第三章 高分子材料导 入高分子材料是指以高分子化合物为主要原料组 成的材料 。广泛应用于汽车生产中，是汽车降重节能的主 要材料.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，包括塑料、橡胶、合成纤维、车用涂料、胶粘 剂等。汽车应用材料 第三章 高分子材料汽车应用材料 第三章 高分子材料汽车应用材料 第三章 高分子材料汽车应用材料 第三章 高分子材料第三章 高分子材料教学目标 第二节 常用高分子材料第一节 高分子材料概述汽车应用材料 第三章 高分子材料教学目标: 1.认识高分子材料的基本结构和特性.2.掌握常用高分子材料 类型性能特点及在 汽车上的应用.第三章 高分子材料汽车应用材料 第三章 高分子材料高分子材料 高分子材料塑料 合成纤维 橡胶 胶粘剂 涂料现代高分子材料在汽车中的比例占到 了汽车自重的12%16%。汽车应用材料 第三章 高分子材料第一节 高分子材料概述一. 高分子化合物的组成结构与形成二. 高分子材料的特性汽车应用材料 第三章 高分子材料第一节 高分子材料概述1高分子材料的基本结构 线型分子链 支链型分子链 体型分子链一. 高分子化合物的组成结构与形成汽车应用材料 第三章 高分子材料（a）线型分子链（b）支链型分子链（c）体型分子链汽车应用材料 第三章 高分子材料热固型聚合物材料的强度高，脆性大，无 弹性和塑性，在加热加压成型固化后，不能再 加热熔化或软化。例如酚醛塑料、环氧树脂、 硫化橡胶等热塑性聚合物材料的弹性好、塑性好、硬 度低，可以通过加热和冷却的方法使其重复的软 化或溶化和硬化或固化，例如涤纶、尼龙、生橡 胶等。线型分子链和支链型分子链又成为热塑性（ 线型聚合物）体型分子链又称为热固性（体型聚合物）汽车应用材料 第三章 高分子材料2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）两类。缩聚反应：酚醛塑料、聚酰胺（尼龙）、有机硅等 。 一. 高分子化合物的组成结构与形成汽车应用材料 第三章 高分子材料+单体.单体聚合物加合2高分子材料的人工合成图3-2 加聚反应示意图加聚反应是一种或几种单体相互链接成聚合 物的反应，反应过程中没有副产物生产。汽车应用材料 第三章 高分子材料2高分子材料的人工合成缩合单体.单体单体聚合物低分子物质图3-3 缩聚反应示意图缩聚反应：酚醛塑料、聚酰胺（尼龙）、有机硅等 。 缩聚反应是一种或几种单体通过缩合连接形成聚合物， 同时析出或缩去某种低分子物质的反应。是可逆反应。汽车应用材料 第三章 高分子材料二.高分子材料的特性1、高弹性橡胶:弹性变形量大，伸长率大可达1001000，而一般金属材料只有0.11.0。弹性模量低：约为220 MPa，而一般金属材料为102105 MPa。汽车应用材料 第三章 高分子材料二.高分子材料的特性2、粘弹性兼有弹性和粘性两种特征，故表现出粘 弹性。1)蠕变2)应力松弛3)滞后和内耗汽车应用材料 第三章 高分子材料3.高冲击强度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被称为冲击强度。冲击韧度低 ：比金属的小得多，仅为其百分之一。 二.高分子材料的特性汽车应用材料 第三章 高分子材料4、高的减摩和耐磨性几种常见摩擦副的静磨擦系数见表。摩擦副材料摩擦系数 软钢软钢 软钢软钢 硬钢钢硬钢钢 软钢软钢 软钢软钢 （油润润滑 ） 聚四氟乙烯烯聚四氟乙 烯烯 0.3 0.15 0.08 0.04二.高分子材料的特性汽车应用材料 第三章 高分子材料5、易老化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、龟裂或变软、发粘；对于塑料，则表现为褪色、失去光泽和开裂。二.高分子材料的特性汽车应用材料 第三章 高分子材料其它性能高绝缘性膨胀性导热性低热稳定性差高化学稳定性（耐蚀）二.