【原】汽車車燈塑料材料

注塑人生 2023-01-02 發布于遼寧

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車燈是汽車必不可缺的組件，關系到汽車的照明、信號、裝飾。車燈生產經歷了多年的發展，塑料化程度已經高達96%以上。

汽車車燈主要部件由反射鏡、透鏡、殼體、光源、電子電路、及安裝配件等構成，目前我國車燈應用塑料主要有PC、PP、ABS、PC/ABS、PMMA、PBT、PET、PA和其他少數塑料材料。塑料具有質量輕，且有耐腐蝕、耐沖擊性好、透明度高、絕緣性好、導熱低、機械性能好、可塑性強、成型加工等優點，越來越廣泛應用在各個領域中。

1、聚碳酸酯 (PC )

（1）聚碳酸酯（Polycarbonate）簡介

聚碳酸酯（Polycarbonate），又稱PC。綜合性能優良的熱塑性塑料，有良好的耐熱性，耐寒性，并在較寬溫度范圍內(-135℃---+120℃)保持高的機械強度，尺寸穩定性好，溫度升高到105℃時材料的線性尺寸增加0.07%，有很高的沖擊強度，延展性好，具有均勻的成型收縮率，吸水率低，在水中浸泡24H僅增重0.13%，但不易進行機械加工，注塑成型是最常用的方法。

PC是一種非晶體工程材料，具有特別好的抗沖擊強度、熱穩定性、光澤度、抑制細菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口沖擊強度非常高，收縮率很低，一般為0.1%～0.2%。PC有很好的機械特性，流動性較差，因此PC材料的注塑過程較困難。在選用何種品質的 PC材料時，要以產品的性能要求為基準。

（2）注塑工藝條件

干燥處理：PC材料具有吸濕性，加工前需要干燥處理。建議干燥條件為100℃到120℃，3～4小時。加工前的濕度必須小于0.02%。

熔化溫度：260～340℃。

模具溫度：70～120℃。

注射壓力：盡可能地使用高注射壓力。

注射速度：對于較小的澆口使用低速注射，對其它類型的澆口使用中高速注射。

（3）聚碳酸酯（Polycarbonate）材料在車燈中的應用

PC在前燈中塑料類材料中占比 50% 左右，主要應用在前照燈和霧燈的反光鏡、鍍鋁裝飾件及面罩。PC與鍍鋁層結合力很好，可以在PC基材上直接鍍鋁。

PC反光鏡

PC鍍鋁裝飾條

2、改性聚丙烯（PP）

（1）PP化學和物理特性

lPP是一種半結晶性材料，它比PE要更堅硬并且有更高的熔點。

l由于均聚物型的PP溫度高于0℃以上時非常脆，因此許多PP材料是加入1%～4%乙烯的無規則共聚物或更高比率乙烯含量的嵌段式共聚物。

l共聚物型的PP材料有較低的熱扭曲溫度（100℃）、低透明度、低光澤度、低剛性，有更強的抗沖擊強度。PP的強度隨著乙烯含量的增加而增大。

lPP的維卡軟化溫度為150℃。

l由于結晶度較高，PP材料的表面剛度和抗劃痕特性很好

lPP不存在環境應力開裂問題。

l通常，采用加入玻璃纖維、金屬添加劑或熱塑橡膠的方法對PP進行改性。

lPP的流動率MFR范圍在1～40。低MFR的PP材料抗沖擊特性較好，但延展強度較低。對于相同MFR的材料，共聚物型的強度比均聚物型的要高。

lPP的收縮率相當高，一般為1.8%～2.5%。并且收縮率的方向均勻性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加劑可以使收縮率降到0.7%。

l均聚物型和共聚物型的PP材料都具有優良的抗吸濕性、抗酸堿腐蝕性、抗溶解性。然而，它對芳香烴（如苯）溶劑、氯化烴（四氯化碳）溶劑等沒有抵抗力。

lPP也不象PE那樣在高溫下仍具有抗氧化性。

（2）注塑工藝條件

干燥處理：如果儲存適當則不需要干燥處理。

熔化溫度：220～275℃，注意不要超過275℃。

模具溫度：40～80℃，建議使用50℃。結晶程度主要由模具溫度決定。

注射壓力：可大到1800bar。

注射速度：使用高速注塑可以使內部壓力減小到最小。如果制品表面出現了缺陷，那么使用較高塑化溫度下的低速注塑。

流道和澆口:

