Aplicación de plásticos modificados en automóviles en un contexto de peso ligero

El peso ligero es una forma eficaz para que los automóviles logren ahorrar energía y reducir las emisiones, y es de gran importancia para el desarrollo sostenible de la industria del automóvil y de los seres humanos.El peso ligero del automóvil incluye principalmente tres aspectos: materiales ligeros, tecnología avanzada y optimización estructural.Entre ellos, la aplicación de materiales ligeros es la forma más directa de lograr la reducción del peso del automóvil.El plástico modificado se ha convertido en un material ligero importante en el campo de la automoción debido a su buena ventaja de costes, su perfecto efecto de reducción de peso y su excelente rendimiento integral.Dominar el estado de la investigación de aplicaciones de plásticos modificados en automóviles es muy importante para seguir investigando y aplicando plásticos y materiales livianos para automóviles.

1. Panorama general de los plásticos modificados para vehículos

El plástico modificado es un material con una apariencia uniforme que se obtiene utilizando resina de forma primaria como componente principal, aditivos que pueden mejorar el rendimiento de la resina como componentes auxiliares y mediante medios técnicos como relleno, endurecimiento, fortalecimiento, mezcla y aleación.El plástico modificado es un símbolo de alta tecnología, alto rendimiento y alta calidad en productos plásticos, y se usa ampliamente en la industria aeroespacial, la fabricación de automóviles, electrodomésticos y otros campos.

En cuanto a variedades, las variedades de plástico con mayor consumo son el polipropileno (PP), el poliuretano (PUR), la poliamida (PA), el policloruro de vinilo (PVC), el plástico de acrilonitrilo-butadieno-estireno (ABS), el policarbonato (PC), etc. , entre los cuales PP, PA y ABS son los más abundantes en la modificación de automóviles.Desde el punto de vista de la aplicación, los plásticos modificados se utilizan ampliamente en piezas interiores y exteriores, piezas estructurales y piezas funcionales de automóviles.Entre ellos, las partes interiores incluyen la consola central, el panel de instrumentos y paneles decorativos;las partes exteriores incluyen rejillas de entrada de aire, parachoques y piezas decorativas;las partes estructurales incluyen marcos frontales y esqueletos de columnas;Las piezas funcionales incluyen luces de coche, colectores de admisión, tanques de combustible, etc., que son piezas de automóvil con una gran cantidad de plásticos modificados.

2. Uso y modificación del PP en automoción

El PP se considera el plástico más liviano y es un material liviano ideal para automóviles.El PP es adecuado para diversas modificaciones, como copolimerización, reticulación, relleno y refuerzo, y es la variedad de plásticos para automóviles más utilizada y de más rápido crecimiento.El PP ordinario tiene poca resistencia al envejecimiento, inflamabilidad, gran contracción del moldeo, fácil deformación de los productos, dureza y resistencia que deben mejorarse, por lo que debe modificarse para cumplir con los requisitos de uso de las autopartes.

Las modificaciones y aplicaciones típicas del PP para automóviles incluyen:

① Se puede obtener PP reforzado y endurecido combinando elasticidad y cargas inorgánicas con PP.Entre ellos, los elastómeros incluyen EPDM o copolímero de etileno-octeno (POE), y las cargas inorgánicas incluyen polvos de talco, carbonato de calcio, caolín, etc.El PP reforzado y endurecido se utiliza principalmente para piezas de automóviles con gran volumen, muchos materiales y buena resistencia al impacto, como parachoques, paneles de instrumentos y paneles de molduras de puertas.

② El PP reforzado con fibra de vidrio larga (LGFPP) se puede fabricar combinando fibra de vidrio larga (10-25 mm) con PP.En comparación con las fibras de vidrio cortas, el LGFPP tiene mejor resistencia a la fluencia y menor densidad que el metal y los materiales compuestos termoendurecibles, y el peso de las mismas piezas se puede reducir entre un 20% y un 50%.LGFPP se utiliza a menudo en módulos frontales de automóviles, marcos de tableros, soportes de baterías, soportes de asientos, marcos de puertas, etc. Entre ellos, el módulo frontal totalmente de plástico puede formar piezas de moldeo por inyección con múltiples piezas metálicas, lo que puede reducir el peso entre un 30 % y un 40 % y, al mismo tiempo, se simplifica la estructura frontal.

③Utilizando PP como matriz y agente espumante químico como fuente de gas, mediante espuma por inyección, espuma por moldeo por soplado, espuma por extrusión y otros procesos de microespuma, se pueden obtener microceldas de 80-350 μm en el producto.El PP modificado con espuma puede reducir el peso de los productos plásticos entre un 10% y un 20%, lo que es más de un 50% más ligero que el metal y otros materiales.Se puede utilizar para portones traseros, techos, conductos de aire y otros componentes de automóviles.

