1957年,汽車(chē)安全氣囊的發(fā)明給機(jī)動(dòng)車(chē)駕駛員及乘員增添了保護(hù)系數(shù),大大減少了車(chē)輛碰撞事故中人員的傷亡率。汽車(chē)安全氣囊袋對(duì)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(zhǎng)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(kāi)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(lèi)選擇。
VOC是非工業(yè)環(huán)境中常見(jiàn)的空氣污染物之一,車(chē)內(nèi)VOC主要來(lái)源于新能源汽車(chē)地毯、儀表板的塑料件、車(chē)頂氈、座椅和其他裝飾時(shí)使用的膠水等。常見(jiàn)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(chē)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(lái),對(duì)人體產(chǎn)生極大的危害。
新能源汽車(chē)作為汽車(chē)產(chǎn)業(yè)的發(fā)展愿景,一直以來(lái)被國(guó)家所重視。在2016年中國(guó)汽車(chē)工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車(chē)技術(shù)路線圖》中,明確表示,2020年新能源汽車(chē)銷(xiāo)量超過(guò)總銷(xiāo)量的7%(達(dá)到210萬(wàn)輛),2025年超過(guò)15%(達(dá)到500萬(wàn)輛),2030年超過(guò)40%(達(dá)到1500萬(wàn)輛)。
塑料制品的彈性變形特性能吸收大量的碰撞能量,對(duì)強(qiáng)烈撞擊有較大的緩沖作用,對(duì)車(chē)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(huì)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(chē)體的美觀也會(huì)形成安全隱患;塑料可根據(jù)塑料的組織成分,通過(guò)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(chē)上不同部件的用途要求。可以說(shuō),塑料成就了新能源汽車(chē)的快速發(fā)展,同時(shí)新能源汽車(chē)的快速發(fā)展有為塑料打開(kāi)了一個(gè)廣闊的市場(chǎng)。
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(duì)其進(jìn)行改性以使其能夠適應(yīng)產(chǎn)品的需求。
汽車(chē)保險(xiǎn)杠是汽車(chē)重要的外飾件之一。在汽車(chē)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(chē)部件中最具有代表性的塑料零件之一。在我國(guó)汽車(chē)行業(yè)規(guī)定汽車(chē)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(chē)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(duì)汽車(chē)的各個(gè)方面提出了更高的要求,由于性能要求更高,車(chē)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(chē)制造商,設(shè)計(jì)車(chē)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(lái)替代是最明智的選擇。
用PA66制作的隔熱型材在實(shí)際過(guò)程中主要承受風(fēng)壓、內(nèi)外溫差形成的內(nèi)應(yīng)力、門(mén)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(duì)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(chē)工業(yè)的發(fā)展,汽車(chē)塑料制品已由普通裝飾件開(kāi)始向結(jié)構(gòu)件、功能件方向發(fā)展。因而要求汽車(chē)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(chē)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(lái),能源和環(huán)境兩大問(wèn)題日益凸顯,成為汽車(chē)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(chē)的輕量化則是目前最受關(guān)注的有效措施之一。汽車(chē)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(chē)輛的自重減少,油耗則會(huì)減少,同時(shí)排放污染量也可以得以降低。要實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化,除了優(yōu)化汽車(chē)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(guò)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(chē)輕量化的潛力還非常大,前景廣闊。
