汽车用塑料专题

汽车用塑料专题

编者按：随着低碳经济的发展，节能、降耗已成为汽车工业发展所面临的巨大挑战，人们对汽车轻量化、低油耗、安全性能等要求不断提高，质轻、耐腐蚀、减振、成型加工方便的塑料正越来越多地应用于汽车工业，其应用部件已由普通装饰件发展到结构件、功能件，而使用的塑料种类也由通用塑料扩展到强度高、冲击性能好的高性能增强工程塑料。在过去的几十年中，汽车的塑料用量不断增加。在未来的几年里，我国汽车用塑料的用量还将大幅上升。据预测，到2015年，我国汽车工业的塑料需求量将达350多万吨，到2020年，这一数字有望接近600万吨。目前，国内外都非常重视汽车用塑料的研发，现已推出多种综合性能优良的塑料品种供汽车工业使用。但我国的汽车用塑料还存在许多问题，如汽车专用塑料牌号少、产品性能不能满足选材要求等。论坛里面的汽车用塑料板块已经有很多坛友对其进行了深入讨论，本期推出汽车用塑料专题，对塑料在汽车零部件中的应用问题提供一些解决方案，供读者参考。我刊今后将不定期将“中塑互联，http：／／bbs.ourplas.cn”上优秀的帖子整理刊发，敬请读者关注。

问：汽车大部件上经常出现虎皮纹现象，除了改变配方和调整注塑工艺外，有哪些方法可以在挤出加工过程中进行调整和改善？有资料认为虎皮纹的成因主要是弹性体的卷曲伸展造成的，那么能否考虑尽可能将弹性体打散成微球然后再分散到聚丙烯（PP）基材中去？

答：宏观性地将弹性体打散并分散在另一基体里，这是非常容易做到的。而弹性体的“分子卷曲伸展”属于微观范畴内，不可能实现打碎分散。如果能将弹性体的分子链等结构打散破坏，则它就不是弹性体了，也不能发挥其应有的作用了。

可能的原因及解决方案为：

（1）这种现象与挤出过程中的“鲨鱼皮”现象类似，是由于熔体的拉伸黏度较大造成的，应降低熔体的黏度，并尽量减小分子的内应力；

（2）流动痕迹造成的，降低注射速度或添加合适的助剂可减少这种现象；

（3）模具设计不合理及材料的流动性有偏差。当熔体通过浇口充入型腔时，一部分已经冷却固化，而另一部分还在继续充模，两者的时间差比较长，从而造成虎皮纹，应选择流动速率相近的基体，弹性体也要选择高流动性的；浇口的合理设计以及材料的流动性好通常能够加快充模速度，解决虎皮纹的发生；在工艺上，应该采取高压、高速度以及提高熔体温度等方法来解决；

（4）可能是聚合物加工时层流的原因；

（5）在一个多浇口大型汽车部件的注塑中，由于不同浇口开闭的时间、顺序不同，会造成虎皮纹，调整工艺后可解决，有时配方原因也可以引起虎皮纹；

（6）可能是填充粉中碳酸钙成分较多，在注塑时分解造成的；

（7）调整造粒工艺可减少此现象的发生。

（问题和解决方案来自“中塑互联，http：／／bbs.ourplas.cn”网友zsq6、shen－ok、无悔、jesse10、huangyong195、passion、庄主夫人、tyt－999、xtutxr、hao123等）

问：发泡PP用作汽车内饰，制件较大时，应注射成型还是模塑成型？

答：（1）要看制品的尺寸精度是否有要求。注塑制品的精度要高一些，但如果是全发泡制品，采用注塑工艺比较困难，微发泡制品的注塑效率较高；

（2）注塑和模塑成型都可以，发泡材料用模塑成型较好；

（3）挤出造粒时温度要求高、范围小，要做到挤出时不发泡而注塑时在高温下发泡成型。

（问题和解决方案来自“中塑互联，http：／／bbs.ourplas.cn”网友小雨康桥、jinwoocheol、polygfz、ikonos、pepp－nj、zhihualiao99、hao123、zsachy等）

问：做无缝气囊仪表板时，仪表板（用的是填充PP材料）与装气囊的TPO材料的盒子焊接不牢，在低温爆破时出现剥离，请问有什么方法能改善一下TPO与PP的焊接问题？采用的是热熔焊接。

答：提供以下方法供参考：

（1）熔融焊接需要掌握好温度；

（2）多添加些橡胶，降低熔融温度；

（3）在PP中可以添加一些巴塞尔的TPO弹性体材料，与PP的相容性好，可以增加焊接性能。

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问：目前，汽车前端框架的主体是金属件配合塑料的框架，塑料框架部分所用的原料从设计角度看，有许多选择，如PP／LGF系列（20%～30%GF），PA6／GF30，短玻纤PP／GF30～40。请问汽车前端塑料框架如何选材？长玻纤PP、短玻纤PP，GF增强PA各有什么优缺点？

