汽车车灯塑料材料

　

  车灯是汽车必不可缺的组件，关系到汽车的照明、信号、装饰。车灯生产经历了多年的发展，塑料化程度已经高达96%以上。

  汽车车灯主要部件由反射镜、透镜、壳体、光源、电子电路、及安装配件等构成，目前我国车灯应用塑料主要有PC、PP、ABS、PC/ABS、PMMA、PBT、PET、PA和其他少数塑料材料。塑料具有质量轻，且有耐腐蚀、耐冲击性好、透明度高、绝缘性好、导热低、机械性能好、可塑性强、成型加工等优点，越来越广泛应用在各个领域中。

1、聚碳酸酯 (PC )

（1）聚碳酸酯（Polycarbonate）简介

  聚碳酸酯（Polycarbonate），又称PC。综合性能优良的热塑性塑料，有良好的耐热性，耐寒性，并在较宽温度范围内(-135℃---+120℃)保持高的机械强度，尺寸稳定性好，温度升高到105℃时材料的线性尺寸增加0.07%，有很高的冲击强度，延展性好，具有均匀的成型收缩率，吸水率低，在水中浸泡24H仅增重0.13%，但不易进行机械加工，注塑成型是最常用的方法。

      PC是一种非晶体工程材料，具有特别好的抗冲击强度、热稳定性、光泽度、抑制细菌特性、阻燃特性以及抗污染性。PC的缺口冲击强度非常高，收缩率很低，一般为0.1%～0.2%。PC有很好的机械特性，流动性较差，因此PC材料的注塑过程较困难。在选用何种品质的 PC材料时，要以产品的性能要求为基准。

（2）注塑工艺条件

干燥处理：PC材料具有吸湿性，加工前需要干燥处理。建议干燥条件为100℃到120℃，3～4小时。加工前的湿度必须小于0.02%。

熔化温度：260～340℃。

模具温度：70～120℃。

注射压力：尽可能地使用高注射压力。

注射速度：对于较小的浇口使用低速注射，对其它类型的浇口使用中高速注射。

（3）聚碳酸酯（Polycarbonate）材料在车灯中的应用

  PC在前灯中塑料类材料中占比 50% 左右，主要应用在前照灯和雾灯的反光镜、镀铝装饰件及面罩。PC与镀铝层结合力很好，可以在PC基材上直接镀铝。

PC反光镜

PC镀铝装饰条

2、改性聚丙烯（PP）

（1）PP化学和物理特性

lPP是一种半结晶性材料，它比PE要更坚硬并且有更高的熔点。

l由于均聚物型的PP温度高于0℃以上时非常脆，因此许多PP材料是加入1%～4%乙烯的无规则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材料有较低的热扭曲温度（100℃）、低透明度、低光泽度、低刚性，有更强的抗冲击强度。PP的强度随着乙烯含量的增加而增大。

lPP的维卡软化温度为150℃。

l由于结晶度较高，PP材料的表面刚度和抗划痕特性很好

lPP不存在环境应力开裂问题。

l通常，采用加入玻璃纤维、金属添加剂或热塑橡胶的方法对PP进行改性。

lPP的流动率MFR范围在1～40。低MFR的PP材料抗冲击特性较好，但延展强度较低。对于相同MFR的材料，共聚物型的强度比均聚物型的要高。

lPP的收缩率相当高，一般为1.8%～2.5%。并且收缩率的方向均匀性比PE-HD等材料要好得多。加入30%的玻璃添加剂可以使收缩率降到0.7%。

l均聚物型和共聚物型的PP材料都具有优良的抗吸湿性、抗酸碱腐蚀性、抗溶解性。然而，它对芳香烃（如苯）溶剂、氯化烃（四氯化碳）溶剂等没有抵抗力。

lPP也不象PE那样在高温下仍具有抗氧化性。

（2）注塑工艺条件

干燥处理：如果储存适当则不需要干燥处理。

熔化温度：220～275℃，注意不要超过275℃。

模具温度：40～80℃，建议使用50℃。结晶程度主要由模具温度决定。

注射压力：可大到1800bar。

注射速度：使用高速注塑可以使内部压力减小到最小。如果制品表面出现了缺陷，那么使用较高塑化温度下的低速注塑。

流道和浇口:

