隨著汽車工業(yè)化的快速發(fā)展,對汽車產(chǎn)品的要求越來越高。PP塑料成本低、產(chǎn)量大、密度小、資源豐富、性價(jià)比高、具有優(yōu)良的物理化學(xué)性質(zhì)、易于成型和回收,成為汽車用量最多的塑料之一。PP塑料產(chǎn)品的性能和外觀能夠滿足汽車工業(yè)日益發(fā)展的需要,尤其是其優(yōu)良的性價(jià)比及可開發(fā)性的優(yōu)勢決定了PP在汽車上的廣闊發(fā)展前景。特別是近幾年來,隨著PP的共聚合金、共混改性、礦物填充增強(qiáng)和動(dòng)態(tài)硫化等技術(shù)的發(fā)展,PP塑料的性能與汽車行業(yè)有了更大的匹配性。
1957年,汽車安全氣囊的發(fā)明給機(jī)動(dòng)車駕駛員及乘員增添了保護(hù)系數(shù),大大減少了車輛碰撞事故中人員的傷亡率。汽車安全氣囊袋對其使用的纖維材料要求很高,必須要符合強(qiáng)度高、熱穩(wěn)定性好、抗老化、吸收能量、涂層粘結(jié)性好,以及在極端氣候條件下(如高溫、嚴(yán)寒)仍能保持良好的功能性。氣囊織物材料的斷裂強(qiáng)度,斷裂伸長和抗積垢性也很重要,同時(shí)要求縫制成型的氣囊袋折疊體積小、易于裝入氣囊盒,而且氣囊織物必須柔軟,不易擦傷被保護(hù)乘原的面部。還有,由于氣囊織物高速展開時(shí)受到一定的熱負(fù)荷,它的熱穩(wěn)定性要好。由于氣囊袋的這些性能要求,至今廣泛用于織造氣囊織物的原料主要從尼龍纖維與聚酯纖維兩大類選擇。
VOC是非工業(yè)環(huán)境中常見的空氣污染物之一,車內(nèi)VOC主要來源于新能源汽車地毯、儀表板的塑料件、車頂氈、座椅和其他裝飾時(shí)使用的膠水等。常見VOC有苯、甲苯、乙苯、二甲苯、苯乙烯等。這些有害物質(zhì)容易引起機(jī)體免疫水平失調(diào)、中樞神經(jīng)系統(tǒng)受損,影響消化系統(tǒng),嚴(yán)重時(shí)可損傷肝臟和造血系統(tǒng),更甚至導(dǎo)致致癌及基因突變。而在新能源汽車中,由于其空間狹小、空氣流動(dòng)有限、有機(jī)材料較多,特別在高溫的情況下,有害物質(zhì)極易揮發(fā)出來,對人體產(chǎn)生極大的危害。
新能源汽車作為汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展愿景,一直以來被國家所重視。在2016年中國汽車工程學(xué)會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》中,明確表示,2020年新能源汽車銷量超過總銷量的7%(達(dá)到210萬輛),2025年超過15%(達(dá)到500萬輛),2030年超過40%(達(dá)到1500萬輛)。
塑料制品的彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量,對強(qiáng)烈撞擊有較大的緩沖作用,對車輛和乘客起到良好保護(hù)作用;塑料耐腐蝕性強(qiáng),局部受損不會腐蝕,而鋼材制作一旦漆面受損或先期防腐做的不好就容易生銹腐蝕,既影響了車體的美觀也會形成安全隱患;塑料可根據(jù)塑料的組織成分,通過添加不同的填料、增塑劑和硬化劑制出所需性能的塑料,改性塑料的機(jī)械強(qiáng)度及加工成型性能,以適應(yīng)車上不同部件的用途要求。可以說,塑料成就了新能源汽車的快速發(fā)展,同時(shí)新能源汽車的快速發(fā)展有為塑料打開了一個(gè)廣闊的市場。
PP作為四大通用塑料之一,具有優(yōu)良的綜合性能。具有優(yōu)良的綜合性能、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較好的成型加工性能和絕佳的性價(jià)比。但它也存在著強(qiáng)度、模量、硬度低,耐低溫沖擊強(qiáng)度差,易老化等缺點(diǎn)。因此,必須對其進(jìn)行改性以使其能夠適應(yīng)產(chǎn)品的需求。
