第三章 高分子材料

1、第三章 高分子材料汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章第三章第三章 高分子材料高分子材料 教学目标教学目标 第二节第二节 常用高分子材料常用高分子材料第一节第一节 高分子材料概述高分子材料概述 导入导入 汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章导导 入入 高分子材料是指以高分子化合物为主要原料组高分子材料是指以高分子化合物为主要原料组成的材料成的材料 。广泛应用于汽车生产中，是汽车降重节能的主广泛应用于汽车生产中，是汽车降重节能的主要材料要材料. . 分为天然高分子材料和合成高分子

2、材料两大类。分为天然高分子材料和合成高分子材料两大类。本章主要介绍了汽车工业中主要应用的高分子材料，本章主要介绍了汽车工业中主要应用的高分子材料，包括包括塑料、橡胶、合成纤维、车用涂料、胶粘剂塑料、橡胶、合成纤维、车用涂料、胶粘剂等。等。o 能力目标能力目标o 能够区分各种不同高分子材料种类，能够描述各种不同非金属材料的性能及在汽车上的应用；o 能够正确选配和识别高分子材料汽车零件，能够正确选择汽车用轮胎。o 知识目标知识目标o 了解汽车工业中主要应用的高分子材料类型；o 认识塑料、橡胶、合成纤维、车用涂料、胶粘剂性能、种类及应用；o 了解汽车上高分子材料件的位置、名称。汽车应用材料汽车应用材

3、料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章高分子材料高分子材料 高分子材料高分子材料塑料塑料合成纤维合成纤维橡胶橡胶胶粘剂胶粘剂涂料涂料汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章第一节高分子材料概述第一节高分子材料概述一一. . 高分子化合物的组成结构与形成高分子化合物的组成结构与形成二二. . 高分子材料的特性高分子材料的特性汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章第一节高分子材料概述第一节高分子材料概述1高分子材料的基本结构高分子材料的基本结构 线型分子链线型分子链 热塑性热塑性 支化型分子链支化型分子链 体型分子链体型分子链 热固性热固性一一. . 高分子化合物的组成结构与形成高分

4、子化合物的组成结构与形成高分子链的形状示意图汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章图图3-1 a)线型分子链线型分子链 b) 支化型分子链支化型分子链 c)体形分子链体形分子链汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章2 2高分子材料的人工合成高分子材料的人工合成 人工合成高分子材料的基本方式可分为人工合成高分子材料的基本方式可分为加成聚合反应（简称加聚反应）和缩合聚合加成聚合反应（简称加聚反应）和缩合聚合反应（简称缩聚反应反应（简称缩聚反应）两类。）两类。缩聚反应：酚醛塑料、聚酰胺（尼龙）、有机硅等。缩聚反应：酚醛塑料、聚酰胺（尼龙）、有机硅等。 一一. . 高分子化合物的组成结构与形成高分子化

5、合物的组成结构与形成汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章+单体单体.单体单体聚合物聚合物加合加合2 2高分子材料的人工合成高分子材料的人工合成图图3-2 加聚反应示意图加聚反应示意图缩合缩合单体单体.单体单体单体单体聚合物聚合物低分子物质低分子物质图图3-3 3-3 缩聚反缩聚反应示意图应示意图汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章二二. .高分子材料的特性高分子材料的特性1、高弹性高弹性 橡胶橡胶:弹性变形量大，伸长率可达弹性变形量大，伸长率可达1001000，而一般金属材料只有，而一般金属材料只有0.11.0。 弹性模量低：约为弹性模量低：约为220