④El PP resistente a los arañazos se puede obtener agregando agentes resistentes a los arañazos de silicona y amida, que se utilizan principalmente para piezas interiores de automóviles, como consolas de automóviles, paneles de instrumentos y paneles interiores de puertas.

3. Uso automotriz y modificación de PA

El PA tiene buenas propiedades mecánicas, resistencia al calor, resistencia al desgaste, resistencia química y autolubricación, y tiene cierta retardancia de llama, fácil de procesar y moldear, y se usa ampliamente en automóviles, aparatos eléctricos, equipos especiales y otros campos.Entre ellos, PA6 y PA66 son las principales variedades de PA para automóviles.Aunque la PA tiene un buen rendimiento, todavía existen deficiencias en la absorción de agua, la estabilidad dimensional y la tenacidad, y es necesario mejorar aún más el retardo de llama.

Las modificaciones y aplicaciones típicas de la PA automotriz son:

① Agregue del 20 % al 40 % de GF a PA66 para obtener PA66/GF, su resistencia a la flexión puede alcanzar 310 MPa, la resistencia al impacto con muescas es de aproximadamente 25,4 J/m, la absorción de agua es de aproximadamente 0,9 % y la tasa de contracción del moldeo es de solo 0,3%.Con un rendimiento general excelente, se utiliza a menudo en piezas funcionales resistentes al calor, como capós de motores, tubos de entrada de aire y radiadores;

②El uso del sistema ignífugo compuesto de retardantes de llama halogenados y trióxido de antimonio puede mejorar el grado de retardante de llama de PA6, y el PA6 retardante de llama modificado se usa a menudo en carcasas, soportes, placas de cubierta, etc. de baterías de vehículos eléctricos.

③ Utilice una mezcla de polímeros o agregue montmorillonita, sílice y otras partículas inorgánicas para fortalecer y endurecer PA11 y PA12.Después de la modificación, no solo tiene baja absorción de agua, buena resistencia al aceite, sino que también tiene buena resistencia y tenacidad.Es un material ideal para oleoductos de automóviles, como tuberías de combustible y tuberías de aceite de frenos.

Con la profundización gradual de la PA automotriz para reemplazar piezas metálicas, alta fluidez, alta resistencia al calor, la PA retardante de llama sin halógenos se ha convertido en un punto de investigación en la industria.La alta fluidez no solo puede mejorar la eficiencia de producción de piezas de PA, reducir los costos de procesamiento, sino también mejorar la calidad de la apariencia de las piezas de automóvil;La PA de alta resistencia al calor no solo es adecuada para entornos de trabajo con temperaturas superiores a 200 °C, sino que también requiere una buena retención del rendimiento a altas temperaturas;Aunque los retardantes de llama a base de halógenos tienen una alta eficiencia retardante de llama y tienen poco efecto sobre las propiedades mecánicas de los materiales, producirán humo denso y gases nocivos cuando se queman, mientras que los retardantes de llama a base de fósforo, nitrógeno, metales inorgánicos y nanohalógenos. Los PA ignífugos serán más seguros y respetuosos con el medio ambiente.

4. Uso automotriz y modificación del ABS.

El ABS tiene un precio moderado y se utiliza ampliamente en maquinaria, automóviles, aparatos electrónicos y otros campos.Las piezas de ABS tienen un diseño flexible, son fáciles de moldear y son convenientes para galvanoplastia, pintura y soldadura.Se utilizan ampliamente en molduras interiores y exteriores y piezas estructurales de automóviles.La cantidad de ABS utilizada en los automóviles representa aproximadamente el 8% de la cantidad total de plásticos utilizados en los automóviles.El ABS contiene grupos fenilo laterales, grupos ciano y dobles enlaces insaturados, que crean condiciones favorables para la modificación de la mezcla.El desarrollo y producción de sus mezclas es la rama más activa de la modificación de mezclas de polímeros.

Además de las modificaciones resistentes al calor, reforzadas con fibra y retardantes de llama, las modificaciones y aplicaciones de aleaciones típicas del ABS para automóviles incluyen:

①La aleación ABS/PC tiene excelente fluidez, resistencia al impacto a baja temperatura y temperatura de deformación térmica, y se utiliza a menudo en marcos de paneles de instrumentos, tiras decorativas, rejillas de disipación de calor, etc.;

②La aleación ABS/PA tiene baja densidad, buena tenacidad, fácil formación y resistencia a altas temperaturas, y puede usarse para salidas de aire acondicionado, paneles de instrumentos y decoraciones exteriores, etc.;

③La aleación ABS/PVC no solo es resistente a bajas temperaturas, resistente a impactos, fácil de formar, sino que también tiene buena retardancia de llama y resistencia a la corrosión, y se usa a menudo en tableros de instrumentos y sellos de puertas y ventanas de automóviles;

④La aleación ABS/tereftalato de polibutileno (PBT) tiene estabilidad dimensional, resistencia química, resistencia al impacto y excelente fluidez, lo cual es de gran importancia para piezas plásticas grandes de automóviles y puede usarse para tableros y parachoques, asientos, etc.

