工程塑料在汽车车灯上的应用介绍
发布时间：2021-10-16
汽车车灯是车辆照明用的工具，是汽车必不可缺的组成部分，车灯是汽车的 “ 眼睛 ”，它有两种功能，一是照明，二是装饰。20 世纪 80 年代，受能源危机的影响，日本对汽车功能等进行改良。提出车灯选用注塑材料制作，适合于灯具大型注塑件的制造工艺，极大地降低了手工制作成本，使车灯自动化生产效益进一步提高。
车灯可以分为前车灯、后车灯、转向灯、雾灯、内外装饰灯等，车灯在车辆安全行驶的过程中起了重要的作用。车灯生产经历 30 多年的发展，塑料化应用程度已经趋于 96% 以上，除个别导电金属线，链接螺钉，灯泡外，基本上都进行塑化加工，形成了全塑灯具。目前工程塑料在车灯领域应用已具有优越性，广泛性和普及性 。
一、车灯应用工程塑料优势
1、塑料质轻
以前的汽车采用玻璃灯罩，当时塑料的强度和透明度达不到玻璃的透明度，在强光或高温下也达不到相同的形状和颜色。塑料灯罩具有对玻璃透明、不易变色的特点，现在使用的 PC 抗冲击强度比玻璃高 250倍，重量比玻璃的轻得多。前灯配光镜选用光学性 PC透光率在 90% 以上，经过 UV 和超硬涂膜后能提高表面硬度耐磨性和耐候性，拓展了 PC 在车灯上使用。
2、塑料安全性好
灯具随着整车的行驶过程中颠簸，选择工程塑料有一定的承受着各种压力和冲击力，具有安全性好的特点。选用工程塑料做车灯的另外一个重要原因是为了保护路人，塑料的弹性比玻璃强，不是剧烈撞击情况下的缓冲不会轻易破碎，即使破碎弹飞、掉在路上对路人不会造成很强的伤害。
3、塑料综合性能好
以往车灯材料采用玻璃材料和金属材料，但由于这两者的综合性能都较差，加工较复杂。选用工程塑料做车灯材料，塑料加工性能好可塑性强，冲击强度性能佳，质轻，密度小，还可以使车灯在设计上更加灵活多变，风格趋于时代感和现代化 。
二、车灯材料
汽车车灯主要部件由反射镜、透镜、壳体、光源、电子电路、及安装配件等构成，目前我国车灯应用塑料主要有 PC、PP、ABS、PMMA 和其他少数塑料材料。塑料具有质量轻，且有耐腐蚀、耐冲击性好、透明度高、绝缘性好、导热低、机械性能好、可塑性强、成型加工等优点，越来越广泛应用在各个领域中。
1、PC（聚碳酸酯）
PC（聚碳酸酯）（Polycarbonate）是分子主链中含有 —[O—R—O—CO]— 链节的热塑性树脂，简称 PC，为按分子结构中所带酯基不同可分为脂肪族、脂环族、脂肪一芳香族型，实际应用中具有实用价值的是芳香族聚碳酸酯为主，并以双酚 A 型聚碳酸酯为应用最多。由于聚碳酸酯其优良的机械性能，俗称防弹胶。PC 具有机械强度高、使用温度范围广、电绝缘性能好（但防电弧性能不变）、尺寸稳定性好、透明性好等特点被广泛使用于车灯及其他领域。
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2、PMMA（聚甲基丙烯酸甲脂）
PMMA（聚甲基丙烯酸甲脂），俗称亚克力或有机玻璃。PMMA 除了有较好地机械性能外，PMMA 是一种晶莹透明的非结晶性塑料，常温下坚固而刚硬，透光率大于 92%，在室外使用 10 年后仅降至 89%，长时间暴露在室外仍维持不变形，具有耐候性好、力学强度高、机械加工性能好等优良特性，并能抵抗多种普通化学品（如酸、碱、盐等）的侵蚀，主要用作光学透明制品。
后灯外配光镜和车内氛围灯的光导材料。一般用于后灯配光镜等。如图 6 所示为一后灯配光镜，也是车灯外观件。配光镜采用明白和明红两种 PMMA 料注塑成型。先注塑透明件，把透明件放到配光镜模具中注塑红色透明料，形成两次注塑成型。也有在一副模具中实施两次注塑成型的，即双色注塑。PMMA 还用于后灯回复器灯面罩等。
3、ABS（丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯组成的三元共聚物）
ABS（Acrylonitrile Butadiene Styrene plastic）是丙烯腈 - 丁二烯 - 苯乙烯组成的三元共聚物，简称ABS。在车灯领域，ABS 一般是与 PC 材料进行改性后使用，兼顾两种材料各自的优点，也可根据使用温度和冲击性能清理来调节 ABS 中 PC 各自含量比例，做成 PC/ABS 合金材料。ABS、PC/ABS 合金一般用于后灯壳体和饰板。
