汽車用聚苯硫醚材料
汽車用聚苯硫醚材料
摘 要：聚苯硫醚25%用於汽車工業，主要技術指標是剛性、韌性優良的高強度材料，可精密成型的高流動性材料和耐磨性，耐冷熱急變性、耐溶劑性好的特種材料。
關鍵詞：聚苯硫醚 汽車工業
聚苯硫醚英文名稱Poly(PhenyloneSulfide)，簡稱PPS，是一種高結晶性聚合物，在美國稱之為高性能塑料（High performanceplastics ），日本則稱之為超級工程塑料（SuperEng-plaotics）。聚苯硫醚具有剛柔相濟的分子結構，200℃下不溶於已知有機溶劑。能在200—240℃高溫下長期使用。聚苯硫醚具有優異的耐高溫性、耐腐蝕性和耐溶劑性，是高分子聚合物的嬌嬌者。聚苯硫醚樹脂經過改性增強，具有很高的剛性和強度，成型加工性好，收縮率極低，尺寸穩定。聚苯硫醚氧指數大於43，無需添加任何阻燃劑，其燃燒性可達到V-0級。聚苯硫醚熱分解溫度高，5%失重高於480℃，50%失重高於700℃，分解物毒性極低，屬綠色*型材料。聚苯硫醚樹脂及改性增強材料於上世紀七十年代初期由菲利浦石油公司（PhillipsPetroleum InternationalInc.）率先實現工業化。聚本硫醚材料在高性能工程塑料中具有*優的信價比值，三十年來，聚苯硫醚已被航天、航空、**、電子、家電、機械、化工、石油、汽車等等行業普遍采用，目前已成為工程塑料中產量*大，應用*廣的新型材料。
聚苯硫醚材料比強度很高，綜合性能優異，是汽車輕量化的理想材料。國外用於汽車零部件已有二十餘年曆史。國外品牌車，無一未使用聚苯硫醚材料，從外飾件到功能部件多達數百種，**車的用量已超過26千克，整車重量由此減輕120千克以上。據*新資料，2003年國外聚苯硫醚材料在汽車行業的用量已達到2萬噸，約占總產量的25%。
汽車用聚苯硫醚材料，隨部件功能各一，要求具有高強度、高剛性、高韌性、耐磨耗、耐腐蝕、耐溶劑性，抗冷熱急變性、抗熱水蠕變性，易加工性和尺寸穩定性。樂天塑料開發的結構材料、耐磨材料、耐腐蝕材料、耐熱急變材料，耐溶劑材料和精密成型材料能滿足汽車工業日益增長的材料需求。
1． 結構材料
汽車受力結構件如保險杠、護板、踏板、手柄、坐椅骨架等，非受力部件
如前後箱蓋、排氣管、水箱、後視鏡殼、燈罩等，都要求較高的機械力學強度。既要求高的剛性，還要求高的抗衝擊強度。樂天塑料SGPPS-ZC104A係列晶須增強材料，改善了通用40%玻纖增強聚苯硫醚存在韌性差，機械力學強度不足等方麵的問題，見表1。今後有可能獲得更廣泛的應用。
表1
牌號 | 單位 | SGPPS-ZC104A 高剛性、高韌性 | SGPPS-ZC1011 通用、GF40%增強 | SGPPS-ZC1032 40%GF+CF |
密度 | g/cm3 | 1.59 | 1.70 | 1.65 |
拉伸強度 | Mpa | 205 | 140 | 180 |
斷裂伸長率 | % | 2.3 | 1.2 | 1.6 |
彎曲強度 | Mpa | 270 | 240 | 280 |
彎曲模量 | GPa | 16.8 | 10.2 | 15.5 |
有缺口衝擊強度 | KJ/m2 | 12.5 | 8.0 | 10.0 |
無缺口衝擊強度 | KJ/m2 | 55.0 | 32.5 | 46.2 |
熔融指數 | g | 85 | 32 | 55 |
按中華人民共和國國家標準方法檢測
2． 耐磨材料
汽車變速齒輪、軸承、軸套、電刷、萬向節球頭等部件，要求高溫下摩擦
