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有关丙烯酸树脂的论文

发布时间:2025-01-09 18:50:24

㈠ 丙烯酸树脂的用途

义齿研究
南昌大学附属口腔医院占莉琳、曾利伟、康桂妹等发表论文,旨在研究微波应用于甲基丙烯酸树脂基托义齿的消毒效果以及对义齿基托材料力学性能的影响。研究指出,700W功率的微波照射5min可以有效杀灭甲基丙烯酸树脂义齿表面的所有细菌,并对甲基丙烯酸树脂的弯曲强度和冲击强度无明显影响,可以用于甲基丙烯酸树脂基托义齿的消毒。该文发表在2011年27卷05期《中国实用护理杂志》上。
选择40件常规制作完成的甲基丙烯酸树脂基托义齿,随机分成A、B、C、D4组,每组10件,D组为对照组.将A、B、C、D组义齿放入装有200ml蒸馏水的烧杯中,A、B、C组分别经700W功率微波照射3,4,5min后分别进行取样细菌培养,以抑菌率评价消毒效果;通过万能实验机测试微波照射前后甲基丙烯酸树脂的弯曲强度和冲击强度,观察微波照射对甲基丙烯酸树脂的力学性能的影响。
700W功率的微波照射4min的抑菌率≥90%,5min的抑菌率达100%;700W功率照射5min组甲基丙烯酸树脂的弯曲强度和冲击强度与对照组比较无显著差异。

