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耐热PP,ABS在汽车上的应用
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发布日期：2009-08-12 |
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安全舒适，轻量节能是汽车发展的未来趋势，塑料作为的可选材料之一，在汽车上的应用也越来越广泛。据估计，未来十年内，汽车的重量还将降低20%以上，而这正是工程塑料应用的舞台。目前，工程塑料的应用主要包括内饰件、外装件和功能结构件。本文主要介绍PC/ABS，SMA+GF，PA/ABS等材料在内外饰的应用。
仪表板简称I/P（Instrument panel）,是汽车内饰的重要组成部分。它是非常独特的，集安全性、功能性、舒适性与装饰性于一身的部件，采用塑料材料（取代金属材料）可减轻重量，降低成本，改进设计的柔韧性和零部件的集成度，提高安全性。目前用作乘用车仪表板的塑料材料主要有PP+GF、ABS、PC/ABS、MPPO/GF、SMA/GF等， 近年来LFT （长玻纤增强产品）也开始应用于中型车上，比如Ford的C307等。但是中轿车的仪表板材料主要还是采用PC/ABS、SMA/GF等高端材料。比如SGM的710，618等车型，SVW的B5GP，B6GP等车使用高耐热，耐水解, 低气味挥发的PC/ABS材料作为仪表板材料；而SGM的18，201等车型则采用SMA/GF材料作为仪表板材料。
PC/ABS 工程塑料具有很多的优点，比如耐热高，能满足115℃长时间的热存放要求；的耐冲击性，而且发生冲撞后的碎片为韧性断裂，不伤害人体；同时它也有很好的尺寸稳定性。PC/ABS目前在仪表板上的应用也很成熟，但随着汽车工业的发展，对内饰产品的环境和安全要求也越来越高，因此需要材料有更低的气味挥发，更好的耐冲击性，保护人的安全。材料供应商针对这种需求，已经提供了更好的解决方案，不断推出了有更低的气味，更耐水解，更好的流动性，在低温及热老化后具有更优异的多轴冲击性能的产品，比如SABIC（GE）公司推出的Cycoloy XCY620 ，Bayer公司推出的T85XF，锦湖日丽（kumhosunny）公司推出的HAC8260等产品。表1为 HAC8260 的气味性，散发性的测试报告（来源于RELIABLE ANALYSIS INC），表2 为三种牌号的基本物理性质对比。 表1 HAC8260 的气味性，散发性的测试报告
| 项目 |
气味 |
气味 |
总碳挥发 |
雾化 |
| 标准 |
GME 60276 |
GME 60276 |
TS-INT-002 |
GME 60326-B |
| 条件 |
24h@40℃ with 50mlDI water |
24h @70℃ |
|
90℃ |
| 客户满意值 |
> 6 class |
> 6 class |
< 50ug/g |
> 90 |
| HAC8260 |
8.3 |
7.3 |
24.09 |
94.6 |
表2 PC/ABS三种牌号的基本物理性质对比
| 机械性能 |
XCY620* |
T85XF* |
HAC8260* |
单位 |
标准 |
|
| 屈服点拉伸强度, 50 mm/min |
54 |
54 |
/ |
MPa |
ISO 527 |
|
| 断裂拉伸强度, 50 mm/min |
51 |
50 |
51 |
MPa |
ISO 527 |
|
| 屈服点的伸长率, 50 mm/min |
4.5 |
4.7 |
4.7 |
% |
ISO 527 |
|
| 断裂点的伸长率, 50 mm/min |
115 |
>50 |
110 |
% |
ISO 527 |
|
| 拉伸模量, 1 mm/min |
2200 |
2300 |
2050 |
MPa |
ISO 527 |
|
| 弯曲模量, 2 mm/min |
2200 |
/ |
2000 |
MPa |
ISO 178 |
|
| 冲击性能 |
XCY620 |
T85XF |
HAC8260 |
单位 |
标准 |
|
| 多轴冲击总能量, 23°C |
56 |
/ |
64.03 |
J |
ASTM D 3763 |
|
| 多轴冲击总能量, -30°C |
70 |
/ |
72.48 |
J |
ASTM D 3763 |
|
| 悬臂梁缺口冲击强度80*10*4 +23°C |
55 |
48 |
48.06 |
kJ/m2 |
ISO 180/1A |
|
| 悬臂梁缺口冲击强度 80*10*4 -30°C |
45 |
35 |
40.99 |
kJ/m2 |
ISO 180/1A |
|
| 热性能 |
XCY620 |
T85XF |
HAC8260 |
单位 |
标准 |
|
| 平均线膨胀系数,-40°C to 40°C, 流动方向 |
7.E-05 |
7.5E-05 |
7.98*E-5 |
1/°C |
ASTM E 831 |
|
| 平均线膨胀系数,-40°C to 40°C, 垂直流动 |
7.E-05 |
8.E-05 |
8.37*E-5 |
1/°C |
ASTM E 831 |
|
| 维卡软化温度, B/50 |
127 |
128 |
129 |
°C |
ISO 306 |
|
| 热变形温度0.45 MPa 80*10*4 sp=64mm |
126 |
127 |
129.9 |
°C |
ISO 75/Bf |
|
| 热变形温度 1.8 MPa 80*10*4 sp=64mm |
105 |
109 |