係數低，自潤滑性好。樂天塑料SGPPS-ZW304A係列材料是PPS/PEEK/PTFE合金材料，較通用30%玻纖無機物混合增強材料，顯著提高了耐摩擦性，23℃PV值可達到1900，表2，表3。隨著技術進步，不用潤滑油的汽車將有可能實現。
表2
牌號 | 單位 | SGPPS-ZW304A 高自潤滑性 | SGPPS-ZW3022 20%GF、無機物增強 | PTFE 30%CF增強 |
密度 | g/cm3 | 1.56 | 1.65 | 1.58 |
抗伸強度 | Mpa | 65 | 165 | 180 |
斷裂伸長度 | % | 4.2 | 0.8 | 1.1 |
彎曲強度 | Mpa | 110 | 240 | 270 |
彎曲模量 | Gpa | 4.4 | 12.6 | 18.0 |
有缺口衝擊強度 | KJ/m2 | 7.2 | 10.2 | 5.0 |
無缺口衝擊強度 | KJ/m2 | 50.1 | 55.0 | 25.5 |
熱變形溫度（+1.82MPa） | ℃ | 160 | 260 | 265 |
按中華人民共和國國家標準檢測
表3
磨耗量（g） (2) | 23℃ | 85℃ | 150℃ |
SGPPS-ZW304A | 1.14×10-4 | 1.90×10-4 | 2.00×10-4 |
SGPPS-ZW3022 | 6.2×10-4 | 11.4×10-4 | 12.5×10-4 |
PPS/40%GF | 190×10-4 | 260×10-4 | 270×10-4 |
PTFE/30%CF | 6.10×10-4 | 7.90×10-4 | 12.61×10-4 |
按樂天塑料企業標準方法檢測
3． 耐腐蝕材料
超輕量級節能汽車已成為汽車工業追求的重要目標之一。某大公司正在開
發中的節能車型，設計100km油耗僅為900毫升，此款車大量采用了A1/Mg合金材料。A1/Mg合金材料此強度高，但耐磨耗、耐腐蝕性差，難以抵抗大氣中粉塵、酸性物質，鹽基性物質的磨耗和腐蝕。樂天塑料SGPPS-TC係列塗飾材料有優異的耐磨擦抗腐蝕性能，附著力達到0級，衝擊強度高於5Mpa，硬度達到HRA80，鹽霧試驗超過300小時，中溫塗飾，施工簡便，塗層光亮。
4． 抗冷熱急變材料
汽車是交通工具，必須能適應各種惡劣氣候環境，盛夏午間行車，嚴冬深夜室外停放，溫差達80℃以上，對汽車用非金屬材料提出了很高的要求，特彆是嵌入金屬端子的電極、傳導器、支架、密封盒等發動機周邊部件所用的材料，必須能抗-40℃至100℃溫差急變，否則由於金屬嵌件與PPS線脹係數差一，將導致PPS護層破裂。樂天塑料SGPPS-ZC104B係列材料，具有優異的抗冷熱急變性，較以前通用的40%玻纖增強材料，綜合技術指標顯著提高，見表4。
表4
牌號 （1） | 單位 | SGPPS-ZC104B TDE無機物增強 | SGPPS-ZC1021 高韌性 | PPS/30%GF 通用級 |
密度 | g/cm3 |
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|
抗伸強度 | Mpa | 155 | 160 | 170 |
伸長度 | % | 1.8 | 1.4 | 2.2 |
彎曲強度 | Mpa | 200 | 260 | 215 |
彎曲模量 | Gpa | 11.6 | 14.2 | 10.0 |
有缺口衝擊強度 | KJ/m2 | 8.5 | 9.0 | 10.0 |
無缺口衝擊強度 | KJ/m2 | 42 | 42.6 | 52.3 |
熔融指數 | G | 26 | 53 | 41 |
抗冷熱急變 （2） | 次 | 220 | 80 | 40 |
