ACRYLIC(PMMA)汽车塑料玻璃的应用
赢创德固赛特种化学(上海)有限公司陈晓峰
［摘要］：在汽车产销量跃居世界第一，保有量愈来愈大的今日中国，汽车油耗导致对石油资源的依赖和排放对环境的污染也日益严重。如何有效便捷的减轻车辆重量，降低汽车油耗已经成为一个热门的话题。本文介绍比玻璃轻40％，可以简单有效降低整车重辆的PMMA汽车塑料玻璃的性能参数和应用前景，希望说明采用改性PMMA制作汽车塑料玻璃应用的优势。关键词：PMMA汽车塑料玻璃、汽车、轻量化、节能减排、玻璃
1．概述道达尔润滑油价格表
聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)俗称有机玻璃，汽车上应用最重要的透明塑料品种之一，也是迄今为止合成透明材料中质地最优异，价格又比较适宜的品种。自1901年德国奥托.罗姆博士在他的博士论文中详述了醇钠和丙烯酸酯的缩聚产物。1921年博士又提出了一条以乙烯经过氯乙醇合成丙烯酸酯的工业路线，该工艺路线于1927年在德国实现了工业化。一个有趣的小故事是：奥托.罗姆博士后来与人合作创立了公司商业化生产PMMA，并用Plexiglas这个名称注册了商标, 意思就是有机玻璃或树脂玻璃。欧洲人亲切的给这种材料取名ACRYLIC，中文译做亚克力。博士创立的这家公司就是赢创工业集团有一百多年历史的亚克力事业部。
PMMA自从工业化生产以来，发展速度一直很快。在汽车行业内主要是用于车灯罩盖、仪表面罩、油标、油杯、灯罩、标牌等。由于PMMA 具有许多优越的特性, 目前它已广泛在各种汽车上使用, 一般每辆车用量在1-2 kg 左右。
伴随这最近几年中国汽车行业的高速发展，我国汽车产销量连续几年高速增长，于2009年，我国汽车工业产销量首次双双突破1000万辆大关，分别达到1379.1万辆和1364.5万辆，以48%和46%的增速跃居世界第一位；之后又连续位居全球第一，成为世界第一汽车产销大国。但随着汽车数量的急剧增加，随之而来的高油耗，高污染等问题也相继爆发。未来的汽车应该是一种更轻便，更安全，更经济，
更舒适环保的产品；在减少重量和油耗的同时能兼顾到顾客对美观，驾驶舒适性和操作性的因素。怎样才能帮助设计师和汽车主机厂设计和生产出既美观大方又节能环保适合顾客需要的汽车成为我们共同需要面对和解决的问
题。
PMMA作为透光率最好的塑料材料，经过化学家和工程技术人员多年研究与开发，终于成功研制出了代替传统无机玻璃的PMMA汽车塑料玻璃。这项新材料，新技术是首次向中国的客户介绍，希望能在中国汽车工业“安全”，“节能”，“环保”，“舒适”的发展趋势中做出我们应有的贡献。
2. 汽车玻璃的性能要求
目前一般汽车上的玻璃主要还是以硅酸盐类为基础原料的无机玻璃。硅酸盐类玻璃：主要为一种较为透明的固体物质，其在熔融时会形成连续网络结构，冷却过程中粘度逐渐增大并硬化而不结晶的硅酸盐类非金属材料。普通玻璃化学氧化物的组成(Na2O·CaO·6SiO2)，主要成份是二氧化硅。广泛用来隔风透光，属于混合物。
玻璃的一般性能要求主要是透光、透明、保温、隔声，耐磨、耐气候变化等性能。
平板玻璃主要物理性能指标：折射率约1.52；透光度85%（厚2毫米的玻璃，有和带涂层者除外）；
软化温度650～700°C；热导率0.81～0.93瓦/（米·开）；膨胀系数9～10×10-6/开；比重约2.5；抗弯强度16～60兆帕。
其中厚度，透光率，抗磨性，抗冲击性和耐候性等性能是汽车玻璃选材主要考虑的指标。我国目前汽车玻璃主要遵照的法规是GB9656-2003, 该标准与欧洲经济委员会制定的ECE R43-2000《安全玻璃材料的统一规定》的内容基本一致，但在我国实施中不等效。
3. 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的基本特性
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聚甲基丙烯酸甲酯（Polymethylmethacrylate，简称PMMA）许多的基本特性决定了其适合汽车塑料玻璃的应用
1）重量轻: PMMA密度大约在1150-1190 kg/m3，是玻璃（2400-2800 kg/m3）的一半。同样大小的材料，其重量是普通玻璃的一半。
2）可见光透过率高: PMMA是目前最优良的高分子透明材料，可见光透过率达到92%，比玻璃和其他透明塑料的透光度都要高。
3）耐侯性好: PMMA具有突出的耐老化性，大大优于其他透明的塑料材料。
4）易加工适合设计制造曲率极大的车窗: PMMA不但可以进行注塑、热压、吹塑、挤出等塑料成型加工而且可以进行切削、钻孔、粘结的后续加工
<；图1>各种透明塑料材料的性能网格图
性能PMMA PC 无机玻璃
轻量化++ ++ --
易成形性++ + -
高透光性++ + ++
耐刮擦性+ - ++
宾利标志破碎强度- ++ -
耐冲击性+ ++ --
耐破损性++ ++ --
耐候性++ - ++
刚性+ - ++
表面光泽+ - ++
生命周期分析++ + --
注：++表示相对很好，+表示较好，-表示较差，--表示差
<；表1> PMMA和无机玻璃、PC的性能对比
在材料选择过程中，选用的材料不仅仅是某几个性能要满足所涉及零件的要求，更重要的是选用材料的综合性能覆盖范围要够大，才能提供零件更宽广的设计窗口和安全系数，也才能在今后更改调整中有更大的改进空间。通过上表可以看出PMMA是制作汽车塑料玻璃的
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4.用于汽车塑料玻璃产品的甲基丙烯酸甲酯(PMMA)的情况
欧洲已允许使用PMMA塑料作汽车后窗玻璃，并有相关的汽车安全塑料玻璃法规。但至今为止国内对这种塑料窗玻璃很少关注，也没有针对塑料汽车玻璃的法规规定。因此本文选择最受大家关注的“密度（重量）”，“透光率（光学性能）”，“自然老化黄变（耐候性）”，“耐磨性 (抗刮擦性)”，“人头模型冲击(抗冲击性)”五个方面来说明PMMA汽车塑料玻璃应用的技术优势，测试主要依据的是ECE R43-2000《安全玻璃材料的统一规定》中的塑料部分规定。
1)密度（重量）说明
密度的测试方法是采用 ISO1183。对应用于汽车塑料玻璃的PMMA材料密度其测试结果是
1.19g/cm3。是传统硅酸盐类汽车玻璃密度（
2.4-2.8 g/cm3）的一半。
2)透光率性能说明
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正常透光度的测试并记录测试结果。对于前风窗玻璃的正常透光度不应低于75%。对于
<；表2> PMMA汽车塑料玻璃的透光率测试
3)自然老化黄变（耐候性）说明
一般对塑料材料采用气候模拟测试，即在长弧氙灯下进行紫外线暴露。总量为500 MJ/m2。在辐照过
程中，需对样品以连续循环的方式喷水雾。在测试过程中样品不应发生气泡、分解、褪、雾化或微裂纹等失效。在测试后要对样品测试前后相同位置进行泽测试，比对黄变的程度。