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车用聚丙烯材料性能分析与典型应用

发布日期: 2017/10/19 15:28:27浏览次数: : 1105 新闻编辑:
塑料是乘用类汽车常用的非金属材料之一爱游戏平台安装包,在中级轿车爱游戏平台安装包,塑料的用量已经占到整车质量的12%到15%。在车用塑料中爱游戏平台安装包,聚丙烯是发展较快,应用比例较大,使用频次较高的塑料之一爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包。以某款主流中级轿车拆解手册数据为例爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,聚丙烯类材料约占整车塑料选用频次的29%爱游戏平台安装包,聚丙烯类材料约占整车塑料用量比例的48%。因此,进行聚丙烯类材料性能分析及典型应用案例研究爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,对汽车零部件原材料开发具有现实意义爱游戏平台安装包。  

聚丙烯材料性能分析与典型应用

聚丙烯(PP)树脂是由丙烯单体聚合而成的非极性的结晶类塑料。PP具有价格低廉爱游戏平台安装包、密度较小爱游戏平台安装包、容易加工和重复利用等优点;但PP具有成型收缩率大爱游戏平台安装包、低温脆性大爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、易老化等缺点爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包。所以,通常采用物理或化学改性技术,添加滑石粉填充物爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、玻纤等增强材料、抗光/热氧老化剂等助剂,提高聚丙烯材料的综合性能爱游戏平台安装包,以满足汽车部件性能要求。

汽车用聚丙烯材料种类爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、特点及典型部件

汽车上除少量部件采用纯PP树脂加工外,大部分部件皆采用改性PP材料进行加工。北汽福田车型选材推荐部件爱游戏平台安装包,如表1所示爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包。
表1 乘车车用聚丙烯材料及典型应用部位

传统改性聚丙烯主要用于汽车大部件有保险杠爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、仪表板护板爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、门板爱游戏平台安装包、立柱等部件爱游戏平台安装包,长玻纤聚丙烯主要用在大部件汽车前端?爱游戏平台安装包??、仪表板骨架爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包。这几个大部件PP用量爱游戏平台安装包,约占全车PP用量的一半,因此材料性能要求具有代表性爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包。

