(南粤论文中心__代写代发论文_毕业论文带写_广州职称论文代发_广州论文网)

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