塑料及其復合材料是汽車工業(yè)中常用的非金屬材料之一，汽車中的塑料用量已經(jīng)占到了整個塑料產(chǎn)量的15%(圖1所示)。尤其是當今社會，對汽車環(huán)保化和輕量化的呼聲不斷高漲，塑料材料在汽車制造中的用量也不斷增加。

汽車外飾零件是汽車零部件中應(yīng)用塑料材料最多的零件系統(tǒng)，主要包括保險杠、后視鏡、燈、門把手、進氣格柵、天窗等(如圖2所示)。現(xiàn)代轎車外飾件一般多采用注塑工藝成型，再進行噴漆或皮紋處理。作為噴漆件，為保證與車身顏色及漆面質(zhì)量的一致，在選材時必須考慮噴涂系統(tǒng)，例如北美車身油漆多采用高溫烘烤系統(tǒng)，外飾件選材時應(yīng)考慮選擇可耐高溫烘烤的原料；作為皮紋件，在選材時須特別考慮原料的顏色及耐候性能是否滿足設(shè)計要求。目前常用的外飾材料有PP(聚丙烯)、ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯塑料)、ASA(苯乙烯、丙烯腈和壓克力橡膠共聚)、POM(聚甲醛)、PA(尼龍、聚酰胺)、PC(聚碳酸酯)、PE(聚乙烯)等，但具體到每一個零件所使用的材料又有所不同，以下針對具體的零部件系統(tǒng)介紹材料的選擇和應(yīng)用情況。

保險杠材料的選擇與應(yīng)用

汽車的保險杠系統(tǒng)包括前保險杠和后保險杠，在車輛碰撞時起到了吸收能量、減少車身以及電器等部件受傷程度、減輕碰撞時對行人腿部的傷害的作用。保險杠一般包括蒙皮、吸能塊、加強板等3大部分(如圖3所示)。

1.保險杠材料的選擇原則

保險杠一般采用噴涂處理，長期受到風吹、日曬、雨淋，在碰撞時首當其沖，工況惡劣，所以其材料有以下要求：

·良好的抗沖擊性能：碰撞時有良好的彈性，為乘客提供保護；

·良好的耐候性：防止在高溫暴曬下變形、老化等；

·良好的油漆附著能力：保證油漆不能脫落、變色；

·良好的流動性：滿足注塑加工工藝的要求；

·良好的加工性能：便于注塑模具設(shè)計；

·價格相對低廉：保險杠材料用量大，可以有效降低使用成本。

2.常用保險杠材料的性能

PP類材料無毒無味，密度小，電絕緣性能良好，力學性能好，有良好的延伸性和抗彎曲疲勞性能，對酸堿的耐受效果好，價格低廉，但PP的耐低溫沖擊性能較差，不耐磨，易老化，所以通常采用改性的方法提高聚丙烯性能。目前，市面上PP類保險杠蒙皮材料多用PP/彈性體共混體系，或者PP/彈性體/滑石共混體系，它們屬于熱塑性彈性體的一種，它是通過改變PP的結(jié)晶形狀，使PP的球晶細化，達到增韌的目的，PP/彈性體共混可以是二元體系，也可以添加第三種聚合物而成為三元體系。在二元體系中，EPDM(三元乙丙橡膠)對PP的增韌改性效果最佳，也是用量最大的。

PP與EPDM在熔融共混過程中，將EPDM進行硫化，得到分散在PP連續(xù)相中的硫化交聯(lián)的EPDM微小顆粒，利用動態(tài)硫化技術(shù)可以制得熱塑性彈性體，PP連續(xù)相在高溫時熔化提供熱塑性，而硫化的EPDM橡膠顆粒則在常溫下提供高彈性，這是材料性能的十分巧妙的組合。特別是加入滑石填充后，PP材料具有高剛性、低熱膨脹系數(shù)和低收縮率，抗化學腐蝕性能強，尤其是經(jīng)表面處理的滑石粉填充PP可以有效地改善PP抗沖擊性能，提高模量，提高熱變形溫度。PP/EPDM有優(yōu)良的耐候性、耐臭氧、耐紫外線、耐溫性能，抗沖擊性能良好，耐溶劑和耐化學藥品性能強，加工簡便，成本低。

