复合材料助汽车保险杠轻量化设计

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欢迎访问e展厅 展厅 4 汽车与公路设备展厅 乘用车/客车, 电动/混合动力汽车, 卡车/货车, 专用车, 交通安全设备, ... 汽车轻量化设计有两大途径：一是通过改变汽车零件的结构来达到的轻量化设计的目的。通过结构的改进，使部件薄壁化、中空化、小型化及复合化，继而轻量化；二是使用轻量化材料，通过采用轻量化的金属和非金属材料，主要是采用高强度钢材、铝镁合金、工程塑料和各种复合材料进行汽车轻量化设计。 同样，保险杠的轻量化设计也不外乎这两种方式。 由于保险杠是由多个部分组成的，因此其采用的材料也非常广泛。例如金属材料一般用于保险杠内部的加强梁和大型车辆的保险杠外覆盖件上；而小型车辆保险杠的外覆盖件及部分承担吸能任务的元件则采用了复合材料。值得一提的是，在绝大多数小型乘用车辆如轿车或者小型面包车上，保险杠的外覆盖件都采用了塑料材料而非金属，这一方面是出于保护行人考虑，另一方面也可以进一步减小整车质量，而且此类材料的记忆特性可以使得保险杠在轻微碰撞后自动复原。 聚丙烯(PP)及改性PP 聚丙烯(PP)塑料具有轻质、原料来源丰富、性能价格比优越以及优良的耐热性、耐化学腐蚀性、易于成型、易于回收等特点，因此广泛应用于汽车保险杠中。 但是PP也存在着抗冲击性能低、耐老化性和尺寸稳定性较差的缺陷，难以满足汽车制件弯曲强度和冲击强度均衡的要求。因此在汽车制件中使用的PP材料多为改性PP，即PP合金材料[5]。通常用来改性聚丙烯的橡胶类聚合物有顺丁橡胶(BR)、乙丙橡胶(EPR)、三元乙丙橡胶(EPDM)、SBS、POE等。BR、EPR、EPDM等于PP共混改性，可以大大提高其冲击强度，特别是EPDM与PP结构相似，溶解度参数相近，相容性好，因而用EPDM增韧改性PP最为广泛，共混物的冲击性能提高幅度也十分显著。 如桑塔纳轿车的面板材料采用的就是共聚丙烯加热塑性弹性体(PP/EPDM)，再加入助溶剂，经注塑成型。用PP/EPDM制成的汽车保险杠具有刚性高、冲击性能好、耐损伤性、光泽和弹性较好及易涂装等性能，在汽车高速行驶时受到冲撞不易破碎，且装饰美观。 PC/PBT合金 国外不少中高档轿车保险杠是采用PC/PBT合金制成的，此材料不仅力学性能好，而且冲击强度比改性PP弹性体高出许多，并易于焊接和涂装。如美国GE公司的PBT/PC合金，其中的XenoyXT尤适用于汽车保险杠。DaimlerChrysler公司的Town、Country和Caravan车的后保险杠就使用了该种塑料合金。目前世界上几家生产工程塑料的大公司，如拜耳和巴斯夫等公司生产此类材料。 热塑性弹性体TPE(ThermoPlasticElastomer) 由于改性PP或PC/PBT合金不利于回收利用，所以国外有汽车公司采用单一的热塑性弹性体(TPE)来制造汽车保险杠的面板，而用玻纤增强PP来制造骨架材料，因都是同一族的材料，有利于回收再循环使用。目前世界保险杠市场采用TPE的已经占有了53%的份额。 TPE可以用热塑性塑料加工设备加工，但其性能却表现出橡胶一样的弹性，所以也有人称它为第3代橡胶材料。TPE材料密度小，容易回收利用，性能介于塑料和橡胶之间。目前汽车上常见的主要有如下4类:热塑性聚烯烃弹性体(TPO)、热塑性聚苯乙烯弹性体(TPS)、聚酯弹性体(TPEE)和聚氨酯弹性体(TPU)，它们之间又有些许差异，适用于不同场合。(end)

文章内容仅供参考 (投稿) (如果您是本文作者，请点击此处) (9/12/2010)