汽车设计常用塑料材料及其合理选择方法

《汽车设计常用塑料材料及其合理选择方法》由会员上传分享，免费在线阅读，更多相关内容在行业资料-天天文库。

1、汽车设计中常用塑料材料及其合理选择方法一、高分子材料的主要特征介绍热塑性塑料热塑性塑料是指在特定的温度范围内，能反复加热软化和冷却硬化的材料。高聚物由长分子链组成。热塑性高聚物的分子链有线型的或支链的结构。用相对平均分子质量来表征和测定高聚物分子链的长度。分子量越大，固态高聚物的力学强度越好，黏流态高聚物的黏度更高。聚合物的聚集态结构表2-2是一些碳链聚合物和杂链聚合物的结构聚合物内分子链与分子链之间的聚集状态，即聚集态结构，也是聚合物的主要结构参数。按照分子间的排列状况，可以将固态聚合物的聚集态分为结晶态、无定形态（即非结晶态），结晶态是指线型的和支链型的大分子

2、，能够在三维方向上规则整齐的排列形成晶体结构。具有结晶结构的，或者能形成结晶结构的聚合物称为结晶性聚合物。与此相反，分子链排列呈无序状态，则定义为无定形态。凡是在任何条件下都不能结晶的称为无定形聚合物。在晶体形成过程中，可能有一部分大分子或大分子链段没有机会结晶，成为聚合物中的无定形部分。结晶部分在聚合物中所占的比例称为结晶度。即便在同一品种的聚合物也因有结构上的差异而影响结晶度。例如低密度聚乙烯，由于其具有较多的支链，使链的规整性收到破坏，因而结晶度低于线型的高密度聚乙烯。结晶度和无定形态是两种不同的聚集状态，因此，导致性能上的较大差异也是必然的。由于分子链在较

3、高温度下有自由卷曲的倾向，当对其施加外历时，分子链便会伸展。许许多多伸展的链沿力的作用方向进行有序的排列，就形成了取向态，将已经形成取向态的聚合物降低温度，使其冻结，取向结构便会保留于制品中。取向态和结晶态都以高分子的排列有序为特征，所不同的是，结晶态是三维有序，并且是在合适的外界条件下自发生成的；而取向态只是一维或二维有序。如果作用力来自于一个方向，则分子链单向取向。塑料的物态聚合物在不同的温度条件下可处于三种物理状态，即玻璃态、高弹态和黏流态。大部分塑料以温室下的玻璃态为特征。所谓玻璃态是指塑料在这一状态下呈刚性，质硬如玻璃受外历时变形很小而且是可逆的。塑料在

4、这一状态下作为刚性材料使用，是合乎逻辑的。当聚合物处于热加工状态时，温度升高引发了以下两种变化：一是分子运动不断获得能量，动能增加，相应的，分子间作用力减弱，分子运动的幅度和频率大幅增加；二是体积发生膨胀，提供了足够多的供分子运动的自由空间。由玻璃态转变为高弹态，状态发生转变时的温度称为玻璃化温度，简称玻璃化温度。高弹态的分子运动发生了明显的变化，分子链中的几个或几十个链节组成的链段作为一个运动单元开始移动，在较小的外力作用下就可以有较大的变形，但变形仍是可逆的。状态的力学特征犹如室温下的橡胶。状态进入黏流态时的温度称为黏流温度。黏流态分子运动的特征是，整个分子链

5、可以运动，并且链与链之间会发生相对移动。流动的熔体不能保持自己的形状。塑料加工性能评价在体现聚合物加工性能的各个要素中，最重要的时加工稳定性和加工流动性。（1）加工稳定性，加工稳定性可以从两个方面来理解：①原料在成型过程中不会发生不利于加工并改变原料结构的化学变化；②物料的流动处在一个比较稳定的状态。（2）加工流动性，加工流动性表征的是一定的温度及压力作用下熔体的流动性能。在描述熔体流动性能时，剪切应力、剪切速率及黏度是应用最广泛的术语。熔体流动速率（MFR）是指，在一定温度和负荷下，热塑性塑料熔体每10min通过标准口模流出的重量克数。螺旋线流动长度表示一定注射

6、压力下，给定壁厚的熔体的最大流动长度，它可以作为材料进行最小壁厚的设计参数，通常用FLR表示。一种材料流径比越大，熔体在给定工艺条件下的流动性越好，制件壁厚设计得薄得可能性越大。表2-6是部分热塑性塑料得流径比（FLR）结晶型材料的实用性能聚合物的结晶对塑料材料得使用性能影响极大，结晶使分子链段排列紧密，大分子之间的作用力得到加强，因而能使聚合物的密度、拉伸强度、刚度、硬度、耐热性、抗溶剂性、抗滲透性都得到提高；而依赖于分子链段运动的有关性能，如高弹性、伸长率、冲击韧性等则有下降。此外，结晶对塑料的光学性能也有一定影响，除了极少数品种，大部分未经改性的结晶聚合物是

7、不透明的。二、汽车设计中常用塑料材料以下我们列举出塑料最突出的几个优点，以此说明将塑料作为工业设计的首选材料应该是一个合乎逻辑的选择。3(1)低密度，塑料的密度一般在0.9～1.4g/cm，其重量可以比铝材和钢材分别轻20％和50％以上；(2)透明、耐冲击，许多塑料具有非常好的透明性，透明性好的有机玻璃，透光率可达92％，而且冲击强度是无机玻璃的250倍。(3)成型加工性优良，具体表现在：①成型方法多；②从原料到成品一次完成，形状复杂的部件也可从原料到成品一次成型，而金属部件，加工出一个形状复杂的部件，可能要经过数十道工序；③较大的设计灵活性；(4)材料的可设计行

8、强，可以用