从改性聚丙烯材料在相关部件的应用现状及发展趋势进行阐述

(1)PP EPDM-TD类材料在保险杠外饰件的应用分析
针对前后保险杠本体的改性聚丙烯材料爱游戏平台安装包,行业已进行了大量的研究爱游戏平台安装包,改性PP保险杠具有成本低爱游戏平台安装包、质量轻爱游戏平台安装包、易涂装爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、可循环使用等优点。目前爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,北汽福田乘用车保险杠本体选材,主要采用PP EPDM-TD10或PP EPDMTD20两种改性聚丙烯材料爱游戏平台安装包。通过添加10—20份的滑石粉爱游戏平台安装包,即可保证材料收缩率和部件尺寸稳定;通过EPDM或POE弹性体增韧爱游戏平台安装包,又可保证部件有良好的低温冲击性。
随着汽车轻量化的关注度日益提升,轻量化设计对塑料材料应用提出了大量的新要求。保险杠可通过设计壁厚减薄而降重,这样对熔融指数要求越来越高、对材料强度要求也提高;随着降低成本压力爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、环保要求日益严峻爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,免喷涂保险杠应运而生爱游戏平台安装包,这对改性聚丙烯材料表面质量爱游戏平台安装包,如耐划伤性,等提出更高的要求爱游戏平台安装包。
(2)改性PP在内饰件上的应用分析
汽车内饰件采用改性PP材料制作的大部件有仪表板爱游戏平台安装包、门板爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、立柱饰板等部件爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包。针对仪表板本体及下护板爱游戏平台安装包、门板本体爱游戏平台安装包、立柱饰板等部件用改性聚丙烯材料爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,行业已进行了大量的研究爱游戏平台安装包。新车型开发中,部件选材更多地结合车型定位爱游戏平台安装包、成本、法规爱游戏平台安装包、性能等综合因素而定。比如爱游戏平台安装包,A级车(入门级乘用车)爱游戏平台安装包、B级车(中级乘用车),由于目标客户及整车成本压力爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、轻量化要求等爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,对零部件用材选材存在一定的差异。A级乘用类车型注重内饰件的经济性爱游戏平台安装包,比如:一般多采用硬质仪表板爱游戏平台安装包、硬质门板、硬质立柱爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,其表面一般没有或有很少采用面料或皮革进行装饰。
因此爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,塑料件的耐热氧老化爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、耐光老化爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、耐刮擦性爱游戏平台安装包、抗白痕性爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、抗发粘性等性能爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,基本由改性PP塑料粒子相关性能决定爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包。以硬质仪表板选材为例爱游戏平台安装包,材料以PP EPDM-TD20为主;力学性能方面,关注高模量高刚性高抗冲性;关键力学指标:拉伸强度≧20MPa爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,模量≧1800MPa爱游戏平台安装包,缺口冲击≧20kJ/m2。以门板本体和立柱饰板选材为例爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,材料一般为PP EPDM-TD20;高刚性中等模量中等冲击性能爱游戏平台安装包,关键力学指标:拉伸强度≧20MPa爱游戏平台安装包,模量≧1400MPa爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,缺口冲击≧10kJ/m2爱游戏平台安装包。B级乘用类车型注重内饰件的装饰性爱游戏平台安装包,因此在仪表板骨架爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、门板爱游戏平台安装包、立柱饰板表面多加上面料或皮革装饰件。
同时爱游戏平台安装包,总成性能的提升,需要(力学等)性能更加优越的材料;随着轻量化要求爱游戏平台安装包,部件轻量化设计需要更加轻质的材料。比如:软质仪表板骨架选材爱游戏平台安装包,材料则以PP-LGF20为主;主要力学性能突出高模量高刚性,关键力学指标:拉伸强度≧40MPa爱游戏平台安装包,模量≧4000MPa,缺口冲击≧10kJ/m2爱游戏平台安装包。以门板本体或立柱饰板选材爱游戏平台安装包,主选材料则为PP/PE-TD16爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,或者PP/PE合金(根据需要可加入5—8份的滑石粉爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,以调节材料收缩率)爱游戏平台安装包。
随着对车内空气质量要求的提高爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,对车内塑料饰件散发特性也越来越严。内饰件散发特性包括气味性爱游戏平台安装包、甲醛含量爱游戏平台安装包、冷凝组分爱游戏平台安装包、总碳含量爱游戏平台安装包。目前,汽车厂对改性粒子管控,主要参照德系VDA标准:比如气味≦3级爱游戏平台安装包,甲醛≦10g/kg爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,冷凝组分≦2mg爱游戏平台安装包,总碳含量≦50μgC/g爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包。在项目中,我们曾遇到改性PP粒子气味检测性合格,但塑料件气味性超标的案例。经过产业链跟踪分析爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,发现在注塑时,一方面喷了过量的脱模剂引入杂味,另一方面注塑温度过高爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,导致材料部分分解产生异味;最终出现改性PP粒子气味性合格爱游戏平台安装包,但最终塑料件气味不合格的情况爱游戏平台安装包。
因此,要解决塑料件的气味性,往往需要汽车厂爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、零部件企业爱游戏平台安装包、原材料商三方共同努力。除散发特性之外爱游戏平台安装包,塑料件的耐热氧老化爱游戏平台安装包、耐光氧老化爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、耐刮擦性、抗白痕性爱游戏平台安装包、抗发粘性等都属于材料认可时重点关注项目爱游戏平台安装包。比如爱游戏平台安装包,在汽车厂材料实验,针对PP进行的150℃耐热氧老化测试,更多地是评价材料本身在长期使用条件下的可靠性爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包。这需要在改性聚丙烯材料配方设计和加工过程前爱游戏平台安装包,充分考虑最终制品性能要求。
(3)PP-LGF在前端??樯系炔考挠τ梅治?/strong>
对PP-LGF(长玻纤增强聚丙烯)材料的研究与应用,是近年来的热点之一爱游戏平台安装包。PP-LGF材料中爱游戏平台安装包,玻璃纤维长度一般可达15mm到30mm,形成三维交叉结构爱游戏平台安装包。结构决定性能,因此PP-LGF相比普通4—7mm短玻纤材料具有更高的强度爱游戏平台安装包、刚性爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、韧性等优势爱游戏平台安装包。对于汽车前端???,采用PP-LGF30材料爱游戏平台安装包,可将散热器爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、喇叭、冷凝器、托架等前端部件组合成一个整体;相比金属件耐腐蚀、密度小、重量轻爱游戏平台安装包,减重约30%;相比玻纤尼龙爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,有明显的成本优势。
随着汽车轻量化的研究与应用爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,“以塑代钢”爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、“以轻代重”都给PP-LGF材料提供了广阔的发展空间。比如爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,李菁华等人研究了PP-LGF取代金属制造脚踏板的可行性;杨宇威研究了PP-LGF取代PA66-GF30制造车门拉手底座的可行性爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,以及取代PBT-GF30制造雾灯壳体的可行性;李志虎等人研究了PP-LGF取代PA-GF在换挡机构的应用研究爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包。其它汽车部件,比如车门板集成陌蜗菲教ò沧鞍??榘蜗菲教ò沧鞍蜗菲教ò沧鞍?、车顶窗框架/压条爱游戏平台安装包、保险杠爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、汽车行李架、汽车蓄电池外壳/托架爱游戏平台安装包、轿车座椅骨架爱游戏平台安装包、齿轮箱外壳爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、汽车外饰镜框架爱游戏平台安装包、汽车雨刷器支架等爱游戏平台安装包,都可选用PP-LGF材料代替金属和尼龙材料爱游戏平台安装包。

结论

改性聚丙烯根据汽车部件性能要求爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包,可分为增韧类、矿物填充类爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包、玻纤增强类、聚丙烯/聚乙烯合金等;汽车塑料件的关注要点爱游戏平台安装包,可转化成改性聚丙烯材料特征爱游戏平台安装包爱游戏平台安装包。需结合配方设计爱游戏平台安装包、加工工艺爱游戏平台安装包、后处理工艺等综合考虑,来满足汽车塑料件性能要求;随着对乘用车空气质量要求的提高,低气味聚丙烯类内饰材料的开发与应用是今后重点发展方向之一;随着汽车轻量化爱游戏平台安装包,改性聚丙烯材料将进一步拓展应用,长玻纤增强聚丙烯代替金属、玻纤尼龙材料具有明显的减重降本优势爱游戏平台安装包。
爱游戏平台安装包
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