l對于冷流道，典型的流道直徑范圍是4～7mm。

l建議使用圓形流道，所有類型的澆口都可以使用。典型的澆口直徑范圍是1～1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的澆口。

l對于邊緣澆口，最小的澆口深度應為壁厚的一半，最小的澆口寬度應至少為壁厚的兩倍。

lPP材料可以使用熱流道系統。

（3）PP材料在車燈中的應用

汽車車燈多用改性聚丙烯。改性PP的電絕緣性和耐化學腐蝕強、耐疲勞性好，在通用塑料中力學性能和耐熱性最高，相比其他塑料價格優勢明顯。

改性PP在車燈塑料類材料中占比30%，可用于車尾燈的后蓋、飾板和線束導槽、前照燈的燈體和后蓋。

車燈燈殼

3、PMMA

（1）PMMA材料簡介

PMMA俗稱亞克力或有機玻璃，是一種透明的非結晶性塑料。具有較好的機械性能，常溫下堅固而剛硬，透光率大于92%，在室外使用10年后僅降至89%，長時間暴露在室外仍維持不變形，具有耐候性好、力學強度高、機械加工性能好等優良特性，并能夠抵抗多種化學品侵蝕，主要用于光學透明制品。

PMMA密度為1.19kg/m3，在20℃*109Pa時的平均吸水率為2%，在所有光學塑料中它的吸水率最高，彈性模量為3.16*109Pa，泊松比為0.32，抗張強度為(462---703) *109Pa。PMMA 的線形膨脹系數為8.3*10-5 K-1，比K9玻璃大10倍，但PMMA從高溫冷卻時的光學記憶即組件恢復到它原來尺寸的性能要比玻璃好，它的折射率隨溫度的變化dn/dt為-8.5*10-5，比K9玻璃大出約30倍，但是它是負值。熱導率為0.192W/(m*k)，比熱容為1465J/(kg*k)，它的玻璃化溫度為105℃，熔化溫度為180℃。

PMMA耐稀無機酸去污液，油脂和弱堿的性能優良，耐濃無機酸中等，不耐醇，酮，溶于芳烴，氯化烴有機溶劑，為強堿及溫熱的NaOH，KOH所侵蝕，與顯影液不起反應。PMMA有優良的耐氣候性，在熱帶氣候下曝曬多年，它的透明度和色澤變化小。

（3）注塑工藝條件

干燥處理：PMMA具有吸濕性，加工前需要干燥處理。建議干燥溫度為80～90℃，干燥時間2～4小時。

熔化溫度：240～270℃。

模具溫度：35～70℃。

注射速度：中等

（3）PMMA材料在車燈中的應用

在汽車車燈領域可用于尾燈面罩和光導材料。

4、PC/ABS

（1）化學和物理特性

PC/ABS具有PC和ABS兩者的綜合特性。例如ABS的易加工特性和PC的優良機械特性和熱穩定性。二者的比率將影響PC/ABS材料的熱穩定性。PC/ABS這種混合材料還顯示了優異的流動特性。

（2）注塑工藝條件

干燥處理：加工前進行干燥處理，濕度應小于0.04%，建議干燥條件為90℃～120℃，2～4小時。

塑化溫度：230℃～300℃。

模具溫度：50℃～100℃。

注射壓力：取決于塑件。

注射速度：盡可能地高。

（3）PC/ABS在車燈上的應用

在車燈領域ABS 一般是與 PC 材料進行改性后使用，兼顧兩種材料各自的優點，長期耐熱溫度可以達到 110~120℃，也可根據使用溫度和沖擊性能來調節ABS中PC比例。ABS、PC/ABS 合金一般用于后燈殼體和飾板。

PC/ABS尾燈殼正反面

5、PBT

（1）PBT簡介

PBT俗稱聚對苯二甲丁二醇酯，改性后的PBT力學性能較好（玻璃纖維增強PBT占市場的70％以上），與 PA、POM相似，摩擦系數小，自潤滑性好，熱穩定性和化學穩定性好，電絕緣性優異，剛性和硬度高，沖擊好，尺寸穩定性高，耐熱性好。

PBT是最堅韌的工程熱塑材料之一，它是半結晶材料，有非常好的化學穩定性、機械強度、電絕緣特性和熱穩定性。PBT在環境條件下有很好的穩定性。PBT吸濕特性很弱。非增強型PBT的張力強度為50MPa，玻纖添加劑型的PBT張力強度為170MPa。玻纖添加劑過多將導致材料變脆。PBT的結晶很迅速，冷卻不均勻而造成彎曲變形。對于有玻纖添加劑類型的材料，流程方向的收縮率可以減小，垂直方向的收縮率基本上和普通材料沒有區別。一般PBT材料收縮率在1.5%～2.8%之間。含30%玻纖添加劑的材料收縮0.3%～1.6%之間。

