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塑料基础知识 塑料定义 塑料是上世纪才发展起来的一种新型材料 目前世界上的产量已经超过钢铁成为人类使用的四大材料材料之一 通常所说的塑料是高分子材料的一种 也可以叫聚合物 塑料的品种很多 性能各具特色 适应范围广泛 发展迅速 直到今天 世界上的新型材料还不断的涌现 汽车塑料化浪潮 90年代初 发达国家每辆汽车上塑料的平均用量为100 130kg 1992年已增加到269kg 到2001年将增加到337kg 占车重的22 7 据杜邦公司预测 自目前至2009年 北美汽车和轻型卡车行业塑料总需求量将增加25 2000年 北美塑料用量约40亿磅 到2009年 仅汽车工业领域的塑料需求量就将达51亿磅 在世界各大汽车制造公司中 最热衷于塑料的是戴姆勒 克莱斯勒汽车公司 他们正在开发一项与传统方法完全不同的汽车生产工艺 一项花费浩大 风险也相当大的试验 但是一旦成功 那么它将对整个汽车工业的加工方式产生革命性的影响 塑料主要分类方法 按受热行为分 热塑性材料 成型后受热可以再次塑化 热固性材料 已经化学交联 受热后无法塑化 按结构形式分 结晶型聚合物 PP PE PBT PA POM等 非晶型聚合物 PC ABS PPO PMMA PVC PS 等 按材料用途分 通用塑料 PP PE PVC ABS PS 工程塑料 PA PBT PET PC PPO POM 热可塑性弹性 TPE TPR TEEE TPU 塑料主要改性方法 填充 通过加入无机矿物 有机 粉末 改善塑料材料的刚性 硬度 耐热性等主要的填充物为 碳酸钙 滑石粉 云母粉 木屑等 增强 通过在加入玻璃纤维 碳纤维等纤维状物质 可以明显改善材料的刚性 强度 硬度 耐热性 但很多材料会导致表面不良和韧性明显降低 增韧 有较多的材料韧性不够 太脆 可以通过加入韧性较好的材料或者超细无机材料 增加材料韧性和低温使用性能 阻燃 在较多的场合 要求材料有阻燃性 比较常用的场合是电子电器 汽车行业也有阻燃要求 但一般较低 阻燃可以通过加入阻燃剂实现 阻燃方式可以分为卤素阻燃剂和无卤阻燃剂 上海大众的阻燃标准为TL1010 合金 合金的方法可以分为共混 物理 和共聚 化学 将2种或多种材料制备成一种材料 达到改善一种材料的性能或兼具两种材料特性 塑料对人体的影响 汽车驾驶室内所涉及到的塑料 PE PP PS ABS PU 皮革 人造革 PVC PU 纺织面料 泡沫 油漆 橡胶会放出下列有害物质 1 甲醛 对人体健康影响主要表现在刺激眼睛和呼吸道 造成肺功能 肝功能 免疫功能异常 甲醛被国际癌症研究机构 IARC1995 确定为可疑致癌物 面料 人造板 2 苯 甲苯和二甲苯 其中苯被国际癌症研究机构确认为有毒致癌物质 塑料对人体的影响 3 甲苯二异氰酸酯 TDI 是具有强烈刺激性气体的有机化合物 对皮肤 眼睛和呼吸道有强烈刺激作用 长期接触或吸入高浓度的TDI蒸气可引起支气管炎 过敏性哮喘 肺炎 肺水肿 死亡 汽车座椅泡沫垫 方向盘 仪表板 地毯 河北沧州大化TDI工厂4月份因TDI泄漏牺牲3人 多人受伤 这个工厂经常有人牺牲 塑料对人体的影响 4 环境安全 4 铅 镉 铬 汞 砷等是常见的有毒污染物 其可溶物对人体有明显危害 皮肤长期接触铬化合物可引起接触性皮炎或湿疹 过量的铅 镉 汞 砷对人体神经 内脏系统造成危害 特别是对儿童生长发育和智力发育影响较大 因此 应注意这些有毒污染物误入口中 颜料 由此可见塑料选材的重要性 所以设计时要充分了解其特性 