6、 MPa，而一般，而一般金属材料为金属材料为102105 MPa。汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章二二. .高分子材料的特性高分子材料的特性2 2、粘弹性、粘弹性兼有弹性和粘性两种特征，故表现出粘弹兼有弹性和粘性两种特征，故表现出粘弹性。性。 1)1)蠕变蠕变 2)2)应力松弛应力松弛 3)3)滞后和内耗滞后和内耗汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章3.高冲击强度高冲击强度冲击韧度是材料在高速冲击状态下的韧冲击韧度是材料在高速冲击状态下的韧性或对断裂的抗力，在高分子化合物中也性或对断裂的抗力，在高分子化合物中也被称为冲击强度。被称为冲击强度。冲击韧度低冲击韧度低 ：比金属的小得多，仅为

7、：比金属的小得多，仅为其百分之一。其百分之一。 二二. .高分子材料的特性高分子材料的特性汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章4、高的减摩和耐磨性、高的减摩和耐磨性几种常见摩擦副的静磨擦系数见表。二二. .高分子材料的特性高分子材料的特性汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章5、易老化、易老化 老化的主要表现是材料的硬度、脆性提高，老化的主要表现是材料的硬度、脆性提高，强度降低。对于橡胶材料，主要表现为变脆、强度降低。对于橡胶材料，主要表现为变脆、龟裂或变软、发粘；对于塑料，则表现为褪龟裂或变软、发粘；对于塑料，则表现为褪色、失去光泽和开裂。色、失去光泽和开裂。二二. .高分子材料的特性高分

8、子材料的特性汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章其它性能其它性能 高绝缘性高绝缘性 彭胀性彭胀性 导热性底导热性底 热稳定性差热稳定性差 高化学稳定性（耐蚀）高化学稳定性（耐蚀）二二. .高分子材料的特性高分子材料的特性汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章第二节第二节 常用高分子材料常用高分子材料u 塑料塑料u 橡胶橡胶u 合成纤维、合成纤维、u 涂料及胶粘剂等。涂料及胶粘剂等。 汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章一一. .塑料塑料塑料是一种以有机合成树脂为主要组成的高塑料是一种以有机合成树脂为主要组成的高分子材料，它通常可在加热、加压条件下被塑分子材料，它通常可在加热、加压条件下被塑

9、造或固化成型，得到所需的固体制品，故称为造或固化成型，得到所需的固体制品，故称为塑料。塑料。汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章一一. .塑料塑料 按使用范围分类，根据使用范围分为工程塑按使用范围分类，根据使用范围分为工程塑料和通用塑料两类。料和通用塑料两类。 1 1）通用塑料）通用塑料：主要指产量大，用途广，成本低：主要指产量大，用途广，成本低的一类塑料。的一类塑料。 2 2）工程塑料：）工程塑料：常指在工程技术中作结构，外观常指在工程技术中作结构，外观材料的塑料。材料的塑料。 汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章( (一一) )塑料的组成塑料的组成1.1.塑料的基本组成塑料的基本组成(

10、 (图图3-4)3-4) 塑料塑料增强材料填料填料增塑剂增塑剂稳定剂稳定剂着色剂着色剂阻燃剂阻燃剂固化剂固化剂有机合成树有机合成树脂脂汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章2 2、塑料的分类、塑料的分类 (1)(1)按照塑料的物理化学性能分类按照塑料的物理化学性能分类: : 热塑性塑料热塑性塑料 加热软化，冷却后又硬化成形，加热软化，冷却后又硬化成形，可反复进行。加工成型简便，机械性能较可反复进行。加工成型简便，机械性能较好；耐热性和刚性较差。如聚乙烯。好；耐热性和刚性较差。如聚乙烯。 热固性塑料热固性塑料 受热固化后，不会再受热软化。受热固化后，不会再受热软化。机械性能差；耐热性和刚性较好。

