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[分享] 汽车座椅上的高性能塑料

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发表于 2020-9-25 10:56:58 | 显示全部楼层 |阅读模式
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【汽车材料网】汽车座椅上的高性能塑料
随着近年来新能源汽车的发展,汽车座椅也朝着安全、 轻量、模块化、多功能、舒适及环保等方向发展。这就要求在满足现有法规要求的前提下,以最节省的材料和最节约的成本,达到最优化的强度,并为整车轻量化做出有效的贡献。


高分子材料自身的特点决定了其与金属材料相比具有更低的密度、更多样的颜色样式、更自由的成型方式、更低廉的成本,并在某些特定环境下可以替代金属材料使用,目前已在汽车零部件上获得广泛应用。
高分子材料性能的好坏也直接影响了整车内外饰件的质量与风格。因此,了解常用于汽车座椅的高分子材料品种及其性能很有必要。

高分子材料在汽车座椅上的应用现状
01聚丙烯(pp)
PP 是车用高分子材料中发展最快、用量最大的品种之 一。由于PP 具有密度小、性价比高、耐热性优良、耐化学药品腐蚀及应力开裂、易于成型和回收等特点,在汽车上得到了广泛应用,平均每辆汽车上PP 用量超过40 kg。
纯PP 的低温性能及抗冲击性能差,耐老化性及尺寸稳定性差, 因此实际使用中需要进行改性。目前国内外汽车用改性 PP 材料主要有 :
①增韧型
以弹性体 ( 如 SBS,EPDM,POE 等 ) 增韧,具有极高的冲击强度和低温韧性,主要用于制造汽车保险杠。
②填充增韧型
以无机物( 如 CaCO3、滑石粉等) 填充、弹性体增韧,具有模量高、刚性及耐热性好、尺寸稳定性好等突出优点,克服了通用PP 材料收缩率大、热变形温度低、力学性能持久性差等缺点,广泛应用于制造汽车各种内外饰件如仪表板、车内门护板等。
③填充型
以高含量无机物填充,可以提高PP 的刚性、耐热性以及尺寸稳定性,主要用来制造耐高温的非受力结构件,如护风圈、水箱面罩等。
④增强型
以纤维来增强,主要用来制造发动机风扇等高强度、高耐热性产品。
汽车座椅中用到PP 的塑料件有外侧护盖和内侧护盖 等。在汽车座椅前/后碰撞试验中,安全带收紧限制假人的运动,在此过程中安全带会对外侧护盖产生较大的挤压力和剪切力;而安全带锁扣也会对内侧护盖产生较大的挤压力。因此,汽车座椅用 PP 材料要求具有较高强度和较好的韧性。




02丙烯腈 – 丁二烯 – 苯乙烯塑料 (ABS)
ABS 密度为1.02~1.05 g/cm3,吸水率低,成型收缩率仅为0.4%~0.6%。ABS 具有极好的冲击强度,且在广泛的温度范围内仍具有较高的强度值,–40℃时冲击强度仍相当高。
汽车座椅的各种电机调节开关按钮均可以使用 ABS 制 造,而且ABS 具有优异的表面涂饰性能,可在其制品表面进行丝印、移印等工艺。

但是,汽车内温度一般较高,尤其是在夏季户外停车的情况,而普通ABS 的维卡软化点为85℃左右。此外,在汽车发生侧碰撞时,要求座椅外侧护盖不会产生伤人锐角,电机调节开关不能脱落飞出。
因此,汽车座椅用 ABS 材料应在保持其优良的抗冲击性能、化学稳定性及电绝缘性的基础上,提高其耐热及阻燃性能。目前,国内市场已发展出高抗冲级、耐热级、高耐热级、阻燃级、高刚性级、 耐候级等多种 ABS 树脂及其合金。

03聚氯乙烯 (PVC)
PVC 树脂根据合成方法不同,其性能有所差别,一般有 悬浮法、乳液法、本体法、溶液法和微悬浮法五种,国内主要是悬浮法和乳液法两种。
PVC 树脂的性能取决于相对分子质量的大小,通常用特性黏度(K 值 ) 表征,K 值越高,相对分子质量越大。工业上按 K 值大小将通用型 PVC 树脂分为 SG1~SG8 共 8 个型号,型号越小,相对分子质量越高。