（2）注塑工藝條件

干燥處理：PBT材料在高溫下很容易水解，加工前需要干燥處理。建議在120℃熱空氣中干燥，時間6～8小時，或者150℃，2～4小時。濕度必須小于0.03%。如果用除濕干燥機，建議烘干溫度120℃，烘干時間4小時。

熔化溫度：225℃～275℃，建議溫度：250℃ 。

模具溫度：對于未增強型的材料為40℃～60℃。模具冷卻要均勻，以減小塑件的彎曲變形，建議模具冷卻腔道的直徑為12mm。

注射壓力：中等（最大到1500bar）。

注射速度：應使用盡可能快的注射速度（因為PBT的凝固很快）。

流道和澆口:建議使用圓形流道以增加壓力的傳遞（經驗公式：流道直徑=塑件厚度+1.5mm）。可以使用各種型式的澆口，也可以使用熱流道。澆口直徑應該在0.8～1.0*t之間，這里 t是塑件厚度。如果是潛入式澆口，建議最小直徑為0.75mm。

（3）PBT在車燈上應用

PBT在車燈中一般應用于前照燈的飾圈、調節裝置中的支架。PBT和ASA改性后再加玻纖增強可以用來做霧燈的殼體。

PBT鍍鋁飾件

PBT霧燈燈體

6、PET

俗稱滌綸，與PBT統稱為熱塑性聚酯，或飽和聚酯。車燈裝飾圈材料過去一直以耐熱 PC 塑料為主，近年來逐漸被PET 所替代。PET 車燈材料相對于耐熱 PC塑料突出的特點是耐熱高、加工性好、成本低。

材料加工零件表面光澤高；具有優良的加工穩定性及良好的耐水解性；具有優異的流動性和耐熱性能 ; 材料價格與耐熱 PC 相比，可以大幅降低系統成本。

PET鍍鋁車燈裝飾圈

7、尼龍（PA）

PA聚酰胺俗稱尼龍，是一類龐大的塑料品種。車燈中普通的螺釘調節或者支架使用玻纖增強尼龍6或者玻纖增強尼龍66。

芳香族PA是特種尼龍，比PA6或PA66具有更高的耐熱溫度和強度，用于車燈中一些重要的調節結構和內部支架。用 PA+50%GF 材料用于在前燈燈體調光支架。還有 PA66 用于前燈內部件中調光螺母，安裝螺母和球頭螺母等。

芳香族尼龍燈體調光支架（+50%GF）

球頭螺母

8、PEI

（1）PEI簡介

PEI，聚醚酰亞胺，Polyetherimide簡稱PEI，是琥珀色透明固體，不添加任何添加劑就有固有的阻燃性和低煙度，氧指數為47%，燃燒等級為UL94-V-0級，密度為1.28~1.42g/cm3。

PEI具有很強的高溫穩定性，即使是非增強型的PEI，仍具有很好的韌性和強度。因此利用PEI優越的熱穩定性可用來制作高溫耐熱器件。

具有優良的機械性能、電絕緣性能、耐輻照性能、耐高低溫及耐磨性能，并可透過微波。PEI還有良好的阻燃性、抗化學反應以及電絕緣特性。

PEI具有很強的高溫穩定性，既使是非增強型的PEI，仍具有很好的韌性和強度。因此，利用PEI優越的熱穩定性可用來制作高溫耐熱器件。PEI還有良好的阻燃性、抗化學反應以及電絕緣特性。玻璃化轉化溫度高達215℃。PEI還具有很低的收縮率及良好的等方向機械特性。

（2）注塑工藝條件

干燥處理：PEI具有吸濕特性并可導致材料降解。要求濕度值應小于0.02%。建議干燥條件為150℃、4小時的干燥處理。

熔化溫度：普通類型材料為340℃～400℃；增強類型材料為340℃～425℃。

模具溫度：107℃～175℃，建議模具溫度為140℃。

注射壓力：700～1500bar。

注射速度：使用盡可能高的注射速度。

（3）PEI在車燈上的應用

一些燈新設計的轎車前燈車燈反光鏡開始使用PEI。

前燈反光鏡

總之，汽車產業是衡量國家制造業的標準之一，工程塑料的不斷發展為汽車行業帶來無限生機，僅僅車燈就有如此多的應用。

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