㈡ 塑料涂料论文

塑料涂料的研究现状与展望
摘要:从塑料涂料的成膜基料、涂料性能、施工应用等方面,阐述了国内外塑料涂料的研究现状,并提出了塑料
涂料研究存在的问题与发展要求。
关键词:塑料涂料;涂料性能;涂料应用;现状与展望
0引言
随着石油化工与煤化工的发展,高分子材料的合成技术
与新材料的推广应用不断延伸,塑料作为新型非金属材料,在
抗张强度、韧性、尺寸稳定性等方面取得一系列进展。传统的
塑料制品表面抗老化、抗静电、耐划伤、颜填料印痕等问题与
新型塑料制品的功能化、装饰性、安全性等问题共同成为塑料
涂料与涂装的中心内容。塑料的一个重要发展课题就是合金
化。所谓合金化,实际上是多种高分子材料的物理混合,利用
各种高分子材料的优点,互相补充。然而合金化给涂装带来
了新的问题———涂层材料的成膜物树脂与塑料底材之间的匹
配性,正因为如此,目前塑料涂料采用的成膜树脂将日趋多组
分、多官能团化,同时塑料涂料的环境影响也日益受到关注,
加之新型功能性颜填料与助剂的采用,塑料涂料已以全新的
面貌呈现在人们面前。
1成膜基料的官能化趋势
鉴于塑料底材结构的复合化,与传统的塑料相比,单纯从
氢键值、溶解度参数等角度考察单一树脂与塑料底材之间的
相容性已十分困难。作者在塑料涂装厂对ABS塑料进行涂装
过程中发现,厂方声称的ABS基料耐溶剂性能极差,当涂料中
含有一定的芳烃溶剂时,涂膜干燥过程中出现细细的“银纹”。
经了解,塑料本身掺入大量高抗冲聚苯乙烯改性,而这种情况
目前在塑料涂装市场上非常多见,现在能遵循的规律是表面
张力与结构相似程度,只有成膜物的表面张力比底材低,且成
膜树脂与底材相比具有一定的相容性,涂膜才能附着在塑料
表面。因此,具有低极性的聚丁二烯、聚丙烯酸酯与醇酸改性
氯代烃聚合物等对很多塑料乃至塑料合金都具有极佳的亲
合性。
对于聚乙烯与聚丙烯塑料,氯化聚烯烃的改性仍是目前
较佳的选择。Muenster等[1]用混有高密度聚乙烯的聚亚乙烯
基氯化物作为成膜基料对聚乙烯复合塑料具有极好的粘附
性。Lami等[2]直接采用氯化聚乙烯涂敷在聚乙烯表面,然后
与聚氨酯配套。Menovcik等[3]利用羟基官能化烯烃聚合物与
可与羟基反应的化合物反应制得对烯烃具有良好附着的附着
力促进树脂。巴斯夫公司则利用对聚烯烃进行聚氨酯改性,
在确保对聚烯烃底材附着力的同时,与其他树脂的配套相容
性也得到保证[4]。上述改性树脂从某种意义上说,解决附着
力的根本原因在于结构的相似相亲。Eaztman公司的cp343
系列产品、中海油常州涂料化工研究院的P-18系列等产品
均为氯化烯烃的接枝改性物。目前氯化聚烯烃的丙烯酸酯、
马来酸酐等改性极其活跃,而王小逸等[5]以双戊烯烃聚合物
为母体,丙烯酸单体在引发剂作用下接枝形成苯乙烯-双戊烯
烃共聚物,实际上是利用聚戊二烯在结构上与聚烯烃塑料的
相似性和低表面能状态,所以说,成膜物主体结构与塑料基体
结构的相似性仍是塑料涂料成膜树脂合成追寻的重要手段。
在研究中曾发现,某些羟基丙烯酸树脂作为基料的涂料,利用
脂肪族异氰酸酯作为交联剂在特定的ABS塑料表面涂覆(目
前市场多为合金)几乎没有附着力,而当交联剂改为芳香族异
氰酸酯时,附着力却十分优异。笔者认为,根本原因在于交联
剂转变为芳香族异氰酸酯时,由于成膜后树脂中苯环结构增
多,结构的相似性(多体现在溶解度参数与氢键值上的相近)
增强,所以附着牢度增大。
同样作为结构的相似相亲,环氧-聚酰胺在尼龙底材上的
润湿就是利用涂膜中的聚酰胺与尼龙结构的相似性而产生强
附着[6]。而各种聚氨酯成膜物(丙烯酸聚氨酯、聚酯聚氨酯
等)在聚氨酯塑料上的附着同样与结构相似相关联[7-8]。
除传统的溶剂型合成方法外,等离子聚合[8]、乳液聚合也
成为塑料涂料成膜树脂合成的新方法,而乳液聚合技术是伴
随水性化技术的发展而发展的,在塑料涂料水性化方面起了
相当大的作用。
作为与光固化配套的底漆,塑料涂料用基体树脂除传统
的羟基丙烯酸类外,高软化点、耐溶剂侵蚀的热塑性丙烯酸树
脂成为人们关注的焦点之一。为了提高热塑性树脂的耐溶剂
性,—CN基或微交联特征的硅氧烷的存在是必要的,有时为了
解决配套性,可能在树脂中掺入纤维素类树脂。
总之,塑料涂料用成膜树脂如同塑料本身的复合化一样,
基料组分从单一结构向多组分结构拓展,甚至采用不同软化
点的同类型树脂复合体。依靠单一成膜树脂已很难满足现代
塑料涂料的发展要求,而通过合成技术一次性将同一树脂中
掺入多组官能团且在同一种树脂中实现软、硬段的高度分离
都极其困难,不同结构、不同属性的基料通过物理混合的方法
要简单得多,但是物理混合往往出现相容性问题,这是在塑料
涂料的配方设计过程中需高度关注的。
2环保型塑料涂料
2·1粉末涂料
一般来说,粉末涂料由于采用静电涂装,且需高温烘烤交
