第50问五大工程塑料在汽车领域有哪些应用？
工程塑料用于汽车的主要作用是使汽车轻量化，从而达到节油高速的目的。发达国家将汽车用塑料量作为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志，世界上汽车塑料单用量最大的是德国，塑料用量占整体材料的15%。近年来我国汽车产业发展迅速，目前汽车年产量超过2702万辆，按照国外塑料用量预测，汽车行业年用改性塑料在350万吨以上，这其中工程塑料占了很大一部分比例，五大工程塑料性能特性各不相同，在汽车上的用途也各有偏重。
一、尼龙PA:
（1）在汽车发动机周边部件上的应用:
由于发动机周边部件主要是发热和振动部件，其部件所用材料大多数是玻纤增强尼龙。这是因为尼龙具有较好的综合性能，用玻纤改性后的尼龙，主要性能得到很大的提高，如强度、制品精度、尺寸稳定性等均有很大的提高。
另外，尼龙的品种多，较易回收循环利用，价格相对便宜等，这些因素促成尼龙成为发动机周边部件的
理想选择材料。进气歧管是改性尼龙在汽车中最为典型的应用，1990年德国宝马汽车公司，首先将以玻纤增强尼龙为原料制造的进气歧管应用在六汽缸发动机上；以后美国福特与杜邦公司合作，共同用玻纤增强PA66制造的进气歧管应用在V6发动机上，以后世界各大汽车公司纷纷跟进，改性尼龙进气歧管得到广泛的应用。
（2）在汽车发动机部件上的应用:
发动机盖，发动机装饰盖，汽缸头盖等部件一般都用改性尼龙作为首选材料，与金属材质相比，以汽缸头盖为例质量减轻50%，成本降低30%。除了发动机部件外，汽车的其他受力部件也可使用增强尼龙，如机油滤清器，刮雨器，散热器格栅等。
尼龙的韧性、化学惰性、耐热性和低重量特定是其在汽车配件领域能够替代金属和其它塑料。通过变化增强等级和聚合物化学性质，树脂生产者可以为指定用途设计配方。与尼龙相比，热固性聚合物在某些汽车配件领域依然具有相当的竞争力，尤其是在北美。但是尼龙比热固性材料易于回收，这个特定可能会随着对塑料工业持续增长带来的环境问题而给尼龙带来一个优势。
二、聚酯PET与PBT：
在汽车制造领域：PBT广泛地用于生产保险杠、化油器组件、挡泥板、扰流板、火花塞端子板、供油
系统零件、仪表盘、汽车点火器、加速器及离合器踏板等部件。PBT与增强PA、PC、POM在汽车制造业中的竞争十分激烈，PA易吸水，PC的耐热性耐药性不及PBT；
在汽车用途接管方面：由于PBT的抗吸水性优于PA，将会逐渐取代PA，。在相对湿度较高、十分潮湿的情况下，由于潮湿易引起塑性降低，电器节点处容易引起腐蚀，常可使用改性PBT。在80℃、90%相对湿度下，PBT仍能正常使用，并且效果很好。
GE公司的PBT/PC合金，商品名为Xenoy1731，在高级轿车中应用最为广泛；它的耐热性好，耐应力开裂，具有优良的耐磨，耐化学腐蚀性，低温冲击强度高，易加工和涂饰性好，主要应用于高档轿车保险杠，车底板，面板和摩托车护板等。
三、聚甲醛POM：
汽车行业饰POM最大的潜在市场。POM质轻，加工成型简便，生产成本低廉，材料性能与金属相近。改性POM的耐磨系数很低，刚性很强；非常适合制造汽车用的汽车泵、汽化器部件、输油管、动力阀、万上节轴承、马达齿轮、曲柄、把手、仪表板、汽车窗升降机装置、电开关、安全
带扣等。制造轴套、齿轮、滑块等耐磨零件是改性POM的强项，这些部件对金属磨耗小，减少了润滑油用量，增强了部件的使用寿命；因此可以广泛替代铜、锌等金属生产轴承、齿轮、拉杆等。POM生产的汽车部件质轻，噪声低，成型装配简便，因此在汽车制造业获得越来越广泛的应用。
四、聚碳酸酯PC：