11、如酚醛机械性能差；耐热性和刚性较好。如酚醛树脂、环氧树脂树脂、环氧树脂。汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章（2）按照塑料的用途分类）按照塑料的用途分类o 通用塑料通用塑料: : 主要品种有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚主要品种有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯塑料等。苯乙烯塑料等。 o 工程塑料工程塑料: :有良好的力学性能和尺寸稳定性，在高、低有良好的力学性能和尺寸稳定性，在高、低温和较苛刻的环境条件下仍能保持其优良的力学性能、温和较苛刻的环境条件下仍能保持其优良的力学性能、耐磨性，可以作为工程结构件的塑料。主要品种有聚酰耐磨性，可以作为工程结构件的塑料。主要品种有聚酰胺、聚砜、聚苯醚、

12、耐热环氧等。胺、聚砜、聚苯醚、耐热环氧等。 o 特种塑料特种塑料: : 一般是指具有一定的功能和应用要求的塑料，一般是指具有一定的功能和应用要求的塑料，如耐辐射塑料、超导电塑料、医用塑料、导磁塑料、感如耐辐射塑料、超导电塑料、医用塑料、导磁塑料、感光塑料等。这类塑料包括氟塑料、有机硅塑料、聚酰亚光塑料等。这类塑料包括氟塑料、有机硅塑料、聚酰亚胺等。胺等。 汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章（二）塑料的性质（二）塑料的性质塑料具有以下几点特性塑料具有以下几点特性1 1）质轻而强度高；）质轻而强度高；2 2）化学稳定好；）化学稳定好；3 3）优异的电）优异的电气绝缘性能；气绝缘性能；4 4）优

13、良的耐磨性，减摩性和自润滑）优良的耐磨性，减摩性和自润滑性；性；5 5）良好的消声性和吸震性；）良好的消声性和吸震性；6 6）独特的造型）独特的造型工艺性能；工艺性能；7 7）优美舒适的质感。）优美舒适的质感。 对于要求减轻自重的设备，车辆和飞机具有特别重对于要求减轻自重的设备，车辆和飞机具有特别重要意义要意义汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章（二）塑料的性质（二）塑料的性质汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章( (三三) ) 常用的工程塑料常用的工程塑料 1 1 热塑性工程塑料热塑性工程塑料汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用

14、材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章2 2热固性塑料热固性塑料汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章(四四) 汽车常用塑料汽车常用塑料汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章图图-5 -5 现代承载式汽车上使用塑料件的部位现代承载式汽车上使用塑料件的部位汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章图图-5 -5 现代承载式汽车上使用塑料件的部位现代承载式汽车上使用塑料件的部位内饰塑料在汽车上应用实例内饰塑料在汽车上应用实例:汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章a ) 方向盘及仪表盘图 b )b )汽车内饰

15、汽车内饰 内饰塑料在汽车上应用实例内饰塑料在汽车上应用实例:汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章 c )汽车前保险杠罩 d)车灯汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章二、橡胶二、橡胶o 所谓橡胶，是指在使用温度范围内处于高弹所谓橡胶，是指在使用温度范围内处于高弹性状态的高分子材料。橡胶广泛地应用于弹性状态的高分子材料。橡胶广泛地应用于弹性材料、密封材料、减震防震材料和传动材性材料、密封材料、减震防震材料和传动材料，在汽车工业生产中有着重要的地位，是料，在汽车工业生产中有着重要的地位，是一项重要的汽车工业材料。一项重要的汽车工业材料。汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章二、橡胶二、橡胶( (

16、一一) )橡胶的特性橡胶的特性( (二二) ) 橡胶的基本组成橡胶的基本组成( (三三) )常用橡胶材料常用橡胶材料汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章 ( (一一) )橡胶的特性橡胶的特性o （1）高弹性）高弹性 o （2）粘弹性）粘弹性 o （3）强度）强度o （4）耐磨性）耐磨性o （5）可塑性）可塑性汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章 (二)橡胶的基本组成橡胶的基本组成o 1 1生胶生胶o 2 2配合剂配合剂生胶可分为天然胶和合成胶两大类。生胶可分为天然胶和合成胶两大类。 分为硫化剂、硫化促进剂、硫化活性剂、分为硫化剂、硫化促进剂、硫化活性剂、防焦剂、防老剂、补强填充剂、软化剂、