113.4 |
°C |
ISO 75/Af |
|
| 物理性能 |
XCY620 |
T85XF |
HAC8260 |
单位 |
标准 |
|
| 密度 |
1.14 |
1.14 |
1.139 |
- |
ASTM D 792 |
|
| 模具收缩率, 流动方向, 3.2 mm |
0.5 - 0.7 |
0.5 - 0.7 |
0.75 |
% |
ISO 294 |
|
| 模具收缩率, 垂直流动方向, 3.2 mm |
0.5 - 0.7 |
0.5 - 0.7 |
0.75 |
% |
ISO 294 |
|
| 融流指数, 260°C/5.0 kg |
21 |
19 |
20 |
cm3/10 min |
ISO 1133 |
| * XCY620与T85XF数据来源于其网站产品信息，HAC8260数据来源于RELIABLE ANALYSIS INC.报告 玻璃纤维
增强苯乙烯-马来酸酐共聚物材料（SMA/GF）被认为是一种经过了时间考验而现在仍在不断扩大用量的仪表板材料，据报道自从1973年SMA/GF材料次被用作轿车仪表板以来，现在全世界已有超过千万部汽车仪表板使用了SMA/GF材料。在国外，北美生产的汽车仪表板骨架大约有三分之二用玻纤增强SMA制造；在欧洲的很多车型也在广泛应用增强SMA材料。
SMA/GF材料有加工流动性好,固化快,成型周期短的特点，熔融指数（MFI）达到 8（265 ℃ ×5kg）以上，适合于复杂形状仪表板的成型需要；由SMA/GF材料得到的制品尺寸稳定，材料收缩率仅在0.4%左右；同时它良好的耐热性（115～125 ℃）满足中轿车仪表板的要求。在国内，这种优良性质的材料一直被国外的材料供应商所垄断。从上世纪90年代后期，陆续有国内研究院和公司进行开发，但一直没有得到产业化，直到近期，锦湖日丽（Kumhosunny）开发成功并市场化。其产品HSG5415具有低气味，低排放的特点，高达8级的气味等级满足了GME60276的要求，同时总碳散发低至15.8ug/g。表3为HSG5415的基本物理性质。 表3 HSG5415的基本物理性质
| 材料基本性质 |
GMP S/MA014 |
HSG5415 |
| 填料含量(玻璃纤维)（ISO 3451/ 1A） % |
14-18 |
16 |
| 密度 (ISO 1183A) g/cm3 |
1.15- 1.20 |
1.18 |
| 弯曲模量 (ISO 527) MPa |
5000-6000 |
5000 |
| 悬臂梁缺口强度 @ 23 °C (ISO 180/1eA) kJ/m2 |
6-10 |
10 |
| 热变形温度1820kPa (ISO 75) °C |
115-125 |
120 |
| 断裂拉伸强度 (5mm/min) (ISO 527) MPa |
65-85 |
74 |
汽车内饰材料一般都有哑光的要求，这样有利于减少驾驶员的视觉疲劳，从而提高了驾驶安全性。目前普通的材料都需要进行哑光处理，要么喷涂哑光漆，要么材料需要添加哑光剂进行改性才能满足内饰的要求。PA/ABS合金本身不需要添加哑光剂，就可以带来特殊的表面柔和哑光效果。它结合了PA优异的抗化学腐蚀性、热稳定性和ABS良好的尺寸稳定性、低温抗冲击性能，同时结晶材料与无定型材料的结合使得PA/ABS还获得了良好的减震和吸声性能，因而非常适合汽车内饰的应用。锦湖日丽（Kumhosunny）在2004年配合神龙汽车公司的需求开发出PA/ABS合金，目前该材料已经应用于汽车仪表板周边部件，例如控制面板，仪表盘罩，空调出风口等内饰件。表4为PA/ABS材料的应用情况。表5为PA/ABS材料的基本物理性质。 表4 PA/ABS材料的应用情况
| 产品牌号 |
车型 |
零件 |
主机厂 |
| PA/ABSHNB0270 |
B53 |
组合仪表罩 |
神龙公司 |
| PA/ABSHNB0225 |
AudiA6 |
仪表板装饰盖 |
一汽大众 |
| PA/ABSHNB0270 |
B54 |
控制面板 |
神龙公司 |
| PA/ABSHNB0270 |
B53 |
仪表台/仪表饰板 |
神龙公司 |
| PA/ABSHNB0270 |
206 |
出风口面板 |
神龙公司 |
| PA/ABSHNB0225 |
|
仪表台总成 |
吉利/华普 |
表5 PA/ABS材料的基本物理性质
| 项目 |
测试条件 |
PA/ABS0225 |
PA/ABS0270 |
| 融流指数 |
240°C ×10kg |
30 |
45 |
| 模具收缩率 |
@ 23 °C |
0.4-0.7 |
0.6-0.8 |
| 密度 |
@ 23 °C |
1.06 |
1.07 |
| 弯曲强度 |
@ 23 °C Mpa |
68 |
62 |
| 弯曲模量 |
@ 23 °C Mpa |
2100 |
2000 |
| 拉伸强度 |
@ BREAK Mpa |
45 |
43 |
| 缺口冲击强度 |
@ 23 °C 3.2mm J/m |
700 |
600 |
| 热变形温度 |
455kPa °C |
92 |
100 | 上文主要概述了工程塑料产品在汽车内饰上的新应用，其实汽车的外饰件和结构件同样是在”以塑代钢”轻量化。比如传统的汽车保险杠钢铁材料已经被工程塑料所取代，一般中、轿车采用PC/PBT材料，而中，低档轿车采用PP增强材料；又比如汽车门窗饰条与三角块过去由钢铁制造，现在则采用ASA耐候材料或者PC/ASA材料来替代。相信随着汽车安全舒适，轻量节能的发展趋势，工程塑料在汽车上的应用将越来越多。
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