联成膜,所以在通常情况下塑料并不适合采用粉末涂料涂覆。
然而由于粉末涂料高交联特征,在耐介质等许多方面具有特
定的优势,所以近年来,在如冰箱、空调、小家电等众多领域,
粉末涂料成了新宠。为了实现静电涂装,一般在塑料中注入
导电纤维,比较常见的如尼龙、聚丙烯、玻璃纤维增强塑料等,
涂料品种主要涉及氨基丙烯酸、氨基聚酯等。
2·2水性涂料
在玩具领域,出于健康、安全方面的考虑,水性化是大势
所趋。Patil等[9]利用亲水性淀粉、水性环氧树脂、蜡乳液、三
聚氰胺-甲醛树脂及氟化表面活性剂等混匀涂覆于聚乙烯膜
表面, 80℃加热24 h后,由于热交联的缘故,涂膜强度、耐水
性及附着力均显著提升。Park等[10]通过氯化聚丙烯与丙烯
酰胺在引发剂作用下接枝共聚,得到的共聚物在聚丙烯表面
具有很好的附着力。利用VeoVa 10 (叔碳酸乙烯酯)与丙烯
酸酯共聚,内、外乳化并存,亲水性的二丙二醇丁醚作成膜助
剂,所得涂料涂覆于聚丙烯板上,涂膜附着力、耐水性均十分
优异[11]。利用磷酸酯与丙烯酸酯反应,用碱中和的方法得到
的聚合物配制铝粉漆,不仅铝粉漆分散、贮存稳定性好,而且
对塑料底材的润湿性好[12-13]。
在研究过程中发现,利用二双键或三双键的丙烯酸酯与
其他柔性丙烯酸单体进行乳液共聚,得到弹性的丙烯酸共聚
物,不仅强度与普通乳液对比明显增强,而且耐水性十分突
出,甚至在PC表面涂覆干燥后在去离子水中煮沸2 h仍不起
泡,而一般的溶剂型聚丙烯酸酯均难达到这种要求。笔者认
为,这些亲水型聚合物表面均含有一定量的亲水性官能团,水
分子可以借助于这些亲水性官能团,十分容易地在膜两边自
由进出,而高聚物本身与塑料底材之间的作用远大于高聚物
与水及塑料底材与水之间的作用,所以即使在煮沸状态下,水
分子对高聚物与塑料底材之间的破坏作用仍比较缓慢,以致
耐水煮时间较长。而一般溶剂型树脂多有一定的耐水性,但
涂层中的缝隙仍能让水分子缓慢进出,随着水温的升高,水分
子运动的动能加大,水分子通过涂膜向底材表面扩散加快,但
在加热状态下水分子向涂膜外表面扩散时,由于缺乏亲水性
官能团的水合化转移,水分子不断向涂膜冲撞,致使涂膜易于
被冲撞而剥落形成气泡。当然水性高分子涂膜的耐水性也仅
局限于不被锈蚀的非金属塑料或玻璃表面,而金属材料由于
易被氧化产生锈蚀而引起涂层疏松导致起泡。
目前,见诸于报导的用于改性水性聚合物成膜后耐水性
的研究主要集中在对聚合物进行疏水性改性(降低表面张
力)、聚合物内交联、立体结构(如二丙烯酸酯与多丙烯酸酯)、
聚合物成膜后自交联(有机硅、酰胺等改性)等[14-15]。为了改
善涂膜成膜后的耐溶剂性,在树脂结构中引入耐溶剂的官能
团如腈基(—CN)等,或采用交联单体。Kosugi和陈伟林
等[16-17]利用苯乙烯与丙烯腈、丙烯酸酯共聚,涂膜的耐水、耐
酸性均得到提高。而王玉香等[18]则利用水分散型的多异氰
酸酯与水性羟基丙烯酸树脂外交联用于ABS及PC、PVC等塑
料的涂装,涂膜的力学性能、耐水性、耐化学性十分理想。Zie-
gler等[19]则在水性双组分体系中引入亲水性的助溶剂辅助成
膜,由于树脂本身的水溶性相对下降,树脂在硬度等方面调节
的空间非常大,以致得到的涂膜综合性能优异,可适应各种塑
料底材涂装要求。
目前水性塑料用涂料的研究十分活跃,但真正进入工业
化生产的规模尚很小,笔者只在汽车、玩具、家电等少数领域
发现有使用水性塑料涂料的情况,而且品种主要集中在聚氨
酯水分散体、丙烯酸乳液与水性双组分丙烯酸酯涂料,究其原
因在于涂料水性化后涂膜综合性能与溶剂型涂料相比尚存在
一定的差距,然而无论从环境方面考虑,还是从节能、节约成
本角度出发,水性体系是关注的重点,随着新的合成技术、新
原材料的拓展,水性塑料涂料的发展空间会相应增大。
2. 3光固化涂料
相比于粉末涂料和水性化塑料涂料,光固化涂料在塑料
涂装领域的发展显得异常迅捷。目前在摩托车、电动车与家
电等领域,光固化塑料涂料已得到了广泛的推广,相应地推动
了光固化涂料技术本身的进步,包括从单体到助剂与合成技
术的进步。
Hamada等[20]利用甲基丙烯酸甲酯的均聚物与氨基丙烯
酸酯、甲基丙烯酸氧基酯等在光敏剂的引发作用下,得到在
ABS表面涂覆的快干涂层。Yaji等[21]采用含三环癸烷结构的
光敏剂引发聚丙烯酸酯配制丙烯酸涂料,涂覆在聚苯乙烯底
材上,涂层的透光性与表面流平性均非常突出。在聚碳酸酯
表面,采用热与光同时激发固化的双重固化模式,涂膜耐紫外
光性能得到显著改善[22]。而降冰片烯烃聚合物薄膜表面采
用UV固化的聚氨酯改性的氨基丙烯酸酯,在膜中引入二氧化
硅不会影响涂层的透明性,且涂层的耐划伤性优异[23]。在树
脂中引入弹性链段可提高涂膜的附着力与耐冲击性[24];分子
链段中引入含氟的硅氧烷与A-174(γ-甲基丙烯酰氧基丙