一般普通 ABS 的热变形温度 (Heat deflection temperature, 简称 HDT) 在 75~85 ℃之间，热变形温度偏低，难于适应灯内温度需要。目前用于灯体的专为汽车灯具灯体镀铝镀膜作了改性，其主要是在 ABS树脂中引入 a-甲基苯乙烯 (MS)、马来酸酐（MA）和马来酰亚胺（MI）可提高 ABS 的耐热性，以适应汽车灯体镀铝需要。现在改性就的 ABS 的 HDT 可以在 96 ℃之内 ，一直是汽车后灯体所采用的注塑材料。
PC/ABS 合金材料因具有 ABS 很好的冲击和成形性，又由于 PC 优异的冲击和耐热性能，被广泛用于汽车零部件、电子等产品上。ABS/PC 具有高冲击，耐热，高流动，高强度的特性，由 PC（聚碳酸酯）, ABS 高胶粉 ( 苯乙烯、丙烯腈 - 丁二烯橡胶，核壳型聚合物 ) 和 SAN( 苯乙烯 - 丙烯腈 ) 等组成。
PC/ABS 合金制件电镀后以其靓丽的金属外观效果，在汽车、家电及 IT 行业被广泛使用。PC/ABS 合金的长期耐热温度可以达到 110~120 ℃。主要用于汽车的后灯体和其他灯体，便于灯体的镀铝镀膜加工 。
4、PBT/PET（聚酯类）
A、PBT（Polybutylene Terephthalate）通称聚对苯二甲酸丁二醇酯，PBT 是结晶性塑料，具有良好的加工流动性色母粒，结晶速度快，成型容易，优异的机械性能及耐热性，增强系列产品可在 120~140 ℃下长期使用。吸水率低、尺寸稳定性好、体积电阻、介电常数高、电气性能优异、优异的耐化学品、耐溶剂性、耐候性好。未改性 PBT 性能不佳，实际应用要对 PBT进行改性，其中，玻璃纤维增强改性牌号占 PBT 的70％以上。
PBT 在车灯中一般应用在前照灯的饰圈、调节装置中的支架。PBT 和 ASA 改性后再加玻纤增强可以用来做雾灯的壳体。力学性能较好，与 PA、POM 相似，摩擦系数小，自润滑性好，热稳定性和化学稳定性好，电绝缘性优异，刚性和硬度高，冲击好，尺寸稳定性高，耐热性好。
B、PET（Polyethylene Terephthalate）通称对苯二甲酸与乙二醇，俗称涤纶树脂，与 PBT 一起统称为热塑性聚酯，或饱和聚酯。PET 做反射镜较多。装饰圈材料过去一直以耐热 PC 塑料为主，近年来逐渐被PBT/PET 所替代。
5、PA（聚酰胺）
PA（Polyamide）聚酰胺俗称尼龙（Nylon），其主链上含有重复酰胺基团 —[NHCO]— 的热塑性树脂总称，包括脂肪族 PA，脂肪—芳香族 PA 和 芳香族 PA。其中脂肪族 PA 品种多，产量大，应用广泛，其命名由合成单体具体的碳原子数而定 。
如PA66，聚酰胺 66（聚己二酰己二胺），分子式 ：—[NH(CH2) 6NHCO(CH2) 4CO]n—。车灯中用到的 PA 一般是 PA+GF，车灯中普通的螺钉调节或者支架使用PA6+GF 或 者 PA66+GF。芳香族的 PA 比普通 PA 具有更高的耐热温度和强度，车灯中一些重要的调节结构和内部支架也会用到一些芳香族 PA 加玻纤改性，用 PA+50%GF 材料用于在前灯灯体调光支架。还有 PA66 用于前灯内部件中调光螺母，安装螺母和球头螺母等。
6、BMC（不饱和聚酯团状模塑料）
BMC 也称 DMC。不饱和聚酯团状模塑料 (Dough molding compound，简称 DMC) 属于热固性塑料，它们由树脂、填料、增稠剂，引发剂和玻璃纤维等组分组成的树脂糊，浸渍短切纤维或毡片，经稠化和模压而制成 。
由于它们电绝缘、比强度、比模量及模具灵活性，是一种理想的可加工的绝缘材料，应用于电器零件等。车灯反射镜主要采用 BMC，采用注射成型加工，具有高刚性和高强度，良好的成型收缩及尺寸精度稳定性。
基于 BMC 的特性，一般前大灯的反射镜采用 BMC。前大灯的主要功能是照明前方道路，保证车辆正常地行驶，反射镜配合相应的灯泡可以射出近光和远光两种光形 , 且近光要有明暗清晰的分界线和高照度，所以 BMC 良好的成型收缩及尺寸精度稳定性能够满足这一点。BMC 制作反射镜需要喷漆及镀铝加工。
汽车工业是一个国家的支柱产业，自 1898 年首个汽车车灯诞生以后，经过 100 多年的演变发展，车灯已经成为汽车、特别是汽车漂亮的外形和功能的重要构成 。工程塑料的优势应用于车灯上，给车灯的造型和制造带来了新的创新和发展。
随着新光源的产生和工程新塑料涌现，对汽车车灯的发展给予更宽广的空间。汽车工业发展对工程塑料的使用有着拉动效应，工程塑料也对汽车轻量化发展有着重要推动作用，工程塑料也促进了车灯的提高和发展。
转自——网络