尼龍有被稱(chēng)為聚酰胺,簡(jiǎn)稱(chēng)是PA,是一系列分子主鏈上含有重復(fù)氨?;鶊F(tuán)的熱塑性樹(shù)脂的總稱(chēng),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(lái)確定。作為最重要的通用工程塑料產(chǎn)品,尼龍的銷(xiāo)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(chē)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(kāi)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(duì)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(duì)使用性能的要求,人們采用多種方法對(duì)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(chē)中的用量可以降低整車(chē)成本、重量,并達(dá)到節(jié)能效果。改性塑料在汽車(chē)中的應(yīng)用有:踏板、遮陽(yáng)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(chē)內(nèi)飾、汽車(chē)外飾、汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)周邊、空調(diào)系統(tǒng)及照明系統(tǒng)等。
汽車(chē)外飾是汽車(chē)車(chē)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(shì),正越來(lái)越多地代替金屬應(yīng)用于汽車(chē)零部件的制造中,其中很大的一部分應(yīng)用于汽車(chē)的外飾上。
聚丙烯(PP)是汽車(chē)上應(yīng)用量最大的塑料品種之一,由于其原料來(lái)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(chē)行業(yè)中使用。尤其是在汽車(chē)的外飾件方面應(yīng)用量增長(zhǎng)迅速。截止2008年,世界每年在汽車(chē)領(lǐng)域的聚丙烯消費(fèi)量約在45萬(wàn)噸左右。95%的歐洲汽車(chē)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(mén)防擦條、前后車(chē)輪口、前進(jìn)氣格柵等汽車(chē)外飾零件。
近年來(lái)開(kāi)發(fā)的高性能工程塑料在汽車(chē)上的應(yīng)用愈來(lái)愈廣泛。改性塑料已經(jīng)成為了汽車(chē)輕量化的重要材料,廣泛應(yīng)用于汽車(chē)外飾件、汽車(chē)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(chē)用材料中塑料占10%(重量分?jǐn)?shù)),塑料在汽車(chē)用量穩(wěn)步增長(zhǎng),2013年每輛車(chē)用塑料130KG左右,先進(jìn)車(chē)型用量更多,如BMW公司的328i型轎車(chē)每輛用塑料152KG,占汽車(chē)總重的12.8%,其中PA為22.8KG。美國(guó)每年用于汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)室的PA已超過(guò)5.67噸,(大部分為玻纖和無(wú)機(jī)填充牌號(hào))。據(jù)巴斯夫公司的報(bào)道,2013年前后每年汽車(chē)用PA配混料消費(fèi)為80萬(wàn)噸左右。
近十年來(lái)隨著科技進(jìn)步,塑料在汽車(chē)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(chē)的各大總成系統(tǒng),零件數(shù)量已超過(guò)整車(chē)數(shù)量的10%。而在汽車(chē)用諸多塑料品種中,各類(lèi)PP(聚丙烯)材料在汽車(chē)上的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,一直是汽車(chē)工業(yè)和塑料工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。通過(guò)各種改性加工手段可以獲得滿足各種汽車(chē)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(chē)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(wèn)世。目前,發(fā)達(dá)汽車(chē)工業(yè)國(guó)單車(chē)PP材料的用量達(dá)到了40KG左右,占整車(chē)塑料應(yīng)用量的1/3,成為汽車(chē)上所有塑料中用量最大的品種。
近十年來(lái)隨著科技進(jìn)步,聚丙烯在汽車(chē)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(chē)的各大總成系統(tǒng),截止2008年零件數(shù)量已超過(guò)整車(chē)數(shù)量的10%。而在汽車(chē)用諸多塑料品種中,各類(lèi)PP(聚丙烯)材料在汽車(chē)上的開(kāi)發(fā)與應(yīng)用,一直是汽車(chē)工業(yè)和塑料工業(yè)關(guān)注的焦點(diǎn)。通過(guò)各種改性加工手段可以獲得滿足各種汽車(chē)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(chē)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(wèn)世。截止2008年,發(fā)達(dá)汽車(chē)工業(yè)國(guó)單車(chē)PP材料的用量達(dá)到了40KG左右,占整車(chē)塑料應(yīng)用量的1/3,成為汽車(chē)上所有塑料中用量最大的品種之一。
進(jìn)氣歧管是汽車(chē)動(dòng)力系統(tǒng)的主要部件之一,一般位于發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)的中央位置,是一種形狀復(fù)雜的中空部件。進(jìn)氣歧管的基本功能是將汽油和空氣按一定比例混合材“混合氣”,分配到發(fā)動(dòng)機(jī)的各氣缸中,使燃?xì)獬浞秩紵?。進(jìn)氣歧管的工作環(huán)境要求材料具有以下性能:在-40~150℃范圍的耐熱性、耐熱老化、耐燃油、耐各種潤(rùn)滑油、耐化學(xué)品腐蝕性、耐落錘沖擊性、振動(dòng)和音頻衰減性,另外材料還應(yīng)密度小、翹曲小、成型容易。傳統(tǒng)材料為鑄鋁,雖然能夠滿足上述性能要求,但由于材料本身密度大、且鑄鋁的工藝性能要求具有一定的壁厚,所有重量較大。因此成為了發(fā)動(dòng)機(jī)塑料化減重的首要對(duì)象。
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