基三甲氧基硅烷)及胶体二氧化硅,涂膜的透明性、流平性、防
污性、耐磨性均因交联和表面张力的降低而得到明显改善[25]。
UV固化涂料目前在聚碳酸酯、ABS、聚苯乙烯、聚丙烯等
塑料表面应用较为普遍,但仍存在一些问题:
(1)涂料与底漆(本色漆或金属漆)之间的附着力问题;
(2)罩光漆涂膜放置一段时间易出现雾影,耐湿热性能较差;
(3)与聚氨酯等体系相比,涂层耐水性往往显得不够; (4)涂料
目前主要用于清漆,通过颜料着色对光固化过程影响较大。
光固化残留的自由基影响涂膜的耐黄变性等。
3功能化涂料
塑料涂料除对塑料制品具有保护功能外,近年来在装饰
及功能化领域取得了一系列进展。利用硅氧烷与环氧-硅酸
酯共聚物与叔胺作用,得到的涂层在聚酯切片上不仅附着力
好,而且耐磨性突出[26-28]。同样对于聚酯片,用丙烯酸-β-
羟乙酯酯化二苯基四羧酸二酐,再与甲基丙烯酸缩水甘油酯
和邻苯基苯基缩水甘油醚反应,涂膜不仅折光指数高,而且耐
磨性好[29]。而利用增滑剂如石蜡或润滑剂,对于含氨基甲酸
酯改性聚亚烷基二醇聚(甲基)丙烯酸酯与氨基甲酯改性的聚
(甲基)丙烯酸酯混合物在光敏剂存在时,利用UV光照射,得
到的涂膜不仅耐划伤、耐候,而且防雾性能好[30]。同样,为了
改善防雾性能,Konno等[31]则利用外乳化法,得到的聚丙烯酸
酯与胶体二氧化硅、具有阴离子特征的碳酸酯-聚氨酯复合,
得到的涂膜对聚烯烃不仅润湿性好,而且具有优良的防雾性。
Brand等[32]发现用低氧透过性的聚硅氧烷涂覆在PET膜上,
氧透过值只有14 mL/(dm2bar);Yamazaki等[33]发现部分锌中
和的聚丙烯酸具有对氧的阻隔性。而Miyasaka[34]则发现聚乙
烯醇和浮型二氧化硅混合物制成的涂膜(涂覆于双轴取向的
聚丙烯膜)水蒸气与氧的渗透性极低,在20℃, 60%相对湿度
及40℃, 90%相对湿度下,分别只有1·5 mL/(m2·24 h·atm)
和4·9 mL/(m2·24 h·atm)(1 atm=101·325 Pa)。
利用橡胶的减震性,将橡胶与聚硅氧烷、可固化聚氨酯等
复合,成膜后由于物件与涂覆底材接触或移动产生的噪音,在
一段时间内保持起始静态摩擦系数,具有减震性[35]。热固性
或紫外光固化的树脂与含氟聚合物通过热固化或紫外光引发
聚合,在聚酯膜上涂覆,具有防反射功能[36]。硅氧烷聚合物
等具有低反射指数的涂料,同样具有防反射功能[37]。研究发
现,氢氧化铝粒子与低玻璃化转变温度的树脂(Tg: -50~
50℃)混合涂覆在聚酯膜表面,具有热辐射功能。
4特种塑料涂料
塑料涂料除了涂料与塑料之间的作用外,往往还可能存
在与其他介质之间的作用,真空镀膜涂料即是如此,它除了与
塑料接触外,还与金属镀膜层发生作用,这些涂料在金属膜与
塑料底材之间起到桥梁作用。目前真空镀膜底漆主要涉及丙
烯酸、氨酯油及改性聚丁二烯等,主要涉及灯具、塑料镀铬装
饰,有时具有辅助塑料导电、导热之功能。而面漆则主要为丙
烯酸、聚氨酯及聚乙烯醇缩丁醛。孙永泰[38]利用HDI与水作
用形成的多羟基型聚氨酯涂覆在塑料镀铬件的外表面,涂膜
丰满、坚韧,具有良好的耐磨性、耐冲击、耐化学品与耐湿热
性。而氨基丙烯酸涂料、叔碳酸缩水甘油酯改性丙烯酸涂料、
含氟丙烯酸酯聚合物等应用于真空镀膜涂料得到的涂膜往往
具有高硬度、丰满、耐污染等特征[39-41]。近年来,紫外光固化
涂料在真空镀膜领域中取得了较好的应用效果,为了降低涂
膜表面的缺陷,改善涂膜的性能,通常在涂料中加入少量惰性
溶剂。与此同时,热固化与光固化同时存在于真空镀膜涂料
中,涂膜的交联密度、硬度与耐磨性均能得到改善,而且涂膜
外观更好。环氧改性对塑料镀银附着力的提升十分有效,Ozu
等利用四甲氧基硅烷部分缩合物(Me Silicate51)与缩水甘油
(EpiolOH)酯交换反应,再与2-羟乙基乙烯二胺-异佛尔酮
二胺-异佛尔酮二异氰酸酯-聚碳酸酯二醇(PlaccelCD220)
共聚物反应,得到的底漆喷涂于ABS板上,在80℃干燥
10 min,对ABS和镀银镜面附着力高[42]。
5塑料涂料研究存在的问题
到目前为止,塑料涂料研究大多数停留在配方性能测试
阶段,由于塑料对溶剂的敏感性不同,对于溶剂型涂料,涂料
中的溶剂或多或少对塑料底材存在侵蚀性,塑料与涂料界面
之间容易发生互相渗透、扩散,导致物理与化学作用共存,加
上多数塑料本身的使用寿命较短,塑料涂料的时效性和涂料
对塑料本身应用改变的影响程度常被忽视,而这些对塑料制
品的应用往往十分重要。一些高结晶度的工程塑料,如聚甲
醛、聚砜等在没有对塑料进行表面处理时,直接涂覆涂料一般
比较困难,有必要寻找到与这些材料之间亲和性较好的化合
物,开发出能直接在塑料表面涂装的涂料,减少表面处理带来
的环境与成本问题。