17、防焦剂、防老剂、补强填充剂、软化剂、着色剂等着色剂等 汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章( (三三) )常用橡胶材料常用橡胶材料o 1 1天然橡胶天然橡胶o 2 2合成橡胶合成橡胶o 3 3再生胶再生胶汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章常用合成橡胶的特性和用途常用合成橡胶的特性和用途 汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章( (四四) ) 橡胶制品在汽车上的应用橡胶制品在汽车上的应用o 1 1轮胎：轮胎：轮胎的主要材料有生胶骨架材料轮胎的主要材料有生胶骨架材料即纤维材料。即

18、纤维材料。o 2 2其它橡胶配件其它橡胶配件 （1 1）车用胶管）车用胶管 （2 2）车用胶带）车用胶带 （3 3）车用橡胶密封件）车用橡胶密封件 （4 4）防振橡胶）防振橡胶橡胶在汽车上应用：橡胶在汽车上应用：汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章 a)车用皮带 b)车用密封圈 图图3-7 汽车轮胎汽车轮胎汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章三、合成纤维三、合成纤维 合成纤维是以石油、天然气、煤和石灰合成纤维是以石油、天然气、煤和石灰石等为原料，经过提炼和化学反应合成高石等为原料，经过提炼和化学反应合成高分子化合物，再将其熔融或溶解后纺丝制分子化合物，再将其熔融或溶解后纺丝制得的纤维。得的

19、纤维。 汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章（一）合成纤维的性能（一）合成纤维的性能 强度高、密度小、弹性好、耐磨、耐酸强度高、密度小、弹性好、耐磨、耐酸碱性好、不霉烂、不怕虫蛀、隔热、隔光、碱性好、不霉烂、不怕虫蛀、隔热、隔光、隔音、密封性、电绝缘性较好等，而且表面隔音、密封性、电绝缘性较好等，而且表面较光亮，纤维强力高，色泽牢固鲜艳，耐皱较光亮，纤维强力高，色泽牢固鲜艳，耐皱性、耐磨性、耐冲击性好，并具有良好的化性、耐磨性、耐冲击性好，并具有良好的化学稳定性，在一般条件下不怕汗液、海水、学稳定性，在一般条件下不怕汗液、海水、肥皂、碱液等的侵蚀，不易发霉。其缺点是肥皂、碱液等的侵蚀，不易发

20、霉。其缺点是耐热性一般。耐热性一般。 汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章( (二二) ) 常用合成纤维常用合成纤维聚酯纤维（涤纶）聚酯纤维（涤纶）聚酰胺纤维（锦纶）聚酰胺纤维（锦纶）聚丙烯腈纤维（腈纶）聚丙烯腈纤维（腈纶） 通称为通称为“六大纶六大纶”。 聚乙烯醇纤维（维纶）聚乙烯醇纤维（维纶）聚丙烯纤维（丙纶）聚丙烯纤维（丙纶）聚氯乙烯纤维（氯纶）聚氯乙烯纤维（氯纶）汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章表表3-7 六种主要合成纤维的性能和用途六种主要合成纤维的性能和用途汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章 1 1常用汽车织物纤维常用汽车织物纤维 2 2汽车上纤维材料使用的部位汽车上纤

21、维材料使用的部位( (三三) ) 常用汽车内饰纤维材料常用汽车内饰纤维材料 汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章( (三三) ) 常用汽车内饰纤维材料常用汽车内饰纤维材料 表表3-83-8日本、美国、欧洲车辆内饰用原材料日本、美国、欧洲车辆内饰用原材料 单位%汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章四、涂装材料四、涂装材料o ( (一一) )涂料的作用及特点涂料的作用及特点o 1 1涂料的作用涂料的作用 （1 1）保护作用。）保护作用。 （2 2）装饰作用。）装饰作用。 （3 3）特殊功能作用。）特殊功能作用。汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章四、涂装材料四、涂装材料o ( (一一) )涂

