汽车仪表板高分子材料选择与加工讲解.doc

汽车仪表板高分子材料选择与加工作者 梁鹏达（单位 湖北汽车工业学院）摘要 随着人们生活水平和消费观念的提高，汽车仪表板越来越受到人们的关注，并成为人们购买车型时选择的重要依据本文旨在探索制作汽车仪表板更好地高分子材料并说明汽车仪表板材料成型的过程和未来发展的前景主要从使用性能、工艺性能、经济性、可靠性、环境影响方面，通过全面的具体的分析，合理地确定了制作汽车仪表板的相对更好的材料，最终ABS树脂以价格便宜、容易成型以及研究结果较为成熟等特点被确定为作为制作汽车仪表板的高分子材料另外对如何提高所选材料的性能，通过查阅大量资料，给出了具体的工艺流程同时就汽车仪表板的未来前景方面，给出了较多的较为实际思路最后给出如何在本国更好地发展ABS树脂给了几点建议英文摘要 With the improvement of people's living standards and consumer attitudes, the car dashboard gets more and more attention, and becomes an important basis for the selection of people buy cars. This article aims to explore the production of car dashboard polymer materials and describes the car dashboard material molding process and the prospects for future development. Mainly from the use of performance, process performance, economy, reliability, environmental impact, ABS which is cheap, easy to shape and who's results more mature is determined for as production car dashboard polymer materials through a comprehensive analysis, reasonably determine the relatively better materials for the production of car dashboard. And the article gives the specific process on how to improve the performance of the selected materials according to large amounts of data. The future prospects of the car dashboard at the same time, more is more practical ideas. Finally, The article gives a few suggestions to better develop ABS resin in the country.关键词 汽车仪表板；聚氯乙烯；ABS树脂；高分子材料1、背景介绍传统的汽车零部件均为钢或其他金属材质，随着汽车工业的发展迫切需要新型材料来代替钢材，以减轻车身重量、节能和减少乘坐人员伤亡，提高舒适和美观程度。

近年来塑料工业的迅速发展为满足汽车工业的这种要求提供了可能，各种塑料功能件和内饰件不断被采用，其中作为内装饰件的仪表板是塑料在汽车内应用的最大领域仪表板位于驾驶员正前方，通常包含仪表板本体（壳体）、仪表、空调控制系统、风道/风管、出风口、操作面板、开关、音响控制系统、除霜器、除雾器、手套箱、左盖板、饰板等零件大部分仪表板还包含：储物盒、驾驶员侧手套箱、扬声器等饰件和时钟、金属加强件、烟灰盒、点烟器、杯托等功能性零件；部分中高档汽车设计有卫星导航系统、对讲系统、温度传感系统等高端产品仪表板在汽车中的空间位置得天独厚，使越来越多的操作功能分布其中，除反映汽车行驶基本状态外，对风口、音响、空调、灯光等控制也给予行车更多的安全和驾驶乐趣因此，在汽车中，仪表板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随着人们对车的理解越来越超出其功能，对仪表板的手感、皮纹、色泽、色调也逐渐成为评判整车层级的重要标准2、零件的工作条件、失效方式及性能要求汽车仪表板处在高速和振动的条件下工作，且经常与人体、物体接触，经常日晒，温差大失效方式主要为表面磨损、表面腐蚀和受到撞击时带来的变形关于性能要求，首先，它需要有一定的刚性以支撑所附的零件在高速和振动的状态下保持正常工作，同时又需要有较好的吸收性使其发生意外时减少外力对正、副驾驶员的冲击。

另外，还需要材料尽量没有味道且不易燃烧，无毒或低毒且对表皮的老化性能、热性能、拉伸性能的要求较高性能要求总结：1、有足够的强度刚度，能承受仪表、管路和杂物等的负荷，能抵抗一定的冲击2、有良好的尺寸稳定性，在太阳光辐射和发动机余热的高温下不变形，不失效，不影响各仪表的精确度3、有适当的装饰性，格调优雅，反光度低，給人以宁静舒适的感觉4、耐久性， 耐冷热，冲击，耐光照，使用寿命十年以上5、制造仪表板的主要原料与辅助材料均不得含镉等对人体有害的物质6、不允许长生使窗玻璃模糊的挥发物，应有适当的装饰性，反光度低7、软质表皮在常温下破损时，应韧性断裂， 不应脆性断裂，即要求制品破损时不允许出现尖状锐角8、耐汽油、柴油和汗液的腐蚀3、零件材料的初步选择汽车仪表板相对汽车内部运作的零件来说是裸露的，对于选择的材料，不仅有必要的性能要求，还需要必要的外观要求、手感及无味无毒的要求，这就对材料的选择提供了较为严格的标准目前汽车上使用的仪表板分为硬质仪表板和软质仪表板随着轿车上安全气囊的安装，软质仪表板已失去安全性的要求，且软质仪表板由3 种以上的材料构成，材料再生利用非常困难因此只要外观质量得到解决，采用低成本的硬质仪表板完全可行。