l对于冷流道，典型的流道直径范围是4～7mm。

l建议使用圆形流道，所有类型的浇口都可以使用。典型的浇口直径范围是1～1.5mm，但也可以使用小到0.7mm的浇口。

l对于边缘浇口，最小的浇口深度应为壁厚的一半，最小的浇口宽度应至少为壁厚的两倍。

lPP材料可以使用热流道系统。

（3）PP材料在车灯中的应用

  汽车车灯多用改性聚丙烯。改性PP的电绝缘性和耐化学腐蚀强、耐疲劳性好，在通用塑料中力学性能和耐热性最高，相比其他塑料价格优势明显。

  改性PP在车灯塑料类材料中占比30%，可用于车尾灯的后盖、饰板和线束导槽、前照灯的灯体和后盖。

车灯灯壳

3、PMMA

（1）PMMA材料简介

  PMMA俗称亚克力或有机玻璃，是一种透明的非结晶性塑料。具有较好的机械性能，常温下坚固而刚硬，透光率大于92%，在室外使用10年后仅降至89%，长时间暴露在室外仍维持不变形，具有耐候性好、力学强度高、机械加工性能好等优良特性，并能够抵抗多种化学品侵蚀，主要用于光学透明制品。

     PMMA密度为1.19kg/m3，在20℃*109Pa时的平均吸水率为2%，在所有光学塑料中它的吸水率最高，弹性模量为3.16*109Pa，泊松比为0.32，抗张强度为(462---703) *109Pa。PMMA 的线形膨胀系数为8.3*10-5 K-1，比K9玻璃大10倍，但PMMA从高温冷却时的光学记忆即组件恢复到它原来尺寸的性能要比玻璃好，它的折射率随温度的变化dn/dt为-8.5*10-5，比K9玻璃大出约30倍，但是它是负值。热导率为0.192W/(m*k)，比热容为1465J/(kg*k)，它的玻璃化温度为105℃，熔化温度为180℃。

     PMMA耐稀无机酸去污液，油脂和弱碱的性能优良，耐浓无机酸中等，不耐醇，酮，溶于芳烃，氯化烃有机溶剂，为强碱及温热的NaOH，KOH所侵蚀，与显影液不起反应。PMMA有优良的耐气候性，在热带气候下曝晒多年，它的透明度和色泽变化小。

（3）注塑工艺条件

干燥处理：PMMA具有吸湿性，加工前需要干燥处理。建议干燥温度为80～90℃，干燥时间2～4小时。

熔化温度：240～270℃。

模具温度：35～70℃。

注射速度：中等

（3）PMMA材料在车灯中的应用

  在汽车车灯领域可用于尾灯面罩和光导材料。

4、PC/ABS

（1）化学和物理特性

      PC/ABS具有PC和ABS两者的综合特性。例如ABS的易加工特性和PC的优良机械特性和热稳定性。二者的比率将影响PC/ABS材料的热稳定性。PC/ABS这种混合材料还显示了优异的流动特性。

（2）注塑工艺条件

干燥处理：加工前进行干燥处理，湿度应小于0.04%，建议干燥条件为90℃～120℃，2～4小时。

塑化温度：230℃～300℃。

模具温度：50℃～100℃。

注射压力：取决于塑件。

注射速度：尽可能地高。

（3）PC/ABS在车灯上的应用

  在车灯领域ABS 一般是与 PC 材料进行改性后使用，兼顾两种材料各自的优点，长期耐热温度可以达到 110~120℃，也可根据使用温度和冲击性能来调节ABS中PC比例。ABS、PC/ABS 合金一般用于后灯壳体和饰板。

PC/ABS尾灯壳正反面

5、PBT

（1）PBT简介

  PBT俗称聚对苯二甲丁二醇酯，改性后的PBT力学性能较好（玻璃纤维增强PBT占市场的70％以上），与 PA、POM相似，摩擦系数小，自润滑性好，热稳定性和化学稳定性好，电绝缘性优异，刚性和硬度高，冲击好，尺寸稳定性高，耐热性好。

      PBT是最坚韧的工程热塑材料之一，它是半结晶材料，有非常好的化学稳定性、机械强度、电绝缘特性和热稳定性。PBT在环境条件下有很好的稳定性。PBT吸湿特性很弱。非增强型PBT的张力强度为50MPa，玻纤添加剂型的PBT张力强度为170MPa。玻纤添加剂过多将导致材料变脆。PBT的结晶很迅速，冷却不均匀而造成弯曲变形。对于有玻纤添加剂类型的材料，流程方向的收缩率可以减小，垂直方向的收缩率基本上和普通材料没有区别。一般PBT材料收缩率在1.5%～2.8%之间。含30%玻纤添加剂的材料收缩0.3%～1.6%之间。