目前福特嘉年華、菲亞特菲翔、大眾桑塔納等車型的保險杠蒙皮都采用PP與EPDM的改性材料。

TPO(熱塑性彈性體)也是保險杠蒙皮的重要材料之一。TPO觸感溫和，易著色，耐化學性能號，抗張強度和斷裂伸長率好，電絕緣性和防滑性強，耐磨性和耐候性能優(yōu)良。在TPO分子中，大量高度膠連的橡膠粒子呈分散結(jié)構(gòu)，少量塑料相結(jié)構(gòu)包覆在膠連橡膠粒子周圍形成連續(xù)相，使TPO既具有硫化橡膠的高彈性，又具有塑料材料的熱塑流動性和可加工性。

目前，大眾寶來、帕薩特、馬自達6等車型的保險杠蒙皮都采用TPO材料。

吸能塊一般采用發(fā)泡聚丙烯或者是PP類支架吸能結(jié)構(gòu)，起到吸收撞擊能量的作用。

加強板一般采用GMT材料模壓制成或者鋼梁件，在低速碰撞過程中起到緩沖和吸收的作用，保護車輛內(nèi)部成員。

除了以上常用材料外，

3.常用的保險杠材料牌號

目前，國內(nèi)或者國外生產(chǎn)PP的廠家很多，國內(nèi)廠家有福建華塑等，國外廠家有巴斯夫、拜耳、杜邦等，但由于價格上的差異，除非主機廠指定材料，國內(nèi)材料廠家的材料應(yīng)用范圍更廣泛，如上海聚威的改性PP系列、廣州金發(fā)的ABP系列改性PP、上海普利特的改性PP系列、臺灣奇美生產(chǎn)的TPO系列材料都是保險杠的常用材料。表1列出了上海聚威工程塑料有限公司所生產(chǎn)的工程改性PP的機械性能。表2列出了意大利API生產(chǎn)的TPO材料的性能。

外后視鏡材料的選擇與應(yīng)用

汽車外后視鏡一般固定在車門前端，屬于國家強制檢驗的3C零件，其擴大了駕駛者的視野范圍，保證了行車的安全。圖4是典型的后視鏡結(jié)構(gòu)示意圖，主要包括支座、鏡殼、基板、連接件、鏡片、加熱片、鏡頭調(diào)節(jié)模塊、轉(zhuǎn)向燈等。

1.外后視鏡的材料選擇原則

外后視鏡一般采用噴涂處理，其材料有以下要求：

·良好的耐熱性和抗腐蝕性能：防止在高溫暴曬下變形老化、腐蝕破壞等；

·良好的油漆附著能力：保證油漆不能脫落、變色；

·良好的流動性：滿足注塑加工工藝的要求；

·良好的加工性能：便于注塑模具設(shè)計。

2.常用后視鏡材料的性能

后視鏡鏡殼和基座的常用材料為ASA，它是一種由丙烯腈(Acrylonitrile)、苯乙烯(Styrene)、丙烯酸橡膠(Acrylate)組成的于上世紀70年代研制成功的三元聚合物，屬于抗沖改性樹脂。ASA樹脂是由橡膠相和樹脂相組成的兩相結(jié)構(gòu)，橡膠相以顆粒狀分散在連續(xù)的樹脂相中，形成“海島”結(jié)構(gòu)，在兩相的界面上有一層SAN接枝物。ASA屬無定型三元共聚物，為飽和主鏈結(jié)構(gòu)，不含雙鍵，因此對紫外線的耐受能力很強，克服了ABS樹脂長期露置室外機械強度顯著下降，受日光的分解而使顏色變黃等缺點；ASA結(jié)構(gòu)中引入了丙烯酸酯橡膠，使其共聚物具有極好的抗沖擊性，尤其是低溫抗沖擊性能優(yōu)良；ASA結(jié)構(gòu)中含有腈基，因此具有極強的耐化學腐蝕性；ASA與PVC的溶解度參數(shù)十分接近，兩者具有很好的相溶性，流變性能、熱膨脹系數(shù)更加接近；ASA在加工過程中熱穩(wěn)定性好，熱變形溫度可達92℃，共擠型材與PVC型材焊角強度基本相同。