汽車保險(xiǎn)杠是汽車重要的外飾件之一。在汽車發(fā)生碰撞時(shí)它起到吸收能量,減輕碰撞的安全作用。它是在改性PP制造的汽車部件中最具有代表性的塑料零件之一。在我國汽車行業(yè)規(guī)定汽車在時(shí)速40公里時(shí)發(fā)生撞擊時(shí),保險(xiǎn)杠不應(yīng)被破壞。這要求汽車保險(xiǎn)杠用PP材料具有耐沖擊,韌性好的特點(diǎn)。
隨著生活水平的不斷提高,人們對汽車的各個(gè)方面提出了更高的要求,由于性能要求更高,車輛內(nèi)部空間要求更寬敞,舒適,噪聲要求更低,外觀要去更時(shí)尚,視野要求更寬闊,座位要求更符合人體工程學(xué)設(shè)計(jì)。各大汽車制造商,設(shè)計(jì)車型的主要依據(jù)就是要滿足客戶的具體使用要求,除滿足高速,安全,能耗低,環(huán)保,而且價(jià)格便宜,要達(dá)到如此高的要求,在一起鋼鐵零件的地方使用塑料來替代是最明智的選擇。
用PA66制作的隔熱型材在實(shí)際過程中主要承受風(fēng)壓、內(nèi)外溫差形成的內(nèi)應(yīng)力、門窗的自重三方面的負(fù)荷,而反映到具體指標(biāo)上就是隔熱型才對縱向剪切強(qiáng)度和橫向抗拉強(qiáng)度兩個(gè)指標(biāo)。
隨著汽車工業(yè)的發(fā)展,汽車塑料制品已由普通裝飾件開始向結(jié)構(gòu)件、功能件方向發(fā)展。因而要求汽車用塑料材料向著強(qiáng)度更高、沖擊性更好。超高流動(dòng)的符合材料和塑料合金方向發(fā)展。在車用塑料零部件成型領(lǐng)域,最常用的成型方法是注塑成型,這就要求材料具有足夠好的成型流動(dòng)性,滿足制品復(fù)雜結(jié)構(gòu)和薄壁化的要求。
近年來,能源和環(huán)境兩大問題日益凸顯,成為汽車工業(yè)發(fā)展所必須考慮的因素。在眾多節(jié)能降耗的措施中,汽車的輕量化則是目前最受關(guān)注的有效措施之一。汽車行駛時(shí),總能耗的絕大部分都消耗于克服自身慣性質(zhì)量方面,即如果車輛的自重減少,油耗則會減少,同時(shí)排放污染量也可以得以降低。要實(shí)現(xiàn)汽車輕量化,除了優(yōu)化汽車的結(jié)構(gòu)和工藝外,更為直接和有效的方法就是采用新型輕質(zhì)材料替代傳統(tǒng)的重質(zhì)材料,如工程塑膠、鋁、鎂等輕合金、陶瓷材料、復(fù)合材料等,通過合理的工程手段減少其用量,增加其它輕質(zhì)材料的用量,則汽車輕量化的潛力還非常大,前景廣闊。
尼龍有被稱為聚酰胺,簡稱是PA,是一系列分子主鏈上含有重復(fù)氨酰基團(tuán)的熱塑性樹脂的總稱,根據(jù)分子主鏈的不同可分為脂肪族尼龍、脂肪-芳香族尼龍和芳香族尼龍。在這中間脂肪族尼龍品種最多,產(chǎn)量最大,應(yīng)用最為廣泛,其命名由合成單體具體的碳原子數(shù)來確定。作為最重要的通用工程塑料產(chǎn)品,尼龍的銷量和產(chǎn)量一直占據(jù)工程塑料的重要位置。在尼龍材料的各種應(yīng)用中,汽車用尼龍材料是非常重要的領(lǐng)域。
PA66是尼龍系列產(chǎn)品中開發(fā)最早、產(chǎn)量最大、應(yīng)用最廣泛的品種之一,具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐化學(xué)藥品性、耐磨性、但干態(tài)和低溫沖擊強(qiáng)度低、對溫度敏感和較高吸濕性導(dǎo)致尺寸穩(wěn)定性差。這就使其應(yīng)用范圍內(nèi)受到了一定的限制。為了擴(kuò)大其應(yīng)用領(lǐng)域,并更好地滿足對使用性能的要求,人們采用多種方法對PA66進(jìn)行改性,如PA66加玻纖、PA66加碳纖、PA66加石墨纖維等,這些都可以顯著提高PA66的強(qiáng)度、模量和尺寸穩(wěn)定性。
增加改性塑料在汽車中的用量可以降低整車成本、重量,并達(dá)到節(jié)能效果。改性塑料在汽車中的應(yīng)用有:踏板、遮陽板、置物架、風(fēng)扇、雨刷、空調(diào)殼、保險(xiǎn)杠、保險(xiǎn)帶夾等汽車內(nèi)飾、汽車外飾、汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊、空調(diào)系統(tǒng)及照明系統(tǒng)等。