（2）注塑工艺条件

干燥处理：PBT材料在高温下很容易水解，加工前需要干燥处理。建议在120℃热空气中干燥，时间6～8小时，或者150℃，2～4小时。湿度必须小于0.03%。如果用除湿干燥机，建议烘干温度120℃，烘干时间4小时 。

熔化温度：225℃～275℃，建议温度：250℃ 。

模具温度：对于未增强型的材料为40℃～60℃。模具冷却要均匀，以减小塑件的弯曲变形，建议模具冷却腔道的直径为12mm。

注射压力：中等（最大到1500bar）。

注射速度：应使用尽可能快的注射速度（因为PBT的凝固很快）。

流道和浇口:建议使用圆形流道以增加压力的传递（经验公式：流道直径=塑件厚度+1.5mm）。可以使用各种型式的浇口，也可以使用热流道。浇口直径应该在0.8～1.0*t之间，这里 t是塑件厚度。如果是潜入式浇口，建议最小直径为0.75mm。

（3）PBT在车灯上应用 

  PBT在车灯中一般应用于前照灯的饰圈、调节装置中的支架。PBT和ASA改性后再加玻纤增强可以用来做雾灯的壳体。

PBT镀铝饰件

PBT雾灯灯体

6、PET

  俗称涤纶，与PBT统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。车灯装饰圈材料过去一直以耐热 PC 塑料为主，近年来逐渐被PET 所替代。PET 车灯材料相对于耐热 PC塑料突出的特点是耐热高、加工性好、成本低。

  材料加工零件表面光泽高；具有优良的加工稳定性及良好的耐水解性；具有优异的流动性和耐热性能 ; 材料价格与耐热 PC 相比，可以大幅降低系统成本。

PET镀铝车灯装饰圈

7、尼龙（PA）

  PA聚酰胺俗称尼龙，是一类庞大的塑料品种。车灯中普通的螺钉调节或者支架使用玻纤增强尼龙6或者玻纤增强尼龙66。

  芳香族PA是特种尼龙，比PA6或PA66具有更高的耐热温度和强度，用于车灯中一些重要的调节结构和内部支架。用 PA+50%GF 材料用于在前灯灯体调光支架。还有 PA66 用于前灯内部件中调光螺母，安装螺母和球头螺母等。

芳香族尼龙灯体调光支架（+50%GF）

球头螺母

8、PEI

（1）PEI简介

  PEI，聚醚酰亚胺，Polyetherimide简称PEI，是琥珀色透明固体，不添加任何添加剂就有固有的阻燃性和低烟度，氧指数为47%，燃烧等级为UL94-V-0级，密度为1.28~1.42g/cm3。

  PEI具有很强的高温稳定性，即使是非增强型的PEI，仍具有很好的韧性和强度。因此利用PEI优越的热稳定性可用来制作高温耐热器件。

  具有优良的机械性能、电绝缘性能、耐辐照性能、耐高低温及耐磨性能，并可透过微波。PEI还有良好的阻燃性、抗化学反应以及电绝缘特性。

       PEI具有很强的高温稳定性，既使是非增强型的PEI，仍具有很好的韧性和强度。因此，利用PEI优越的热稳定性可用来制作高温耐热器件。PEI还有良好的阻燃性、抗化学反应以及电绝缘特性。玻璃化转化温度高达215℃。PEI还具有很低的收缩率及良好的等方向机械特性。

（2）注塑工艺条件

干燥处理：PEI具有吸湿特性并可导致材料降解。要求湿度值应小于0.02%。建议干燥条件为150℃、4小时的干燥处理。

熔化温度：普通类型材料为340℃～400℃；增强类型材料为340℃～425℃。

模具温度：107℃～175℃，建议模具温度为140℃。

注射压力：700～1500bar。

注射速度：使用尽可能高的注射速度。

（3）PEI在车灯上的应用

  一些灯新设计的轿车前灯车灯反光镜开始使用PEI。

前灯反光镜

  总之，汽车产业是衡量国家制造业的标准之一，工程塑料的不断发展为汽车行业带来无限生机，仅仅车灯就有如此多的应用。