塑料在汽車工業中的運用范文

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摘要：當前，隨著汽車保有量逐年增加，汽車能源消耗與尾氣排放問題越來越突出。因此在汽車制造與使用過程中節能減排的要求也越來越迫切。使用輕量化的材料對節能減排起著非常重要的作用，塑料具有輕質、環保、易于成型加工的特性。因此增加塑料在汽車中的使用量是汽車減重的關鍵，減輕汽車重量同時也是降低汽車排放，提高燃油效率最有效措施之一。

關鍵詞：塑料；汽車工業；能源消耗

塑料是汽車中應用最廣泛的輕質材料，“以塑代鋼”已經成為汽車汽車工業的發展趨勢，塑料應用從最初的內、外飾件擴展到現在的汽車結構件、功能件等部件。

1通用塑料在汽車中的應用

塑料按照應用范圍分為通用塑料、工程塑料、特種工程塑料。通用塑料具有產量高、價格低、用途廣泛的特點，占汽車塑料用量的60%以上，其主要應用的是聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）和ABS。

1.1聚乙烯（PE）

PE具有優良的耐化學腐蝕性、優良的電絕緣性和較高的韌性及耐低溫性的特點。常用聚乙烯有高密度聚乙烯（HDPE）、低密度聚乙烯（LDPE）、線性低密度聚乙烯（LLDPE）。三者當中HDPE有較好的熱性能和機械性能，常用于生產管材、中空容器、注塑制品等。汽車中的水箱、油箱等一般是用HDPE經過吹塑制成的。HDPE油箱的韌性和強度比金屬油箱更好，由于制造過程是吹塑一體成型無縫隙，不會漏油，在發生碰撞或摩擦時不容易產生火花，因此作為油箱更安全，而且箱體比金屬更輕、形狀可塑性更強。因此目前大部分汽車用HDPE油箱替代金屬油箱。LDPE和LLDPE具有較好的柔韌性更適合制造膜類產品，在汽車中的電線電纜以及包裝物中應用較多。

1.2聚丙烯（PP）

PP有著價格低廉、密度小、硬度高的特點，其拉伸強度、屈服強度、硬度以及耐熱溫度均優于PE。而且材料易于成型加工。PP可分為均聚PP（PP-H）和共聚PP（PP-R及PP-B），均聚PP強度高但韌性較差，共聚PP由于在PP分子鏈中引入乙烯所以材料韌性較均聚PP明顯增加，但強度不如均聚PP。PP具有低溫脆性、收縮較大的缺點。在汽車中應用一般通過與其它材料共混改性來提高材料性能，改性方法主要有填充、增韌、增強、耐候等，經過改性后可以提高PP的強度、韌性、成型加工性、尺寸穩定性等特性，改性后PP可以達到工程塑料的性能，在汽車內、外飾中應用非常廣泛是用量最大的塑料。

1.3丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）

ABS具有較高的沖擊韌性、高剛性和耐低溫性、機械強度和電氣性能優良。ABS具有較低的成型收縮率（0.5%左右），所以材料成型尺寸穩定性好，可做精密度較高的產品，由于其特殊的化學性能材料容易進行涂裝、著色，還可以進行噴涂、電鍍，是最適合電鍍的塑料品種。ABS的耐熱性較差，遇高溫易軟化，維卡軟化點85℃左右，汽車使用過程中環境溫度會超過85℃，因此一般汽車中使用的ABS通常是經過耐熱改性后的ABS或者使用PC與ABS共混制成PC/ABS合金產品。耐熱ABS維卡軟化點可達95℃以上，有些甚至可達110℃。ABS類產品用于外飾中的格柵、內飾中有需要涂裝類的產品中。

2工程塑料在汽車中的應用

工程塑料是指能承受一定的外力作用，并有良好的機械性能和尺寸穩定性，在高、低溫下仍能保持其優良性能，可以作為工程結構和工業零件的塑料。汽車中常用的工廠塑料有：聚碳酸酯（PC）、聚酰胺（PA）、聚甲醛（POM）。

2.1聚碳酸酯（PC）

PC機械性能優良，其沖擊強度和剛性都較為突出，是典型的既強又韌的材料，能在-60-100℃仍能保持較高的機械強度，長期工作溫度可達120℃。材料收縮率為0.5%左右，制品尺寸穩定性好，還具有優良的電絕緣性，材料較難點燃，離火自熄。由于PC有較高的透明度，在汽車照明系統中應用較為廣泛，目前通用、福特、日產等汽車中的前照燈外殼均采用PC生產。PC與其它塑料共混制成的PC合金在汽車中也有較多的應用，常見的PC合金有：PC/ABS、PC/PBT、PC/ASA等，這些合金既具有PC的高強度高耐熱又具有其它材料的優點，在汽車內、外飾中有較多的應用。近年來利用PC來制造汽車車窗和車身部件的研究也較為活躍。