改性PC由于具有高机械性能和良好的外观，在汽车上主要用于外装件和内装件，用途最为广泛的是PC/ABS合金和PC/PBT合金。
（1）汽车内装件PC/ABS合金是最适合用于汽车内装件的材料。这是因为PC/ABS合金具有优异的耐热性、耐冲击性和刚性，良好的加工流动性。也是制造汽车仪表板的理想材料。PC/ABS 合金的热变形温度为110℃～135℃，完全可以满足热带国家炎热的夏天中午汽车在室外停放的受热要求。PC/ABS合金有良好的涂饰性和对覆盖膜的黏附性，因此用PC/ABS合金制成的仪表板无需进行表面预处理，可以直接喷涂软质面漆或覆涂PVC膜。
PC/ABS合金还用来制造汽车仪表板周围部件、防冻板、车门把手、阴流板、托架、转向柱护套、装饰板、空调系统配件等汽车零部件。
（2）汽车外装件PC/PBT合金和PC/PET合金既具有PC的高耐热性和高冲击性，又具有PBT 和PET的耐化学药品性、耐磨性和成型加工性，因此是制造汽车外装件的理想材料。PC/PBT汽车保险杠可耐－30℃以下的低温冲击，保险杠断裂时为韧性断裂而无碎片产生。弹性体增韧PC/PBT 合金和PC/PET合金更适合制作汽车车身板、汽车侧面护板、挡泥板、汽车门框等。高耐热型PC/PBT 合金和PC/PET合金的注射成型外装件可以不用涂漆。PC/PET合金可制作汽车排气口和牌照套。
PC/ABS合金也可以制作汽车外装件，如汽车车轮罩、反光镜外壳、尾灯罩等。PC/ABS具有良好的成型性，可加工汽车大型部件，如汽车挡泥板。
五、聚苯醚PPO:
改性PPO在汽车上主要用作对耐热性、阻燃性、电性能、冲击性能、尺寸稳定性、机械强度要求较高的零部件。如PPO/PS合金适用于潮湿、有负荷和对电绝缘要求高、尺寸稳定性好的场合，适合制造汽车轮罩、前灯玻璃嵌槽、尾灯壳等零部件，也适合制造连接盒、保险丝盒、断路开关外壳等汽车电气组件。
PPO/PA合金由于具有优异的力学性能、尺寸稳定性、耐油性、电绝缘性、抗冲击性。可用于制作汽车外部件，如大型挡板、缓冲垫、后阻流板等。对玻璃化转变温度要求较高的发动机罩时PPO/PA合金今后的应用方向。
PPO/PBT合金的热变形温度高，对水分敏感度小，是制造汽车外板的理想材料。
汽车行业的发展的方向是高档次、微型化、轻质化和多元化，以塑代钢在汽车应用中的研究也变的十分活跃。目前国内汽车用塑料平均占总材料的7%，德国的这一比例在15%；我们需要加大研发工作，做到配件结构的设计、塑料材质的选择和行业同步发展。
汽车引擎盖尼龙6和尼龙66如今正在汽车配件生产中扮演越来越重要的角，从而与原有材料－金属和热固性塑料形成竞争。尼龙之所以能够在汽车配件领域大行其道主要是与尼龙自身的优良性能有关：耐高温、耐油、耐化学腐蚀，高拉伸强度和模量，相对较小的密度和低生产成本，良好的表面特性，部件之间的配合可能性。
尼龙常用于以下汽车配件：引擎盖、摇杆盖、冷却加热装置和油箱。应用在这些方面的尼龙树脂多用20～40％用量的玻璃或其它矿物纤维增强以提高强度。也可以用特殊的化学方法处理尼龙树脂来弱化如水解氧化等方面的缺点，强化耐热性能方面的优点。
六、主要汽车部件的选材：
6.1引擎盖：
引擎盖的外观因素是很重要的，而尼龙恰可以给制品提供一个良好的表面，因此尼龙非常适合于在此方面的应用。同时尼龙还可以得到带有颜的铸模成型件，从而避免了费用昂贵的油漆步骤。
一些经过增强改性的非常适合引擎盖制造尼龙品种已经得到了应用。例如，帝斯曼公司的用玻璃纤维和矿物纤维混合增强的尼龙6品种－Akulon Ultraflow是一种具有高流动性的材料，据报道，和其它聚酰胺树脂相比，这种材料可以用来设计制造更薄的零部件。预计这种树脂的产量将会迅速增加40％从