汽车座椅面套的材料主要是PVC 人造革。PVC 人造革是以纺织或针织材料为底基、PVC 树脂为涂层的仿革制品,其特点是近似天然皮革,外观鲜艳、耐磨、耐折、耐酸碱等。

04聚氨酯 (PUR)
PUR 是指分子结构中含有氨基甲酸酯基团的一类聚合 物,可分为软质、半硬质和硬质三种。PUR 由异氰酸酯与多元醇反应制得,其主要反应有凝胶反应、发泡反应和交联反应。


汽车座椅上的坐垫、靠背、头枕是PUR 在汽车上用量 最大的部位,也是人们乘坐舒适性最敏感的地方,因而对产品的性能要求十分严格。目前,国内汽车座椅用PUR 泡沫坐垫和靠背已发展出双硬度或多硬度泡沫。
目前国内汽车座椅坐垫、靠背、头枕等产品均采用高回弹冷模塑软质泡沫塑料。随着科学技术的发展和环保等需求,对高回弹软质泡沫塑料提出了以下更高要求:
①发泡剂采用全水发泡或其它环保发泡剂;
②制品应具有低挥发性、低雾化性和高的耐湿热老化性能;
③高舒适性;
④泡沫阻燃性能要达到 FHV SS302 标准;
⑤在性能指标不变的情况下降低密度。



05聚对苯二甲酸丁二酯 (PBT)
PBT 为高度规整的饱和线型分子,具有较高的力学强 度、突出的耐化学试剂性、耐热性、耐候性、耐磨性。
未改性 PBT 成型收缩率较大,加之其力学性能大多不及其它通用工程塑料,因此目前使用的商品化PBT 均为改性PBT,常见的有玻纤增强、无机填料填充和塑料合金。
PBT 与聚合物的共混改性主要围绕改进PBT 韧性、耐应力开裂性和耐缺口冲击性进行。汽车座椅上常用的是 PBT/ABS,常用于各种调节手把。

加入ABS 能大幅提高 PBT 室温冲击强度,降低其脆韧转变温度,同时可以使共混物保持良好的拉伸性能和热性能,使材料具有优良的成型性、尺寸稳定性和耐药品性。


06聚对苯二甲酸乙二酯 (PET)
PET 分子结构及性能与PBT 类似。汽车座椅纺织面套 是 PET 纤维( 也称涤纶) 用量最大的部件。
汽车座椅纺织面套主要使用PET 长丝,根据加工方法不同又分为低弹丝、牵伸丝、空气变形丝等。目前中低档轿车应用的是PET 长丝绒类织物,这是因为绒类织物手感舒服,且乘坐时能提供良好的摩擦,热量传递较缓慢。
此外,汽车座椅安全带也使用PET 纤维。安全带分为前排用和后排用,要求的功能略有不同。

低伸长型纤维形变小,具有很强的束缚能力,此类纤维适用于主驾驶和副驾驶安全带;而坐在后排的人员遇到突发情况时希望有一个缓冲过程,可以采用高伸长型纤维制造的安全带,用以适度吸收能量。


07聚酰胺 (PA)
PA 具有良好的综合性能,表现为冲击强度和拉伸强度高、摩擦系数小、自润滑性好、耐磨损、耐油性和化学稳定性好、有自熄性、加工流动性好,已作为结构材料广泛应用于汽车、电子电气、机械、铁路、建筑等各领域。
PA 的主要品种包括 PA6,PA66,PA11,PA12,PA46 和一些芳香族聚酰胺,汽车座椅常用PA6 及 PA66。

汽车座椅主要将PA 用于受高载荷、高冲击、高疲劳及 高摩擦的部件,比如各种调节手把、腰托、各种调节电机的塑料齿轮、安全气囊等。
PA 在低温及干态下冲击强度差、吸水率大、缺口冲击强度低,因此需要对PA 进行增强增韧改性,常见的改性方法是玻纤增强和弹性体增韧等。在PA6 中配以适量的玻纤能明显提高PA 的拉伸强度和刚性等,同时可使制品的尺寸稳定、收缩率降低、热变形减小。目前国内已经商品化的只有玻纤增强及阻燃玻纤增强 PA6 和 PA66。


总结:
节能、环保和轻量化已成为世界汽车工业的发展趋势, 再加上对乘坐舒适、安全等方面的要求,汽车塑料制品的用量逐年增加,以达到减轻汽车自重、节约能源、提高燃料经济性的目的。
来源:链塑网


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