此外，改性PP也可作為外后視鏡的重要材料。

3.常用的后視鏡材料牌號

燈材料的選擇與應(yīng)用

車燈可以分為前照燈、后車燈、轉(zhuǎn)向燈、車牌照明燈等，它在車輛安全行駛的過程中起了重要的作用。組合前照燈在整輛車的前部，它主要起照明和信號作用。

1.燈材料選擇原則

燈材料有以下要求：

·良好的耐沖擊性能：能夠承受行駛中跳起碎石的沖擊；

·良好的透光性：起到照明的作用；

·良好的耐候性：防止在風吹、日曬、雨淋等惡劣環(huán)境下變形、老化等；

·良好的穩(wěn)定性：在長期的燈光炙烤下不能變形；

·良好的流動性：滿足注塑加工工藝的要求；

·良好的加工性能：便于注塑模具設(shè)計。

2.常用燈材料的性能

燈罩一般采用PC或者PMMA材料，燈座一般采用ABS材料。

聚碳酸酯(PC)俗稱防彈膠，是分子鏈中含有碳酸酯的聚合物，是一種透明的工程塑料產(chǎn)品。PC是高性能高透明的結(jié)構(gòu)性材料，其力學性能和PA/POM相近，沖擊強度是常用塑料中最好的，它具有非常突出的耐蠕變性、耐熱性和耐寒性，具有優(yōu)良的韌性，其長期使用溫度范圍為-60~120℃，即使在-105℃時，仍有很好的沖擊韌性。PC具有很好的光學性能和著色性能，能制造出各種顏色鮮艷的透明制品。但PC的耐疲勞強度低，不宜長期暴露在高溫及潮濕的環(huán)境中、長期受高溫作用或太陽光照射易產(chǎn)生應(yīng)力開裂，在外飾制品使用時需經(jīng)過改性處理。

PMMA聚甲基丙烯酸甲酯俗稱有機玻璃或亞克力，是透明度極高的塑料，表面硬度低，易被硬物擦傷。它是一種無定型聚合物，成型溫度范圍廣，使用前進行預干燥處理，與無機玻璃的光學性能相似，質(zhì)輕、不易碎裂，有韌性和一定的拉伸強度和彎曲強度，可以透過波長為270μm的紫外線光，其綜合性能好于聚苯乙烯。

ABS材料無毒無味，兼有三種成分的特征，即聚苯乙烯的光澤性、良好的成型加工型；聚丙烯腈的剛性、耐化學腐蝕性、耐油性和良好的機械性能；丁二烯的橡膠的韌性和耐沖擊性。

3.常用的燈材料牌號

生產(chǎn)燈具材料的廠家很多，種類也很多，主要有臺灣奇美PC系列耐候性PC材料、CM系列亞克力板、三菱VH系列PMMA材料、拜耳生產(chǎn)的Al系列PC材料、錦湖日麗生產(chǎn)的散光系列PC材料、普利特生產(chǎn)的PC系列材料。

進氣格柵

進氣格柵也是前部造型中重要的組成部分，它與前保險杠、前照燈一起構(gòu)成了整個汽車的前部造型。為了美觀起見，進氣格柵一般都采用鍍鉻工藝制作。圖5是汽車進氣格柵的結(jié)構(gòu)圖。

1.進氣格柵材料選擇原則

由于進氣格柵靠近發(fā)動機艙，經(jīng)常受到高溫的烘烤，一般是電鍍件，其材料要求有以下要求：

·良好的電鍍性能，有利于電鍍；

·良好的耐候性，防止在高溫暴曬下變形、老化等；

·良好的穩(wěn)定性，在長期的工作中不能變形；

·良好的流動性，滿足注塑加工工藝的要求；

·良好的加工性能，便于注塑模具設(shè)計。

2.常用格柵材料的性能

進氣格柵常用材料為ABS或者PC/ABS合金，這兩種材料都具有良好的電鍍性能。

ABS樹脂為淺黃色較狀或珠狀不透明樹脂，吸水率低，具有較高的抗沖擊性、剛性、耐油性、耐寒性、耐化學藥品性能，它容易電鍍，易于成形，價格低廉。

PC/ABS合金是由聚碳酸酯(Polycarbonate-PC)和聚丙烯腈(ABS)合金而成的熱塑性塑料，在加工過程中，一般加入ABS接枝物、馬來酸酐、丙烯酸、胺基等相容劑來增加相容性。PC/ABS合金結(jié)合了兩種材料的優(yōu)異特性：ABS材料的成型性和PC的機械性、沖擊強度和耐溫、抗紫外線(UV)等性質(zhì)。PC/ABS合金由PC相、SAN相及接枝的PB橡膠相組成，微觀結(jié)構(gòu)十分復雜，與PC相比，降低了熔體粘度，改善了加工性能，并大大提高了產(chǎn)品耐應(yīng)力開裂的性能，與ABS相比，提高了耐熱性和耐候性，成本介于PC和ABS之間，又兼具兩者的良好性能，是性價比非常高的塑料材料。