通过对汽车仪表板工作条件及所需材料性能诸多情况的分析初步选择聚氯乙烯PVC和ABS树脂对所选材料有如下考虑，首先市场上要有大量的公司供应，价格相对较低，且能基本满足汽车仪表板的性能要求初步确定这两种材料4、候选材料的具体分析4.1聚氯乙烯这种材料的结构如下：[ ―CH2 ―CHCl― ]n ，碳原子为锯齿形排列，所有原子均以σ键相连所有碳原子均为sp3杂化PVC是无毒无臭的白色粉末PVC塑料的密度为1.40g/cm3，玻璃化温度87℃，熔点160-212℃PVC塑料的力学性能取决于聚合物的相对分子质量、增塑剂及填料的含量一般情况下，填料含量增加，其拉伸强度降低未加增塑剂的PVC是硬质塑料，填加增塑剂后，柔软性、伸长率、耐寒性增加，玻璃化温度、脆性、硬度、拉伸强度等均降低PVC在65-85℃开始软化，170℃以上成黏流状态，140℃即开始少量分解，随温度升高分解速度增加，190℃以上大量放出HCL气体PVC的含氯量高达56%，因而具有阻燃性和自熄性；而且具有良好的介电性能，是优良的电绝缘材料此外，PVC是一种热稳定性较差的聚合物，在光和热的作用下能逐渐分解放出HCl，同时在力、氧、臭氧、氯化氰以及某些活性金属（如铜、锌等）离子存在下，使降解速度大大加快。

PVC脱除HCl后在主链上形成共轭双键，树脂的颜色发生变化由于PVC热分解时放出HCl，而放出的HCl又对PVC的降解起催化作用，进一步加快其降解速度，因此，往往要加入某些碱性物质作为稳定剂，以防止PVC热降解 尽管如此，PVC的熔体流动性仍然较差，需要较大的注射压力，同时为避免出现熔体破裂现象，在成型中宜选用低速注射PVC吸水性较小，通常在0.1%以下，对要求不高的制品，成型前可不干燥 为减少PVC加工过程中分解出的HCl气体对设备和模具的腐蚀，设备和模具必须选择防腐的金属材料，并做好相应的防腐工作聚氯乙烯为热塑性，通常的聚乙烯，包括高低压聚乙烯属于典型的热塑性塑料，加了交联剂的聚乙烯交联反应后会变成热固性塑料4.2 ABS树脂ABS树脂是指丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物，是微黄色固体，有一定的韧性，密度约为1.04~1.06 g/cm3它抗酸、碱、盐的腐蚀能力比较强，也可在一定程度上耐受有机溶剂溶解它的分子式可以写为(C8H8）x·(C4H6)y·(C3H3N)z，但实际上往往是含丁二烯的接枝共聚物与丙烯腈-苯乙烯共聚物的混合物，其中，丙烯腈占15%~35%，丁二烯占5%~30%，苯乙烯占40%~60%，最常见的比例是A:B:S=20:30:50，此时ABS树脂熔点为175℃。

ABS树脂不透明、着色性好、无毒无味、不透水、略透水蒸气、吸水率低，不易燃烧ABS树脂有极为优良的抗冲击强度，在低温下也不会迅速下降也有较好的抗蠕变性能和耐磨性且它的电性能在较大的频率变化范围内很稳定，温度、湿度对其电性能影响小ABS树脂对水、无机盐、碱和酸类几乎无影响ABS树脂加热到150℃时可熔化，故ABS树脂为热塑性5、候选材料成形或加工方法5.1聚氯乙烯聚氯乙烯采用的是搪塑工艺，搪塑工艺是当前一项成熟并使用广泛的成型工艺，其加工成型工艺简单，是目前应用最广的工艺搪塑又称为涂凝成型它是用糊塑料制造空心软质制品(如玩具)的一种重要方法模塑时将塑料糊倒入开口的中空模内，直至达到规定的容量模具在装料前或装料后应进行加热，以便使物料在模具内壁变成凝胶当凝胶达到预定厚度时，倒出过量的液体物料，并再行加热使之熔融，冷却后即可自模内剥出制品搪塑的优点是设备费用低，生产速度高，工艺控制简单，但制品的厚度、质(重)量等的准确性较差影响制件特性的因素影响制件特性的因素影响制件特性的因素影响制件特性的因素有(1)成型料温2)流道的大小而产生磨察热的大小3)浇口的位置及大小4)添加剂的选择及添加量5)冷料穴的位置及大小。

6)排气槽的位置及大小7)产品的壁厚选用注塑机时的要求选用注塑机时的要求选用注塑机时的要求选用注塑机时的要求有（1）只能选用螺杆式注塑机，不能选用柱塞式注塑机2）所有与PVC塑料接触的部分，不允许对塑化熔体产生任何黏附或滞留；由于HCl的作用，要求这些部位耐磨、耐腐蚀最好选用耐磨耐腐蚀材质制造的设备，或选用对这些部件进行镀铬或氮化处理的设备3）设备的温度控制系统应指标明确，反映灵敏4）螺杆的长径比可小，螺杆头部呈尖头；螺杆的压缩比为2-2.5，螺杆的三段长度可分别设置为40％，40％和20％5）选用孔径较大的通用喷嘴，并配有加热控温装置6）电热系统采用闭回路控制，严格控制料温的上下偏差，建议料温控制在±15℃，射嘴有独立温控系统7)料管组应具有一定的冷却装置,建议在料管组增加风扇均衡料管组的温度8)料管尽可能避免在加料及射出时产生摩擦热，如尖角，突变等现象9)料管尽可能避免积料死角，每次射出成型须控制积料尽可能少10)射嘴采用敞开式，不建议采用止逆阀11)每次射出应尽可能将射嘴处的余料带出，建议采用如图示射嘴12)杆的规格应选用：硬质PVC属热敏性塑料，其细长比建议选择17～18，螺杆，射嘴，需选用防腐蚀材料进行相关的处理注意事项有（1）掌握好清洗料筒的技术，如料筒中原来有POM等热敏性塑料时，应采用间接换料法清洗料筒。

2）在料筒升温过程中，应密切注意升温情况，当温度达到工艺要求时，须及时开动注塑机，进行对空注射，而不可以在料筒内恒温一段时间3）对空注出的料是光亮明洁的，说明塑化良好，可投入。