塑料及其復合材料是汽車工業中常用的非金屬材料之一，汽車中的塑料用量已經占到了整個塑料產量的15%（圖1所示）。尤其是當今社會，對汽車環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用塑料材料最多的零件系統，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量的一致，在選材時必須考慮噴涂系統，例如北美車身油漆多采用高溫烘烤系統，外飾件選材時應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介紹材料的選擇和應用情況。

    保險杠材料的選擇與應用
 

圖1-圖3
 

    汽車的保險杠系統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連續相中的硫化交聯的EPDM微小顆粒，利用動態硫化技術可以制得熱塑性彈性體，PP連續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、低熱膨脹系數和低收縮率，抗化學腐蝕性能強，尤其是經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良。在TPO分子中，大量高度膠連的橡膠粒子呈分散結構，少量塑料相結構包覆在膠連橡膠粒子周圍形成連續相，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。

    吸能塊一般采用發泡聚丙烯或者是PP類支架吸能結構，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，保護車輛內部成員。

    除了以上常用材料外，PC/ABS、PBT、SMC等材料也可用于保險杠的生產與制造。
 

    3.常用的保險杠材料牌號

    目前，國內或者國外生產PP的廠家很多，國內廠家有上海錦湖日麗、上海聚威、廣州金發、上海普利特等，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，國內材料廠家的材料應用范圍更廣泛，如上海聚威的改性PP系列、廣州金發的ABP系列改性PP、上海普利特的改性PP系列、臺灣奇美生產的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的工程改性PP的機械性能。表2列出了意大利API生產的TPO材料的性能。

    外后視鏡材料的選擇與應用

    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是典型的后視鏡結構示意圖，主要包括支座、鏡殼、基板、連接件、鏡片、加熱片、鏡頭調節模塊、轉向燈等。

    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構，橡膠相以顆粒狀分散在連續的樹脂相中，形成“海島”結構，在兩相的界面上有一層SAN接枝物。ASA屬無定型三元共聚物，為飽和主鏈結構，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結構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良；ASA結構中含有腈基，因此具有極強的耐化學腐蝕性；ASA與PVC的溶解度參數十分接近，兩者具有很好的相溶性，流變性能、熱膨脹系數更加接近；ASA在加工過程中熱穩定性好，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
 

    上海錦湖日麗XC系列ASA材料，廣州金發的ASA-W系列材料、改性PP系列，上海聚威的PP改性系列，臺灣奇美生產的PW系列ASA等，都是后視鏡常用的材料。表3列出了臺灣奇美工程ASA材料的特性與加工條件。表4則列出了上海聚威工程玻纖增強PP的性能。

    燈材料的選擇與應用

    車燈可以分為前照燈、后車燈、轉向燈、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、雨淋等惡劣環境下變形、老化等；

    ·良好的穩定性：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品。PC是高性能高透明的結構性材料，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境中、長期受高溫作用或太陽光照射易產生應力開裂，在外飾制品使用時需經過改性處理。

    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、拜耳生產的Al系列PC材料、錦湖日麗生產的散光系列PC材料、普利特生產的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構圖。

    1.進氣格柵材料選擇原則

    由于進氣格柵靠近發動機艙，經常受到高溫的烘烤，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合金結合了兩種材料的優異特性：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。PC/ABS合金由PC相、SAN相及接枝的PB橡膠相組成，微觀結構十分復雜，與PC相比，降低了熔體粘度，改善了加工性能，并大大提高了產品耐應力開裂的性能，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。

    3.常用的前格柵材料

    前格柵的常用材料主要有廣州金發JH系列電鍍級PC/ABS合金、HP系列電鍍級PC/ABS合金、上海聚威電鍍級ABS材料、上海普利特電鍍級ABS材料、上海錦湖日麗ABS7系列電鍍級ABS材料、HAC系列電鍍級PC/ABS合金、拜耳FR系列電鍍級PC/ABS合金、美國GE生產的C系列電鍍級PC/ABS合金等。表5為美國GE C1110HF系列PC/ABS合金的性能。

責任編輯：李玲珊

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