22、料的作用及特点涂料的作用及特点2 2涂料的特点涂料的特点（1 1）涂料的适用面广，可广泛应用于各种不同材质）涂料的适用面广，可广泛应用于各种不同材质的物体表面。的物体表面。（2 2）能适应不同性能的要求。）能适应不同性能的要求。（3 3）涂料使用方便，一般用比较简单的方法和设备）涂料使用方便，一般用比较简单的方法和设备就可以进行施工。就可以进行施工。（4 4）涂膜容易维护和更新，这是应用涂料的优越性）涂膜容易维护和更新，这是应用涂料的优越性这一。这一。（5 5）涂膜大都为有机物质，且一般涂层较薄，其装）涂膜大都为有机物质，且一般涂层较薄，其装饰保护作用有一定的局限性，只能在一定的时间饰保护作用

23、有一定的局限性，只能在一定的时间内发挥一定程度的作用。内发挥一定程度的作用。汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章o（1 1）成膜物质）成膜物质 o（2 2）颜料）颜料o（4 4）助剂）助剂o（3 3）溶剂）溶剂(二二) 涂料的组成涂料的组成汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章（三）涂料的种类及用途（三）涂料的种类及用途表表3-9 3-9 常用涂料的性能和用途常用涂料的性能和用途汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章( (四四) ) 常用汽车涂料常用汽车涂料表表3-10 3-10 汽车涂装修补偿用材料的作用与分类汽车涂装修补偿用材料的作用与分类汽车应用材

24、料汽车应用材料 第三章第三章五五 胶粘剂胶粘剂o ( (一一) )胶粘剂的组成与分类胶粘剂的组成与分类o 1 1胶粘剂的组成胶粘剂的组成 （）基料（）基料 （）固化剂（）固化剂 （）填料（）填料 （）增韧剂（）增韧剂 汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章o 合成胶粘剂：合成胶粘剂： o 天然胶粘剂天然胶粘剂植物胶淀粉、松香虫胶等动物胶骨胶、皮胶、胶、环氧氯丁胶等混合型酚醛丁腈机硅橡胶等丁橡胶、聚硫橡胶、有橡胶型丁腈橡胶、氯热塑性树脂聚酰胺等酚醛胶热固性树脂环氧胶、树脂型2 2胶粘剂的分类胶粘剂的分类汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章o1树脂型胶粘剂o（1）热塑性树脂胶粘剂 o（2）热固性

25、树脂胶粘剂 ( (二二) )常用胶粘剂常用胶粘剂如如: :环氧树脂胶粘剂环氧树脂胶粘剂 汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章环氧树脂的突出优点是：环氧树脂的突出优点是：o 1) 1) 粘附力强。粘附力强。o 4 4）收缩率低。）收缩率低。o 3 3）工艺性能好。）工艺性能好。o 5) 5) 耐温性能较好。耐温性能较好。o 2) 2) 内聚力强。内聚力强。汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章2 2橡胶型胶粘剂橡胶型胶粘剂o （1） 丁腈橡胶胶粘剂o （2）氯丁橡胶胶粘剂 ( (二二) )常用胶粘剂常用胶粘剂汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章o 3混合型胶粘剂混合型胶粘剂o （1）酚醛-聚乙烯醇缩醛胶粘剂 o （2）酚醛-丁腈胶粘剂( (二二) )常用胶粘剂常用胶粘剂汽车应用材料汽车应用材料 第三章第三章o 1胶粘剂的性能胶粘剂的性能o 2胶接对象胶接对象o 3使用条件使用条件o 被胶接件的使用环境和用途要求是选用粘接剂被胶接件的使用环境和用途要求是选用粘接剂的重要依据。如果用于受力结构件的胶接，则的重要依据。如果用于受力结构件的胶接，则需选用强度