㈢ 关于生物化学与高分子材料方面的前景

大化工领域从就业方面看高分子材料与工程属于很好的专业了,化工行业属于一个传统行业,发展速度不能和电子、通讯、计算机等比较,看得见的薪水当然没有办法和这些行业比较,但一个非这些专业的学生去从事那些工作,要和科班出生人竞争成功的可能性应该没有你在本行业的大。
高分子材料与工程现在出来能做的工作很多,建议你学好英文,在日常工作中这门工具比计算机知识来得重要。高分子材料的产品在中国这些年发展特别快,如:PP、PE、PS、PET、PU、PC、PVC、ABS这些塑料,还有各种树脂:醇酸、不饱和、聚酰胺、酚醛,以及各种PU聚氨酯都是你们的就业范围。会很好找工作的,把专业课学好一点英文一定要尽力学。出来后找个做技术或市场销售的工作都很好的。
我很多学化工其他方面专业的朋友现在都在做你们领域的东西。
很多在还在上大学的朋友(包括以前的我),都是感觉在学校不知道要学些什么东西,因为很多学的东西以后肯定是没有用的,那么从我的经验看(也许我犯了经验主义错误!!!)专业课、英文是你现在可以花时间学学好的东东,一个是你的专业优势,很大可能是你要拿来吃一辈子饭的家伙,一个是交流工具,现在是个地球村,而且你毕业后就知道待遇好的工作很大部分都是外国老板,英文不好是件很悲哀的事情! 虽然说生物工程包含基因工程技术、酶工程技术、细胞工程技术和发酵工程技术。
但现在国内生物工程一般都是朝食品科学与工程方向的.就是说,主要研究方向在发酵工程方面.
就业主要方向是和发酵产品,比方酸奶,酱油,醋,酒等有关的科研工作.目前就业还行,但绝大部分是企业,如果想进事业单位就得好好考虑了.
生物工程是工科的,它对数学和物理还有化学还有不低的要求,在生物方面主学的是微生物.而生物科技和生物技术则大部分是理科或者农科的.如果单纯喜欢生物那不如考虑这两个专业.相对来讲就业会广但不精,具体则要看你报考的学校偏向什么方向,比如农科院校可能会偏向畜牧一类的生物工作.