（1） 按中華人民共和國國家標準方法檢測
（2） 參照國外方法：-40℃—180℃，每次循環4小時，升（降）溫過程30分鐘
5． 耐溶劑材料
隨著高標號汽油普及使用，對汽車相關部件如油箱、油泵、電磁閥、油管
等部件耐溶劑性提出了更苛刻的要求。歐洲標準要求油箱泄漏量≤2g/24hr。目前竟相開發的加油自動計量裝置，要求計量誤差≤0.2%，其核心部件是一對橢圓柱齒輪，隨油流入微小動力驅動計量，齒輪、腔體精密配合，隻有其相對誤差小於20μm，才能保證其計量粒度。這類材料除高剛性、低磨耗外，吸油量應低於0.01%，若吸油量過高，材質表麵溶脹超過1μm，將嚴重影響其計量的準確度，失去使用價值。樂天塑料SGPPS-ZC103B係列納米炭素改性材料，吸油量<0.1mg/(cm2·24hr),熔脹層<1μm/(80℃·24hr)。優異的耐油性完全可以滿足上述汽車部件耐溶劑性要求。
耐熱水蠕變性是汽車水（冷凍液）箱、水管、熱水電磁閥、泵殼、葉輪對
高分子材料的另一項苛刻要求。目前泵殼、葉輪已形成幾十個規格，尺寸*大130mm(康明斯發動機)，*小6mm（微型車發動機）。樂天塑料SGPPS-ZC102C係材料，在80-120℃熱水中表現出優異的抗蠕變性，較ZC102基本材料提高3倍以上。據強化試驗數據推測，其使用壽命可達到12500小時。此類高性能材料2005年3季度可投放市場。
6． 精密成型材料
隨著汽車高能化和輕量化，通用工程塑料如PBT、PA、PPE、ABS等已
不能滿足多嵌件一次成型結構複雜的組合部件所必須的高絕緣性、耐熱性、蔽光性、超薄結構技術和工藝要求。
樂天塑料SGPPS-ZE204B係列納米三氧化二鋁（μm-Al2O3）增強材料，在0.2mm超薄成型方麵取得新的突破。成型物表麵撓曲度低於1%，平滑光澤，能滿足**電器部件殼體尺寸精度要求，見表5。較通用40%GF增強PPS材料具有更好的尺寸穩定性，脫模性和優良的成型工藝指標。
表5
牌號 （1） | 單位 | SGPPS-ZE204B Al2O3/GF30%增強 | SGPPS-ZE2021 30%GF增強 | PPS-1 40%GF增強 | PPS-11 40%GF增強 |
密度 | g/cm3 | 1.62 | 1.60 | 1.67 | 1.66 |
拉伸強度 | Mpa | 210 | 185 | 121 | 196 |
斷裂伸長率 | % | 2.6 | 1.4 | 1.3 | 2.2 |
有缺口衝擊強度 | KJ/m2 | 12.5 | 12.0 | 7.0 | 10.0 |
熔融指數 | g | 125 | 68 | 51 | 62 |
流動長度 （2） | mm | 8.2 | 4.0 | 3.1 | 4.2 |
撓曲變形 （3） | mm | 1.0 | 1.65 | 7.30 | 5.10 |
(1)按中華人民共和國國家標準檢測。
(2)樂天塑料企業標準檢測：50mm×20mm×0.2mm型腔，CT310℃、MT145℃、50Mpa
(3)樂天塑料企業標準檢測:Φ100×1mm型腔，T310℃、MT145℃、80MPa
隨著節能、*方麵要求的不斷提高，作為國民經濟支柱產業的汽車工業，有更多的發展機遇和挑戰。受**石油資源製約，輕量高性能化將是發展的主要方向。人們期待的100km油耗低於1000毫升的輕型車即將麵市，而100km油耗低於1200毫升的豪華車已為時不遠，新一代品牌卡車，100km油耗將降低30%以上。汽車輕量化，高性能化離不開高分子材料，作為工程塑料之花的聚苯硫醚，將扮演重要角色，隨著聚苯硫醚潛在用途的不斷開發，其將在現有輝煌之上作出更**的貢獻