Con la amplia aplicación de piezas de ABS modificadas en automóviles, especialmente el avance del proceso de plastificación completa de los interiores de los automóviles, el ABS automotriz antibacteriano, antiestático y de bajo ruido se ha convertido en un punto caliente emergente en la industria.

5. Uso en vehículos y modificación de otros plásticos

Además de los tres plásticos para automóviles mencionados anteriormente con diversas modificaciones y abundantes aplicaciones, las modificaciones y usos especiales de PUR, PC, PE y POM también se muestran plenamente en los automóviles.

Los materiales PUR incluyen espuma, revestimientos, adhesivos, etc., mientras que el PUR modificado para vehículos es principalmente espuma ignífuga con bajo contenido de COV y cuero sintético, como bloques que absorben energía en parachoques, rellenos de techo de puertas, telas de asientos, etc.

El PC tiene buena resistencia al impacto, estabilidad dimensional, fácil procesamiento y moldeado, pero poca resistencia a la corrosión; su aplicación en automóviles a menudo se basa en aleaciones, como las aleaciones de PC/PBT endurecidas con elastómero y las aleaciones de PC/tereftalato de polietileno (PET) para marcos de puertas de automóviles. , protectores laterales, guardabarros, etc. Al mismo tiempo, el PC también tiene una alta transmitancia de luz única, un alto índice de refracción y una alta resistencia al calor. El PC y la aleación de PC/polimetilmetacrilato (PMMA) se utilizan a menudo en luces y ventanas de automóviles.

El PE tiene buena resistencia a bajas temperaturas, estabilidad química y resistencia a la corrosión química, mientras que el PE reticulado tiene una estructura de red y es termoestable, y se mejoran su resistencia al desgaste, resistencia al agrietamiento por tensión, resistencia a la intemperie y resistencia al calor.

POM es la resina termoplástica más resistente, su dureza, resistencia y rigidez son comparables a las del metal.Al mismo tiempo, POM también tiene buena resistencia a la corrosión química, autolubricación y resistencia al aceite.Después de su modificación de refuerzo y endurecimiento, a menudo reemplaza el cobre, el aluminio, el zinc y otros materiales metálicos para fabricar cojinetes, engranajes y otras piezas de automóviles;

Con la implementación de múltiples políticas de control de la contaminación plástica en todo el mundo, se espera que los plásticos biodegradables como el ácido poliláctico modificado (PLA), el succinato de polibutileno (PBS) y el polihidroxialcanoato (PHA) se conviertan en nuevos favoritos para los plásticos automotrices.La materia prima del PLA es el ácido láctico, que es un representante típico de los plásticos biodegradables de origen biológico.Se sintetiza principalmente a partir de recursos de biomasa como el almidón de maíz y se utiliza a menudo en el campo de la automoción en forma de modificación reforzada con fibra.El precio del PBS es relativamente bajo y también es una variedad importante para la investigación, el desarrollo y la aplicación de plásticos biodegradables en el país y en el extranjero, con buenas perspectivas de mercado.Actualmente, el PHA se utiliza principalmente en forma de textiles para alfombrillas de coche y fundas de asientos.En el futuro, se espera que se modifique en términos de propiedades mecánicas, antiestáticas, retardantes de llama y de bajo VOC, para promover aún más su aplicación en el campo de la automoción.

6. Conclusión

El peso ligero no es sólo una forma eficaz de lograr el ahorro de energía y la reducción de emisiones de los automóviles, sino también una forma importante de mejorar la capacidad de innovación independiente de la industria automotriz nacional.El plástico modificado se ha convertido en un material liviano indispensable para los automóviles debido a su buena ventaja de costos, su perfecto efecto de reducción de peso y su excelente rendimiento integral.'Tres altos y uno bajo' PP, alta fluidez, alta resistencia al calor y PA retardante de llama sin halógenos se utilizan ampliamente en automóviles.Los ABS para automóviles antibacterianos, antiestáticos y silenciosos han producido una gran cantidad de logros.La modificación y aplicación especial de PUR, PC, PE y POM también están plenamente demostradas en los automóviles, y se acerca la era de los plásticos biodegradables para automóviles.

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