㈣ 大家快来帮帮我!!!~~~~

塑料在汽车中的应用概况

受到能源危机的威胁,世界各国的汽车工业都在为汽车轻量化做各种努力。此外,消费者在需求层次、需求结构、需求品位的提高,以及轿车的乘坐舒适性、安全性、环保性、美观性等性能指标都已成为决定汽车产品市场成败的重要砝码。包括塑料在内的非金属材料在汽车上的应用正能满足这一需求。

为了满足汽车工业发展的需求,汽车塑料的品种和应用范围不断扩大。20世纪90年代,发达国家汽车平均用塑料量是:100~130kg/辆,占整车整备质量的7%~10%;到2002年,发达国家汽车平均用塑料量达到300kg/辆以上,占整车整备质量的20%。预计到2020年,发达国家汽车平均用塑料量将达到500kg/辆以上。

我国经济型轿车每辆车塑料用量为50~60kg;轻、中型载货车的塑料用量仅为40~50kg;重型载货车可达80kg左右。我国中、高级轿车基本为发达国家引进车型,汽车塑料的应用量基本与发达国家上世纪90年代水平相当,为100~130kg/辆。

塑料在汽车上的应用十分广泛,按功能应用主要分为三类:内饰件、外装件、功能结构件。

外装件:以塑代钢,增加塑料制品的应用量,减轻汽车重量,达到节能的目的。如保险杠等。

内饰件:以安全、环保、舒适为应用特征,用可吸收冲击能量和振动能量的弹性体和发泡塑料制造仪表板、座椅、头枕等制品,以减轻碰撞时对人体的伤害,提高汽车的安全系数。

功能结构件:多采用高强度工程塑料,减轻重量,降低成本,简化工艺。如用塑料燃油箱,发动机和底盘上的一些零件等。

汽车塑料新材料及其应用

塑料的特性表现在质量轻、不会锈蚀、耐冲击性好、透明度高和耐磨耗性、绝缘性好、导热性低,一般成型性着色性好、加工成本低等等,在汽车设计中采用大量的塑料,可以综合地反映对汽车设计性能的要求,即轻量化、安全、防腐、造型和舒适性等,而且有利于降低成本,节约材料资源。但由于普通塑料尺寸稳定性差、热膨胀率大、易燃烧、易老化等,许多特性不能与金属材料相比。因此,汽车所用塑料不是纯的(单一)的某一种品种,而是经过改性的,又称“改性塑料”。

塑料以合成树脂为主要成分,加入适量的添加剂,以增加其工艺性能与使用性能。添加剂有:填料和增强材料、填充剂、增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂等。

按照使用特性,塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料是指产量大、用途广、成型好、价格便宜的塑料,如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。工程塑料指能承受一定外力作用、具有良好的机械性能和耐高、低温性能,尺寸稳定性较好,可以用作工程结构的塑料,如聚酰胺、聚砜等。特种塑料具有特种功能,如氟塑料和有机硅等。

按照理化特性,又可分为热固性塑料和热塑性塑料两种。热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料,热固性塑料优点是强度、耐热性好,受压不宜变形;缺点是:成型工艺复杂,生产效率低。热塑性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料,其优点是成型工艺简单,生产率高,具有一定的机械性能,可重复回收使用。缺点是:耐热性差,刚度较低。

随着塑料新材料的不断开发,塑料在汽车应用的领域不断扩大:

1、纳米复合材料的应用。热塑性聚烯烃(TPO基)纳米复合材料,应用于汽车内、外装饰件,优点是质轻、尺寸稳定性提高、强度更高、低温抗冲击性能更好。TPO系纳米复合材料汽车踏脚板,已用于通用汽车公司轿车,其具有较高的硬度、质量轻、低温下不发脆,而且容易回收。

丰田公司将纳米聚丙烯复合材料用于汽车前后保险杠,使原保险杠厚度由4mm减至3mm,重量减轻约1/3。丰田公司又相继推出了用于汽车内饰件的聚丙烯纳米复合材料。

纳米粒子的介入,不仅改善了聚合物的强度、刚性、韧性,而且还有利于提高聚合物的透光性、阻隔性、耐热性及防紫外性等,由于加工简便,效果明显,业内对聚合物纳米复合材料的市场前景,持乐观态度。

2、可喷涂和免喷涂塑料。美国GE公司开发的可导电的聚苯醚/聚酰胺材料使车身塑料件能与金属冲压件一起进行阴极电泳(即可实现全在线喷涂),从而消除汽车车身非金属件与金属件的色差问题。

此外,用于制造汽车车身板的PC/PBT材料与SLX膜通过模内装饰注塑成型工艺制造塑料车身外板、前后翼子板及后车厢门等,可以达到油漆的效果,降低生产成本。该技术在国外轿车车身板的生产中开始使用,国内应引起关注。

