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耐温又耐磨 特种工程塑料在车上“深藏不露”
来源:雅式橡塑网    作者:宋元    日期:2020.07.14

特种工程塑料是指综合性能更高,长期使用温度在150℃以上的工程塑料,主要用于军事和航空航天领域。


虽然汽车领域主要依赖通用塑料和五大工程塑料,但特种工程塑料因优异的综合性能以及汽车轻量化的迫切需求,在近些年也开始展露光彩。


总的来说,使用量最大的6大特种工程塑料分别是聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、液晶聚合物(LCP)、聚酰亚胺(PI)、聚芳酯(PAR)和聚砜(PSF)。


聚苯硫醚(PPS)


PPS是以苯环和硫原子交替排列构成的线性高分子化合物,有优良的耐热性、阻燃性、耐介质性,比如PPS+GF的多项性能都要明显好于PPO和PPO+GF。改性的PPS还解决了材料脆性大、延伸率低的缺点,提升了优势。


改性PPS在汽车领域的应用集中在对强度、阻燃性、抗变形能力有需求的零部件上。


聚醚醚酮(PEEK)


PEEK有出色的耐热性、耐摩耗性、吸收振动性和机械特性,由它打造的零件不依赖润滑油且噪音小,因此在齿轮、轴承、车调节器等领域颇受欢迎。


德国Robert Bosch GmbH公司已经用大量填充碳纤维的PEEK-KT880CF30 代替金属作为它的改进型 ABS 车系统的功能部件,降低了转动惯量,并且耐磨耗能力出色。


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 丰田汽车采用此材料打造的车调节器,PEEK树脂密封圈压装在齿轮泵侧面,能够减轻滑动面间隙的气漏,既可以使输送压力高到20MPa,还可减轻车调节器的噪音及振动。


液晶聚合物(LCP)


LCP有低吸湿性,耐化学腐蚀性、耐候性、阻燃性以及低介电常数等特点,因此被应用于发动机零部件以及特殊的耐热、隔热部件等领域。


比如本田混合动力车的功率模块外壳通过采用LCP实现顶级的小型化和高输出;马自达则用它开发出了LCP共混复合材料,可用于制造车门护板。


聚酰亚胺(PI)


PI可耐400℃以上高温,高绝缘性能,1000Hz下介电常数为4.0,介电损耗仅为0.004~0.007,属F至H级绝缘材料。


随着通信、新能源等行业的崛起,PI的应用已经拓展到未来5G通信、锂电等领域。比如锂电池隔膜材料,PI隔膜相比传统聚烯烃隔膜有以下优点:


1)耐高温性好,能够提高锂离子电池的安全性能;

2)因较高的孔隙率,大量极性基团,使得锂离子电池可以在高倍率下充放电,既满足缩短充电时间要求,还能延长电池使用寿命。


虽然因为材料成本高、生产设备量不大等问题,PI隔膜的铺货量不大,但因传统聚烯烃隔膜吸液率和耐高温性差,PI隔膜还是被看好作为新一代隔膜材料。


聚芳酯(PAR)


PAR是指酯基两端连接芳环的聚合物,一种透明无定形热塑性工程塑料,它有着优良的耐热性、阻燃性和无毒性,可直接采用普通热塑性成型方法成型。


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在汽车领域,PAR主要应用与电子绝缘材料,比如波纹管。由于是无定形塑料,耐蠕变性能好,PAR PP阻燃波纹管有着成型收缩率小,尺寸稳定性好的优点。


除此外,它还非常柔软,可以根据需要弯成不同的角度;又因为耐高温、防火阻燃、耐酸碱,耐油污等特点,对线束的保护作用显著。


聚砜(PSF)


PSF有高热稳定性、电绝缘性、耐紫外线、高机械强度和耐酸碱腐蚀,依托改性,还解决了分离精度不高、对部分有机溶剂的抗性较差的缺点。


在航空航天和汽车工业中,PSF主要用作飞机内外舵组件、灯具遮光板、机罩、齿轮、电子打火装置、宇航员面罩遮护用具等领域。


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还有研究称,针对聚砜膜过滤材料耐水、强度大、过滤效率高和清灰容易等优点,可将它应用于特征车辆中,解决了在沙漠地区及湿度较高地区特种车辆行驶数小时后,滤料受潮变型,阻力明显上升的难题,能够满足特种车辆空气过滤的需要。  


总结


在汽车领域,特种工程塑料的需求主要集中在耐高温、耐磨和良好的机械性能方面。相信在汽车轻量化发展大潮下,未来这些材料的应用广度和深度还会进一步提升,汽车材料的要求也会越来越高。        

 

德国Robert Bosch GmbH采用PEEK-KT880CF30制成的改进型ABS车系统功能部件。采用PAR制成的车用波纹管。聚砜(PSF) 颗粒。

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