2.2聚酰胺（PA）

PA俗稱尼龍是性能優良應用廣泛的工程塑料，PA的種類很多，有PA6、PA66、PA610、PA1010以及近年開發的半芳香族尼龍PA6T、PA9T和特種尼龍等很多品種。PA具有優良的力學性能，拉伸強度、剛性、沖擊韌性較好，還具有自潤滑性，有優良的耐摩擦性。PA具有良好的化學穩定性，對汽油、潤滑油具有優異的抵抗性，見表2。尼龍有較強的吸水性，最高能從潮濕空氣中吸收5%以上的水分，尼龍吸水產生增塑效應，導致體積膨脹、強度下降韌性增加。有些尼龍制品生產后往往通過水煮來減少產品脆性增加尺寸穩定性，但因為吸水產品在高溫季節和低溫季節性能差別巨大，在使用尼龍材料時尤其要注意材料吸水對產品造成的影響。尼龍作為結構性材料對其強度、耐熱性、耐寒性提出更高的要求，因此針對某一應用領域通過改性來提高材料性能，擴大產品應用領域。尼龍改性主要有添加玻璃纖維增加改性、增韌改性以及阻燃改性。玻璃纖維能大幅度提高尼龍的性能，添加30%的玻璃纖維PA6的模量可以從2500MPa上升到10000MPa以上，長期使用溫度從80℃提高到140℃。可以替代金屬材料使用。應用進氣歧管、發動機裝飾蓋、散熱風扇、電氣外殼等部件。

2.3聚甲醛（POM）

熱塑性結晶聚合物，被譽為“超鋼”或者“賽鋼”，五大通用工程塑料之一，白色粉末狀或顆狀固體，表面光滑且有光澤和滑膩感，硬而致密，呈半透明或不透明，POM有均聚和共聚之分。均聚POM的密度、結晶度、熔點都高，力學性能較好，熱變形溫度高，但不易加工，熱穩定性差，加工溫度范圍窄（約10℃），對酸堿穩定性略低；力學性能隨溫度變化小。共聚甲醛密度、結晶度、熔點、強度和熱變形溫度都較均聚POM低，但其熱穩定性好，有較高的連續使用溫度，不易分解，加工溫度范圍寬（約50℃），對酸堿穩定性較好，韌性高，耐候性能較好。POM表面硬度高，具有較高的磨蝕阻力和較低的摩擦系數，還具有自潤滑性能，這些特性是用以生產齒輪和減磨軸承材料所不可缺少的性能，POM做齒輪和耐磨材料有著重要的優勢。在汽車上用于輸油管、泵、動力閥、軸承、齒輪、軸套、電氣開關等部件。

3特種工程塑料在汽車中的應用

特種工程塑料是指綜合性能更高、性能更好，長期使用溫度在150℃以上的工程塑料，特種工程塑料主要包括聚苯硫醚（PPS）、聚酰亞胺（PI）、聚砜（PSF）、液晶聚合物（LCP）、含氟聚合物等，特種工程塑料種類多，性能優異但價格昂貴。最初主要用于高科技領域、軍事和航空工業中。特種工程塑料與普通工程塑料相比，特種工程塑料使用溫度更高，普通工程塑料最高使用溫度一般在100℃左右，而特種工程塑料很多品種能在200℃以上的高溫條件下使用；特種工程塑料比一般工程塑料的強度更高，用玻纖增強的特種工程塑料可以達到與金屬相當的強度。有些部件在工作時溫度會超過200℃，普通工程塑料材料由于使用溫度較低而無法使用，就需要使用這些能耐高溫的特種工程塑料了。特種工程塑料在汽車中主要用于制造功能件，如用PPS制造發電機和發動機上的點刷、電刷托架、汽車上的點火器、加熱器、離合器、齒輪箱排氣系統等部件。

4結語

不同種類的塑料性能差別很大，各種塑料都有其獨特的用途，在選用塑料種類時首先了解不同塑料的特性，然后根據塑料使用環境進行選擇，在選用塑料時要遵循經濟適用的原則，選擇合適、價格便宜的塑料。

作者：韓琛 單位：寧波一彬電子科技股份有限公司