3、塑件配光镜和塑料玻璃。由美国GE公司生产的特殊聚碳酸酯做成的前照灯配光镜涂有防刮伤涂层,比玻璃镜片更亮,更抗破碎,更具光学加工的准确性。

美国在风窗玻璃的三层安全玻璃里面又贴附了20μm厚的聚氨酯膜。美国绝大部分客车采用丙烯酸树脂板,风窗玻璃塑料化可以达到节能和保护乘员安全的目的。

4、纤维增强热塑性塑料。长纤维增强热塑性塑料(LFRT)是新型轻质高强度工程结构材料,因其重量轻、价廉、易于回收重复利用,在汽车上的应用发展很快。

用天然纤维如亚麻、剑麻增强塑料制造车身零件,在汽车行业已经得到认可。用亚麻增强聚丙烯制作车身底板,材料的拉伸强度比钢要高,刚度不低于玻纤增强材料,制件更易于回收。对操作工人,可免除因玻纤引起的皮疹和呼吸性疾病。我国江阴一些企业已经开始生产这类材料。

5、在动力传动系统中的应用。发动机气门室罩和机油盘采用聚酰胺、反应注塑聚氨酯、环氧树脂等玻璃纤维增强塑料模制或压制而成;发动机的气缸衬垫和密封垫用高性能的或用特殊工艺生产的传统合成橡胶,其中包括CR和FRM;耐磨聚丙烯成型材料应用于齿轮、轴等耐磨成型制品。厢式车和货车中,用复合材料(玻璃和碳纤维)传动轴代替的金属轴,减轻了重量,降低了噪声和振动,并使工作更为平顺。英国GKN技术公司用纤维增强塑料制造的传动轴,重量减轻50%~60%,抗扭性比钢大1.0倍,弯曲刚度大1.5倍。杜邦公司开发一种复合玻纤增强尼龙66用于V6发动机的有源集合塑料通风系统。

6、悬架系统。用碳纤维增强塑料(CFRP)制造的板簧为14kg,减轻重量76%。在美国、日本、欧洲都已使板簧、圆柱形螺旋弹簧实现了纤维增强塑料化,除具有明显的防振和降噪效果外,还达到轻量化的目的。

7、车身。塑料在汽车车身上的应用主要有三种模式:(1)外覆盖件与结构件全部采用塑料:主要用于高档跑车,其骨架结构件采用碳纤增强塑料,外覆盖件采用玻纤增强塑料,成本很高。(2)金属骨架与全塑外覆盖件与车身结合:车身采用玻纤增强热塑性聚酯注塑成型,其设备为8800t注塑机,设备费用昂贵。(3)部分采用塑料外覆盖件:一些高级轿车,骨架结构采用金属件,外覆盖件则部分采用塑料件。

8、开发塑料功能件。用玻璃纤维增强热塑性塑料(GMT)制造支架、托架和多功能制件等;应用塑料制造进气歧管可减轻重量40%~60%,且表面光滑,流动阻力小,可提高发动机性能,并在提高燃烧效率、降低油耗及减振降噪方面有一定作用。开发在基体聚合物中掺入电导性填料的“复合型电导性塑料”,和塑料本身具有电导性的“电导性高分子化合物”,以其高功能性能供汽车生产选用。

9、仪表板、内饰系统。国外许多汽车厂用泡沫聚氨酯制造门板,不仅减轻重量,强度、吸声性和安全性能也好。聚丙烯由于价格低廉,在美国汽车市场上得到广泛应用,不仅用聚丙烯替代ABS,而且有些车型内饰全部使用聚丙烯。目前国内使用的仪表板可分为硬质仪表板和软质仪表板两种。硬质仪表板一般为改性聚丙烯采用注塑成型,在经济型车上使用。软质仪表板为聚氨酯反应发泡成型,通常用于中高档轿车。

国际汽车塑料应用发展趋势

国际汽车塑料应用正在向着——技术含量高、电子化、模块化、舒适、安全、环保性方向发展。

1、模块化供货趋势:美国李尔公司已将车厢内饰件全部实现了模块化供货,车厢内被简化为前座、后座、仪表板、车门衬、车门和行李箱衬等六大件,率先在车身件上实行了模块化。这些部件及所有电气、机械设备都已预先装配好,可在整车装配线上直接安装。

