工程塑料在汽車車門關(guān)鍵部件中有什么樣的應(yīng)用

由汽車工業(yè)的快速發(fā)展而引發(fā)的節(jié)能和環(huán)保問題日益受到關(guān)注，汽車的減重、降排成為各大汽車廠商必須面對的課題。在此背景下，工程塑料在汽車上的用量逐年上升，且上升幅度居各行業(yè)之首。

玻璃安裝導(dǎo)軌的塑料選材玻璃導(dǎo)軌由于需要承受玻璃升降運動的負荷并工作于比較苛刻的使用環(huán)境，因此要求其具有良好的尺寸穩(wěn)定性能、化學(xué)穩(wěn)定性、疲勞強度和韌性。改性后的聚丙烯(PP)具有優(yōu)良的綜合性能以及相對低廉的價格優(yōu)勢，經(jīng)篩選后，確定塑料導(dǎo)軌的材料為PP+TD20(20％礦物粉增強聚丙烯)。表1列出了PP+TD20材料的基本性能。下圖列舉出某公司不同車型的塑料導(dǎo)軌(圖1)和金屬導(dǎo)軌(圖2)，其參數(shù)對比見表2。由表2可見，與A00車型金屬導(dǎo)軌相比，SUV車型塑料導(dǎo)軌尺寸較大、材料壁厚也較厚，且為兩個支架安裝，但質(zhì)量卻減輕735％。很顯然，如果是同等尺寸的導(dǎo)軌，輕量化效果會更明顯。車門模塊的塑料選材隨著工程塑料在汽車行業(yè)應(yīng)用比例的提高，車門模塊的輕量化已經(jīng)成為必然趨勢，博世和阿文美馳等優(yōu)秀汽車零部件廠家紛紛推出了塑料車門模塊。塑料車門模塊不僅繼承了集成化車門模塊的高集成度，而且基板材料由鋼材轉(zhuǎn)變?yōu)楣こ趟芰?，升降器?dǎo)軌和扶手支架等零件也集成注塑為一體，與金屬車門模塊相比，塑料車門模塊的零部件數(shù)量減少了30％左右，自重更是減輕達40％之多。PP+LGF30(30％長玻纖增強聚丙烯)具有良好的機械性能，因而被各大汽車零部件廠商確定為塑料車門模塊材料。由于在PP材料中加入了長度為10mm左右的長玻纖，因此在PP基材的注塑過程中，受注塑壓力、注塑基材流動方向和注塑厚度等因素的影響，長玻纖產(chǎn)生了較高的同向性，使長玻纖增強材料的強度和抗蠕變性得到顯著提升，同時減小了熱翹曲變形量。PP+LGF30的基本性能見表3。下圖是用1塊80X80X0.8mm的鋼板和1塊80X80X2mm的PP+GF30進行抗噪性能對比試驗的結(jié)果。試驗結(jié)果顯示，鋼板的共振頻率為700Hz左右，振幅高、阻尼低，同時有明顯的2階、3階振動頻率；而PP+GF30的共振頻率為450Hz左右，振幅低、阻尼高，基本無明顯的2階、3階振動頻率?？梢?，PP+GF30在抵抗噪音方面比鋼板有更優(yōu)異的性能表現(xiàn)。車門中柱飾板的塑料選材作為車門中柱重要的結(jié)構(gòu)件及裝飾件，長期以來，以歐美車企為代表生產(chǎn)的汽車，車門中柱飾板均采用鋼材，用鋼材做出的飾板有許多優(yōu)點，即強度高、抗拉和抗沖擊性能強、不易變形及耐燃性強等。但在輕量化的大背景下，工程塑料也逐步代替了鋼材，在中柱飾板中得到應(yīng)用。中柱飾板在車身結(jié)構(gòu)中的作用并非起安全作用，一般起兩種作用，一為裝飾件，如圖1所示，將車門或者車身的焊接處遮擋住，對于這一類的飾板，由于其僅作裝飾，對于車門結(jié)構(gòu)所起的功能作用微乎其微，因此對材料的耐久性要求相對不是特別高，選擇范圍較廣。而有一些車門需要中柱飾板同時起到玻璃升降導(dǎo)軌的作用，如圖2所示。對于此類飾板，因其承擔重要的功能結(jié)構(gòu)作用，對于材料的選用需要綜合考慮，其中較重要的指標是要有高強度及耐久性，以起到功能飾板在車門中的結(jié)構(gòu)作用。針對不同檔次的汽車，車門中柱飾板有兩種表面光澤效果可供選擇，其中光澤度小于30的為低光配置，光澤度大于80的為高光配置。低光表面配置中柱飾板選材工程塑料ASA(AcrylonitrileStyreneAcrylateCopolymer)是丙烯酸酯類橡膠體與丙烯腈、苯乙烯的接枝共聚物。它具有有良好的機械物理性能、很強的耐候性、比較好的耐高溫性能，是一種防靜電材料，能使表面少積灰塵。但因為其材料的特殊性，無法取得表面高光效果，因此，采用ASA材料作為中柱飾板，并在表面采用皮紋處理，對于不需要高光效果的中低檔車型是個高性價比的選擇，對于裝飾類和功能類均可采用這種材料。目前主流廠家，如通用、大眾、豐田等許多車型上都有應(yīng)用。裝飾類高光中柱飾板選材聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗稱有機玻璃，是迄今為止合成透明材料中質(zhì)地最優(yōu)異、價格又比較適宜的品種。它的優(yōu)點主要包括：優(yōu)異的透光性能（92%），良好的耐候性，表面硬度高，亮度高，無固有顏色，易于著色，并且具有良好的化學(xué)穩(wěn)定性。此外，PMMA可簡單熱降解，100%可回收，易于環(huán)保。PMMA可達到高光鋼琴漆效果，目前在全球一些整車廠把它作為立柱飾板的材料，但由于PMMA表面硬度不高、易擦毛、抗沖擊性能低、成型流動性能差等缺點，PMMA的改性相繼出現(xiàn)，但是改性后的原材料價格也上漲了許多，相對于鋼材，還需要付出更多的成本。從目前采用PMMA作為外飾板的車型分析來看，單純使用PMMA作為飾板有其弊端。

1）脆性大，極易發(fā)生脆裂。某些品牌在售車型上設(shè)計了帶集成導(dǎo)軌作用的純PMMA中柱飾板，售后數(shù)據(jù)反饋出多起飾板破裂的售后報怨，因此，純PMMA中柱飾板僅推薦在裝飾類飾板中使用。

2）耐刮擦性差，極易擦毛。在對PMMA制成的飾板零件進行模擬洗車房洗車耐磨試驗之后，零件表面的光澤度的損失多達90%。但在經(jīng)過拋光處理后，光澤度可改善至原始零件的90%以上。由此可見，PMMA的可修復(fù)性能還是有保障的。功能類高光中柱飾板方案如采用單色注塑進行中注飾板的生產(chǎn)，除PMMA材料可做出高光表面效果，PC材料也是一種可供選用的方案。為了維持PC材料的性能，并同時改善PC材料的不足，考慮到PC在注塑時通過添加色母而達到不同的顏色要求（通常飾板為黑色），必須在PC表面用透明涂層或者油漆，以達到中柱飾板作為外觀功能件的質(zhì)量要求及耐久要求。尤其是采用硬涂層，硬涂層不僅增強了塑料材料耐刮傷和耐化學(xué)的性能，而且給PC帶來耐候保護，同時更增強了PC的耐沖擊性及熱穩(wěn)定性。如使用雙色注塑，則是針對PM