汽車外飾是汽車車身的重要組成部分,工程塑料因?yàn)榧庸ば詢?yōu)良、使用性能優(yōu)異及降低成本,實(shí)現(xiàn)輕量化等一系列的優(yōu)勢,正越來越多地代替金屬應(yīng)用于汽車零部件的制造中,其中很大的一部分應(yīng)用于汽車的外飾上。
聚丙烯(PP)是汽車上應(yīng)用量最大的塑料品種之一,由于其原料來源豐富,價(jià)格便宜,性能優(yōu)良,用途廣泛,因此被大規(guī)模地在汽車行業(yè)中使用。尤其是在汽車的外飾件方面應(yīng)用量增長迅速。截止2008年,世界每年在汽車領(lǐng)域的聚丙烯消費(fèi)量約在45萬噸左右。95%的歐洲汽車的前后保險(xiǎn)杠是以聚丙烯為原料制造的,當(dāng)然這還不包括門防擦條、前后車輪口、前進(jìn)氣格柵等汽車外飾零件。
近年來開發(fā)的高性能工程塑料在汽車上的應(yīng)用愈來愈廣泛。改性塑料已經(jīng)成為了汽車輕量化的重要材料,廣泛應(yīng)用于汽車外飾件、汽車內(nèi)飾件、發(fā)動(dòng)機(jī)周邊系統(tǒng)、照明系統(tǒng)等。
截止2013年,歐洲平均每輛車用材料中塑料占10%(重量分?jǐn)?shù)),塑料在汽車用量穩(wěn)步增長,2013年每輛車用塑料130KG左右,先進(jìn)車型用量更多,如BMW公司的328i型轎車每輛用塑料152KG,占汽車總重的12.8%,其中PA為22.8KG。美國每年用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)室的PA已超過5.67噸,(大部分為玻纖和無機(jī)填充牌號)。據(jù)巴斯夫公司的報(bào)道,2013年前后每年汽車用PA配混料消費(fèi)為80萬噸左右。
近十年來隨著科技進(jìn)步,塑料在汽車上的應(yīng)用獲得了巨大的發(fā)展,已由普通的裝飾用途,發(fā)展至制造結(jié)構(gòu)性及功能性的部件,其應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)展到整車的各大總成系統(tǒng),零件數(shù)量已超過整車數(shù)量的10%。而在汽車用諸多塑料品種中,各類PP(聚丙烯)材料在汽車上的開發(fā)與應(yīng)用,一直是汽車工業(yè)和塑料工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。通過各種改性加工手段可以獲得滿足各種汽車部件不同功能要求的改性PP材料,加之其優(yōu)異的性能價(jià)格比,使各種增韌、填充、增強(qiáng)PP材料在汽車各大總成系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用,并且不斷有一些新的技術(shù)及應(yīng)用正在或即將問世。目前,發(fā)達(dá)汽車工業(yè)國單車PP材料的用量達(dá)到了40KG左右,占整車塑料應(yīng)用量的1/3,成為汽車上所有塑料中用量最大的品種。
近十年來隨著科技進(jìn)步,聚丙烯在汽車上的應(yīng)用獲得了巨大的發(fā)展,已由普通的裝飾用途,發(fā)展至制造結(jié)構(gòu)性及功能性的部件,其應(yīng)用領(lǐng)域已擴(kuò)展到整車的各大總成系統(tǒng),截止2008年零件數(shù)量已超過整車數(shù)量的10%。而在汽車用諸多塑料品種中,各類PP(聚丙烯)材料在汽車上的開發(fā)與應(yīng)用,一直是汽車工業(yè)和塑料工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。通過各種改性加工手段可以獲得滿足各種汽車部件不同功能要求的改性PP材料,加之其優(yōu)異的性能價(jià)格比,使各種增韌、填充、增強(qiáng)PP材料在汽車各大總成系統(tǒng)中獲得了廣泛應(yīng)用,并且不斷有一些新的技術(shù)及應(yīng)用正在或即將問世。截止2008年,發(fā)達(dá)汽車工業(yè)國單車PP材料的用量達(dá)到了40KG左右,占整車塑料應(yīng)用量的1/3,成為汽車上所有塑料中用量最大的品種之一。
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