答：从实际应用出发，PP／LGF20～30较合适。

汽车前端框架的选材主要从以下几个方面考虑：

（1）骨架要有一定的力学强度与耐冲击强度。PP／LGF的力学性能比短玻纤增韧的力学性能要好得多，特别是其耐冲击性能要高得多，与短玻纤增强的PA强度接近；

（2）也有许多厂家使用短玻纤增强PP，如大众用的PP／GF10比较适合，但短玻纤增强PP有缺点，其力学强度有些差强人意，易碎；

（3）PP／GF模塑成型时，其力学性能非常好，高于短玻纤增强PA材料，但成型比较复杂，要进行二次加工，进行铣、切等工艺，加工费用较高；

（4）短玻纤增强PA材料的力学性能完全满足骨架的要求，但其成型后的吸水性、尺寸不稳定性会给以后的装配带来麻烦，像骨架这样大的部件会产生很大的尺寸变化，这是它最大的缺点，而且成本较高；

（5）最早期的骨架都是钢的，至今还有少部分车型在用，它的缺点是加工难、比重大；

（6）此外，也有用LFRT－30做固定保险杠的两端支架，叫保险杠骨架，保险杠固定在上面；

（7）具体应用实例方面，奥迪用的是PA6／GF30，与金属配合使用，强度很高；福特大量应用长玻纤增强材料，一汽大众也有部分应用。

PP／LGF基本上可综合这几款材料的优点，弥补了这些材料的缺点，将来会是骨架材料应用的发展方向。但目前需要解决的问题是：配套长玻纤增强热塑性材料开发出能成型大部件的注塑机及模具，以及长玻纤增强热塑性塑料的流动性差的问题。

（问题和解决方案来自“中塑互联，http：／／bbs.ourplas.cn”网友k815、jianhan0216、icelover520、高山流水等）

问：不同主机厂的改性PP仪表板材料的标准不同，如PP＋EPDM－MD10、PP＋EPDM－TD15、PP＋EPDM－TD20、PP＋EPDM－TD23、PP＋EPDM－TD25、PP＋EPDM－TD27等，熔体流动速率5～30g／10min不等，缺口冲击强度12～30kJ／m2不等，为什么标准会相差这么大？是否因为特定的结构类型对性能有特殊的要求（如硬质仪表板要求冲击强度高一些）？

答：汽车仪表板材料及性能的要求主要从以下几个方面考虑：

（1）与设计有关，而且与材料的使用位置有关。首先是结构设计，不同的结构会有不同的要求，如在手套箱位置要考虑冲击性能、韧性、开关寿命等。有时还要考虑空调、阳光的影响（如冷热交替、日晒等），还有耐划伤的要求（人和所带物品对车的损坏等）、气味、对TVOC的要求等。仪表板不同位置受热和使用条件是不同的，所以使用寿命也不同；

（2）车的品牌不一样，档次不一样，所用的材料也不一样。汽车上某个部件采用的材料并不统一，但对性能的要求是一样的，例如需要强度较高、韧性较好、耐磨或阻燃；

（3）先由主机厂对材料型号和性能提出要求，再由配套厂根据具体情况（如模具收缩率、产品结构等）对材料供应商提出具体要求；

（4）用微发泡塑料制作零部件可降低整车饰件的密度，对降低油耗也有帮助，但要保证良好的外观和强度，这就对技术含量要求较高，制作比较困难；

（5）仪表板是汽车的主要内饰件之一，目前普遍采用对PP进行橡胶增韧和无机填充增强的方法，使汽车仪表板用PP同时具有高刚性和高韧性，无机填料或增强材料有滑石粉、玻纤等。目前，使用的仪表板可分为硬质和软质仪表板。滑石粉改性PP主要用于成型硬质仪表板和软质仪表板的骨架。用共聚PP、EPDM等添加20～25份滑石粉、羟基硫酸镁，可制得低温韧性好、耐热、硬度高的PP共混物，其力学性能高、外观较好、加工流动性好，用于汽车仪表板PP专用料；中科化研所等采用均聚PP、共聚PP、30份滑石粉、增韧剂等得到了综合性能较理想的汽车仪表板PP专用料；

（6）采用共聚PP为主基础树脂，POE为增韧剂，滑石粉为主填料可制得性能符合要求的汽车仪表板专用料。将利用熔融接枝法制备的高分子型界面相容剂应用于PP与滑石粉的共混体系中，并在共混体系中加入增韧剂POE进行增韧，可使PP／滑石粉共混体系实现强韧化，与未添加相容剂的PP汽车仪表板专用料相比，其拉伸强度与冲击强度均有较大幅度的提高；

（7）仪表板要求具有高的冲击强度和韧性，采用EPDM含量较高的抗冲击改性的滑石粉增强PP，可用于轿车的仪表板，其表面品质良好，易成型加工。采取复合增强也是常用的方法，如碳酸钙／滑石粉复合增强PP，10%碳酸钙＋10%滑石粉复合增强PP的拉伸强度可达32MPa，弯曲强度可达45MPa，弯曲模量可达2.5GPa。

（问题和解决方案来自“中塑互联，http：／／bbs.ourplas.cn”网友tyt－999、scullh、kerrlee、wenyilang、guye、k815、rance84等）