目前汽车保险杠常用的高分子材料
目前汽车保险杠常用的高分子材料是由三层组成:面板材料是用PP、PE/ABS、PC/PBT;骨架材料可以是木材、金属;中间是以PP发泡材料或PU发泡材料。
我国目前最普遍的是使用增韧(改性)聚丙烯(PP),另外聚氨酯(PU)是国际公认为最适合制造汽车保险杆的原材料,如宝马、奔驰、丰田和本田等各大汽车生产商都选用这种材料来制造保险杆。逐渐热起来的热塑性弹性体(TPO)在北美使用广泛,2005年,TPO在北美塑料保险杠市场所占份额达75%。
就性能来看,聚丙烯力学性能的绝对值高于聚乙烯,但在塑料材料中仍属于偏低的品种,其拉伸强度仅可达到30 MPa或稍高的水平。等规指数较大的聚丙烯具有较高的拉伸强度,但随等规指数的提高,材料的冲击强度有所下降,但下降至某一数值后不再变化。
温度和加载速率对聚丙烯的韧性影响很大。当温度高于玻璃化温度时,冲击破坏呈韧性断裂,低于玻璃化温度呈脆性断裂,且冲击强度值大幅度下降。聚丙烯具有良好的耐热性,制品能在100℃以上温度进行消毒灭菌,在不受外力的条件下,150℃也不变形。脆化温度为-35℃,在低于-35℃会发生脆化,耐寒性不如聚乙烯。对于聚丙烯玻璃化温度的报道值有一18qC, OqC, 5℃等,这也是由于人们采用不同试样,其中所含晶相与无定形相的比例不同,使分子链中无定形部分链长不同所致。聚丙烯的熔融温度比聚乙烯约提高40一50%,约为164一170℃, 100%等规度聚丙烯。
聚丙烯的化学稳定性很好,除能被浓硫酸、浓硝酸侵蚀外,对其它各种化学试剂都比较稳定;但低分子量的脂肪烃、芳香烃和氯化烃等能使聚丙烯软化和溶胀,同时它的化学稳定性随结晶度的增加还有所提高,所以聚丙烯适合制作各种化工管道和配件,防腐蚀效果良好。
聚丙烯是来源很广,价格低廉的材料,并且通过改性,如采用固相接枝法对等规pp进行改性得到mpp,与其他塑料的共混物冲击强度提高2~3倍,可用作抗冲击壳体材料。还可以共混改性,与橡胶共混可制被兼具这些聚合物性质的高分子合金,马自达CX-5就采用此合金高分子,表里两层的材质,基材表面的涂料附着性增加,内部的刚性和受冲击吸收性也明显进步。所以在刚性不变的情况下保险杆厚度变薄,正因为材料使用量变少,故可达减轻约20%重量;同时因厚度减少,冷却效果也更为提升,过去须时60秒达到冷却现在仅要30秒,作业时间上节省一半,完全符合节能减碳的环保趋势。
而聚氨酯具有韧性好、不易断裂、使用寿命长、耐候性强(-40℃~+80℃)、重量轻、且可承受一定的冲击力,既能保护车身的油漆同时又增强了行车的安全性,是保障行车安全的最佳扰流配件。
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