德尔福公司也推出了包括座舱模块、车门模块、前端模块、制动模块、空气/燃油合成模块等在内的系统化集成模块,将模块化的领域进行了扩展。

2、电子化:例如,豪华轿车的座椅总成具备电动调整、预热等功能,还有的具备腰部按摩功能,并逐步向经济型轿车扩散。

3、准时化供货:由于内饰产品可供选装的配置在各总成中种类最多,所以内饰行业基本上都要与主机厂实行同步生产,准时化供货,避免发生大量的库存。

4、安全、环保性:在欧洲和美国对汽车塑料环保的定义是严格的,涉及一个产品的整个生命周期,既:使用环保的原材料、在环保的条件下制造生产、在使用和回收过程中不会对人的健康和环境有任何危害的的产品。汽车塑料部件在选材时,要选择塑料品种趋于集中统一,便于分类回收和整体回收,这是塑料回收、再生和利用的基础。例如:用回收的废旧保险杠造粒生产仪表板、护板等,用回收的座椅泡沫材料再生后作汽车内衬;仪表板表皮用热塑性聚烯烃,骨架用聚丙烯注塑件,填充用聚丙烯泡沫,这样便于将来仪表板整体回收。国外各大汽车公司都成立了专门的汽车回收试验中心。

5、扩大塑料在汽车上的应用范围和技术水平:开发塑料在功能件上的应用,如:多功能支架、仪表板托架、发动机护板等,塑料进气歧管等在国外汽车上得到广泛应用;应用玻纤增强热塑性塑料制作汽车部件,减轻汽车自重;采用先进的成型技术和设备(如气辅注塑、低压注塑)生产汽车塑料部件,提高产品质量。

我国汽车塑化发展的特点和建议

近几年来,我国汽车塑料制品生产企业一方面积极引进外资、引进先进的技术和加工设备,并对企业进行全面技术改造,保证了轿车塑料制品本地化生产的顺利进行;另一方面为降低成本,根据我国的国情优化设计,合理地选择材料;同时密切跟踪国外汽车塑料材料应用的发展趋势,进行材料、工艺、设备等方面技术研究,进行技术储备,以适应将来汽车工业高速发展的需要。

这些企业利用引进车型的技术,扩大塑料材料在汽车上的应用水平,不仅满足了汽车工业的需要,也形成了一批规模化、专业化的汽车塑料制品供应商,如上海延锋伟世通、长春富奥-江森公司等。这些企业不仅是国内技术最完备、生产规模最大的汽车饰件专业生产企业,而且部分生产工艺水平达到了国内领先和国际同步水平。

但由于我国在汽车上塑料的应用量还相对较少且起步较晚,汽车塑料专用树脂牌号少、生产工艺落后、产量低,因而在工程塑料、高性能工程塑料的使用落后于发展潮流,主要依靠进口专用树脂生产;产品设计、模具设计和模具制造水平有限,制造周期长,生产准备周期长,试制费用高;开发力量薄弱,开发投入有限,开发手段落后,缺乏开发人才。

另外,汽车塑料零部件厂家规模不大,水平低,缺少统一的汽车塑料零部件规范与标准;不少企业生产、试验与检测设备尚属落后,不能保证和准确反应产品的最终性能;在CAD/CAM/CAE技术的应用上与国外先进行业相比存在很大差距;国内企业的环保意识与重视程度与国外尚有一定差距,对材料利用的统合,材料的回收、再生和利用方面的研究缺乏考虑。

针对我国汽车塑化发展存在的问题,提出以下几点建议

1、国内汽车零部件、汽车塑料行业企业要在汽车行业中占有一席之地,必须提高国际竞争力,把企业开发能力和产品水平提到更高的层次上参与汽车工业的发展与竞争。

2、高度重视环保工作。从设计开发阶段就要进行汽车用塑料材料回收、再生利用的研究,以满足环保的需要。这项研究不仅是汽车行业的事情,也是整个社会的事情,应借鉴汽车发达国家对环保的经验,作为重要课题研究。

3、塑料原材料生产企业、汽车塑料制品生产企业、与汽车主机厂应加强合作,建立新材料开发研究联合体,协调新材料及新产品的开发工作。开发适合我国国情的汽车专用树脂、专用料、工程塑料系列产品,以提高我国汽车塑料的应用水平。

4、在汽车塑料制品设计及生产中利用计算机辅助分析技术,加强对新工艺的研究,保证制品设计质量,缩短产品开发周期。重视低压注塑成型、气辅注塑成型等先进工艺在汽车上的应用。

5、推动汽车塑料材料、制品向专业化、标准化、高品质化、环保化方向加速发展,提高质量,降低成本。

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