包括环保方面的要求 新购车辆的前6个月 务必经常开窗通风 不要使用空调 PE 聚乙烯 结晶性聚合物 PE可以分为HDPE 低压 LDPE 高压 LLDPE 线性低密度 材料特点 PE材料极性很低 耐溶剂性能好 韧性较高 刚性和印度较低 耐热性能较差 使用温度较低 耐低温性能好 主要成型加工方式 注塑 挤出 吹塑等主要用途 一般塑料件 吹塑产品 管材等 PP 聚丙烯 结晶性聚合物 PP可以分为均聚丙稀和共聚丙稀2个大类 性能的主要区别是均聚丙稀的刚性 耐热性能 透明性等较好 共聚丙稀的韧性 加工性能较好 材料特点 PP材料极性很低 耐溶剂性能好 刚性比PE好 耐热性能较好 但耐候性能较差 可以通过多种改性方法制备复合材料 改性后性能相差很大 主要成型加工方式 注塑 挤出 吹塑 流延 双向拉伸等 容易成型主要用途 种类繁多 在汽车上面的应用极为广泛 透明PP 通过加入 晶型成核剂 或将其分子链打断 改善透明性 PP的应用 改性PP是车用塑料中用量最多 使用量增长最快的品种 尤其是经橡胶改性的PP在汽车外用部件方面取得了突破性的进展 用弹性体和PP共混改性 尤其是用EPDM 三元乙丙橡胶 机械共混 所形成的热塑性弹性体其冲击强度可提高7倍 且具有优良的耐热 耐低温及耐老化性能 加工成型性好 PP的应用 保险杠是最具代表性的PP汽车零部件之一 PP具有价格低 设计自由度大 可注射成型等优点 保险杠材料大部分采用可注射成型的EPDM改性PP 它具有超高抗冲击强度400J m 常温下 50J m 低温下 这是在普通增韧基础上交联改性 使共混物产生网状结构而大幅度提高冲击强度 以满足保险杠耐冲击 耐热 耐老化 耐低温及刚性 韧性好的要求 另外PP车用塑料最重要的用途是蓄电池外壳 其次还可用于汽车气囊 水箱面罩 仪表板 防撞板 导流板 护栅 仪表板 方向盘柱座 支柱装饰件 倒后镜 行李箱衬里等零部件 ABS定义 ABS是丙烯晴 丁二烯和苯乙烯的三元共聚物 其结构分为以弹性体为主链的接枝共聚物和以坚硬的AS共聚物为主链的接枝共聚物两大类 调节ABS树脂中橡胶的含量 可制得高冲击型 中冲击型 通用型和特殊耐热型等几种 丙烯晴赋予ABS耐热性 耐油性 刚性和耐化学性 丁二烯使ABS抗冲击好 具有韧性 耐寒能电镀 苯乙烯使ABS保持良好的加工性 表面光泽及介电性能 ABS特点 ABS树脂是非晶态 不透明 无毒 无味 浅黄色的热塑性树脂 具有如下特征 通常在160 以上即可成型 在270 以上才开始出现分解 其密度为1 04 1 06g cm 流动性中等 ABS原料易吸潮 成型前需充分干燥 含水率控制在0 1 以下 力学性能和热性能均好 硬度高 表面易镀金属 耐疲劳和抗应力开裂 冲击强度高 耐酸碱等化学性腐蚀 价格较低 加工成型 修饰容易 丁二烯中的双键在紫外线作用下易受氧化降解发生变化 所以耐候性差 耐热性不够理想 使用温度在 40 100 ABS成型工艺 成型前用热风循环干燥温度80 85 时间2 4h料层厚度3 4cm注射温度180 230 注射时间3 5h注射压力70 100Mpa保压压力60 70Mpa注射速度一般采用中低速注射模具温度一般情况下 50 80 对精密度要求较高的取50 60 要求光泽及耐热型的取60 80 制品后处理在70 80 烘箱中处理2 4h 缓慢冷却至室温注意事项收缩率在0 3 0 6 之间流动性对注射压力敏感些对于阻燃性的ABS 要做好防腐蚀工作 PVC PVC 聚氯乙稀 非晶型聚合物PVC的性能特点 易分解 必须加入稳定剂 其他助剂 润滑剂 增塑剂等软PVC 硬PVC PVC型材 