而与其它尼龙产品展开竞争。这些尼龙品种据报道还有如高强度、好外观、低注射成型压力和更少的边角料等优点。
6.2进气阀箱：
许多汽车制造商都已经用尼龙进气箱阀替代了原来的铝进气箱阀。据行业分析，用尼龙替代铝可以将生产成本降低30％，并减轻50％的重量。通过部件集成还可以进一步降低成本。
一般进气箱阀用的尼龙是30～35％玻璃纤维增强的尼龙6和尼龙66。一些进气箱阀采用的去芯加工技术，而别的一些产品是将两块注射成型壳用振动焊接方法联结起来得到的。适于进气箱阀的尼龙品种可以承受150℃的高温，耐油并且具有非常好的刚度和低噪音性能。
6.3摇杆盖：
用来保护密封引擎阀门的摇杆盖，传统上都是用铝或者是热固性塑料如模压乙烯酯类等来制造的。但是玻璃或矿物增强的尼龙树脂正逐渐成为这一应用领域的理想选择，导致这一趋势的主要原因还是在于尼龙可以减轻产品的重量并有良好的适应性。
用来生产摇杆盖的尼龙66品种（以玻璃纤维或者是玻璃－矿物纤维增强），具有高硬度、耐油和化学腐蚀、良好的尺寸稳定性和低热变形。增强尼龙6也可用于摇杆面板的制造。据生产商之一帝斯曼公司
声称，尼龙6品种可以比尼龙66提供更高的强度和刚度，而且也因其在给定温度下的良好流动稳定性而更容易充模成型。
6.4加热冷却系统：
玻璃－矿物增强尼龙可用于生产扇叶、风扇罩、散热器水箱、热交换器、水蒸发器、热－水控制阀门和恒温器壳体。尼龙可用于此领域的优点在于其热稳定性、高硬度、低热变形和耐磨耗能力。尼龙成型件的低重量和部件集成能力使其所制成的散热器风扇比金属制品重量减轻了很多。
加热和冷却系统中用到的尼龙经常要接触乙二醇冷却液。尼龙对乙二醇的相对惰性使尼龙在这方面的应用极具优势。有一种专门设计的30％玻璃纤维增强尼龙66品种（Vydyne R530H），可以在相对较高的温度下防冻剂环境中仍能保持其物理强度。因此，这种尼龙的生产商Solutia公司用它来制造散热器末端水箱和加热器核心部件。
性能测试标准测试温度单位
干燥模具（0.2％水气含量）
物理
比重ISO 1183 23℃- 1.37
铸件收缩
48 小时ISO 1183 23℃% 0.39 48 小时，预收缩ISO 294 80℃% 0.01
30 分钟ISO 294 120℃% 0.01 24小时吸水率ADTM D-570 23℃% 0.9
机械性能
正交拉伸模量ISO 527 23℃MPa 9，400 泊松比ISO 527 23℃- 0.4
屈服拉伸强度ISO 527
23℃MPa 195 100℃MPa 103 150℃MPa 83
断裂拉伸强度ISO 527
23℃% 3.3 100℃% 7 150℃% 10
线弯曲模量ISO 178 23℃MPa 9，100 弯曲强度ISO 178 23℃MPa 270
4.0mm缺口冲击强度ISO 180
23℃KJ/m211
-40℃KJ/m29
热性能
负载偏转温度
1.8 MPa下退火
ISO 75 ℃445
0.45 MPa下退火℃455
熔点ISO 3146 ℃460
表1: 30％玻纤增强尼龙66（Vydyne R530H）的典型物理性能
6.5其它零部件：
尼龙还可以用来制造油槽――油类和传送液的外壳。插入油槽中的抽油管也可以用尼龙制造。尼龙还
可以用来制造驱动转向液的外壳，这主要由于尼龙良好的针对此类液体耐化学腐蚀能力，特别是高温下依然能够这种耐腐蚀能力的特性。
玻璃纤维增强尼龙66还可以用作电子节流控制器外壳――一种根据踏板位置来提供加速/减速信号的部件。尼龙还可以用来制造引擎变速带――一种控制为气缸输送燃料－空气混合物阀门的开合次数的部件。
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