PVC人造革薄膜 PS 苯乙烯 非晶型聚合物透苯 改苯 HIPS 发泡苯乙烯 EPS POM POM 聚甲醛 结晶型聚合物 POM材料有良好的耐热性能 自润滑性能 很高的刚性和较好的韧性 其综合性能较佳 但也有收缩率大 加工温度较窄 易分解 有较大的刺激性气味等缺陷 PC PC 聚碳酸酯 非晶型聚合物 PC是5大工程塑料中唯一透明的塑料 其透明性能非常良好 耐热性 韧性 尺寸稳定性非常好 但其表面硬度低 所以其耐磨擦性能差 普通品级材料的流动性能差 难以成型薄壁制件 较高流动性的材料价格较高 PC系列合金 PC ABS是应用最为广泛的塑料合金 PC材料由于流动性较差 容易应力开裂 而ABS材料耐热性差 耐候性差等缺点 对两者进行合金化改性 可以提高材料的综合性能 如果以PC为主 合金产品一般维卡软化点在110 以上 材料流动性比PC要好得多 如果以ABS为主 则产品的维卡软化点可以达到100 以上 改善材料的耐热性能 塑料材料的主要测试方法 对塑料进行性能测试 评价塑料性能的优劣 主要有以下一些方法 1 力学性能 拉伸 屈服 强度 断裂伸长率 弯曲强度 弯曲模量 硬度 冲击强度 蠕变和应力松弛等2 热性能 耐热性 耐寒性 维卡软化点 热变形温度 HDT 熔点 最高连续使用温度 脆化温度3 电性能 体积电阻率 耐电弧性能4 光学性能 透光率 雾度5 化学性能 耐化学品性 耐溶剂性能 耐环境应力开裂6 耐自然老化性能 大气自然老化 紫外光加速老化 氙灯加速老化 抗菌试验7 耐燃烧性能 燃烧速度8 固有特性 密度 收缩率 吸水性 熔融指数 MI 9 其他性能 油漆粘附力 耐渗透性等 汽车用材料的一般要求 汽车上使用的材料越来越多 有报道称 汽车中使用塑料的重量比达到22 也称报道有全塑汽车设计成功 塑料因其比重小 节能 易成型 设计灵活 美观和环保等有点 得到越来越多的应用 汽车塑料的一般要求 1 耐热性 一般要求在90 以上 有些部件要求135 甚至200 以上2 耐候性 一般的外饰件 光线直接照射的内饰件有较高要求3 冲击韧性 保险杆 紧固件 内饰件等都有较高要求4 材料刚性 除弹性材料外一般都有要求5 燃烧性 汽车材料一般都有阻燃要求 但一般较低6 低温性 较多汽车材料有耐低温要求7 材料弹性 要求弹性体材料如拨钮 门窗密封条 风挡等8 气味性 塑料如POM有较大的气味9 硬度 塑料的重要指标10 其他特性 涂装性 光泽度 颜色 有害物质含量等 塑料材料的主要测试方法 汽车上使用的材料越来越多 有报道称 汽车中使用塑料的重量比达到22 也称报道有全塑汽车设计成功 塑料因其比重小 节能 易成型 设计灵活 美观和环保等有点 得到越来越多的应用 汽车塑料的一般要求 1 耐热性 一般要求在90 以上 有些部件要求135 甚至200 以上2 耐候性 一般的外饰件 光线直接照射的内饰件有较高要求3 冲击韧性 保险杆 紧固件 内饰件等都有较高要求4 材料刚性 除弹性材料外一般都有要求5 燃烧性 汽车材料一般都有阻燃要求 但一般较低6 低温性 较多汽车材料有耐低温要求7 材料弹性 要求弹性体材料如拨钮 门窗密封条 风挡等8 气味性 塑料如POM有较大的气味9 硬度 塑料的重要指标10 其他特性 涂装性 光泽度 颜色 有害物质含量等 常见塑料材料的缩写 名称 俗称 注塑新工艺之一气体辅助注塑系统 简介把高压氮气经气辅主控制器 分段压力控制系统 直接注射入模腔内塑化塑料里 使塑件内部膨胀而造成中空 但仍然保持产品表面和外形完整无缺 注塑新工艺之一气体辅助注塑系统 优点1 节省塑料原料 节省率可高达百分之四十 2 缩短