高分子材料的特性汽车应用材料 第三章 高分子材料第二节 常用高分子材料u塑料u橡胶u合成纤维、u涂料及胶粘剂等。 汽车应用材料 第三章 高分子材料一.塑料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、加压条件下被塑造或固化成型，得到所需的固体制品，故称为塑料。汽车应用材料 第三章 高分子材料一.塑料按使用范围分类，根据使用范围分为工程塑 料和通用塑料两类。1）通用塑料：主要指产量大，用途广，成本低 的一类塑料。2）工程塑料：常指在工程技术中作结构，外观 材料的塑料。 汽车应用材料 第三章 高分子材料(一)塑料的组成1.塑料的基本组成（P94）塑料增强材 料填料增塑剂稳定剂着色剂阻燃剂固化剂有机合成树 脂汽车应用材料 第三章 高分子材料2、塑料的分类(1)按照塑料的物理化学性能分类:热塑性塑料 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 好；耐热性和刚性较差。如聚乙烯。热固性塑料 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。如酚醛 树脂、环氧树脂。汽车应用材料 第三章 高分子材料塑料零件的维修方法塑料零件的维修方法一般有：o对热固性材料采用胶粘的方法修复；o对热塑性塑料采用可熔性焊接。o当零件仅是裂缝、破裂、擦伤和孔洞时可 采用修复处理，特别是零件很难拆，或者 是新零件很难定位时一般要采用修复方法 。o当零件损坏的程度很大，很容易拆卸，新 件也容易定位时，可采用更换方法。 汽车应用材料 第三章 高分子材料（2）按照塑料的用途分类o通用塑料: 主要品种有聚乙烯、聚氯乙烯、聚丙烯 、聚苯乙烯塑料等。 o工程塑料: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、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、耐热环氧等。 o特种塑料: 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、感光塑料等。这类塑料包括氟塑料、有机 硅塑料、聚酰亚胺等。 汽车应用材料 第三章 高分子材料（二）塑料的性质塑料具有以下几点特性1）质轻而强度高；2）化学稳定好；3）优异的电 气绝缘性能；4）优良的耐磨性，减摩性和自润滑 性；5）良好的消声性和吸震性；6）独特的造型 工艺性能；7）优美舒适的质感。 对于要求减轻自重的设备，车辆具有特别重要意义汽车应用材料 第三章 高分子材料（二）塑料的性质优点缺点重量轻；成型自由，可制造复杂性状 ，加工成本低；良好的耐腐蚀性；优良的绝缘性； 自润滑性；着色自由、手感柔性；可进行二次 加工（着色、光亮处理、涂装、浮 雕等）强度低；耐热性差 ；耐疲劳性差； 修理性不好；耐侯性 差；耐蠕变性差； 尺寸不稳定；废弃 处理困难；汽车应用材料 第三章 高分子材料(三) 常用的工程塑料 1 热塑性工程塑料热塑性工程塑料的特点是加热时材料会软化 并熔融，可塑造成形，冷却后即可成形并保持既 得形状，而且具有重复使用性。其树脂结构为线型或支链型结构。这类塑料的优点是加工成型简便，具有较高 的机械性能，缺点是耐热性和刚性比较差。汽车应用材料 第三章 高分子材料(三) 常用的工程塑料 1 热塑性工程塑料名称（代号 ）主要性能用途举举例聚乙烯烯（ PE）具有相对对密度小、耐溶剂剂性和 耐水性好、介电电常数小、电绝电绝 缘缘性高等特点。按合成方法不 同，分为为高、中、低三种。高 压压聚乙烯烯化学稳稳定性高，有良 好的电绝缘电绝缘 性、柔软软性、耐冲 击击性和透明性，无毒等；低压压 聚乙烯质烯质 地坚坚硬，有良好的耐 磨性、耐蚀蚀性和电绝缘电绝缘 性；可 在15600C中使用。是目前最重 要的通用塑料，其产产量历历年来 居世界塑料工业业之首位；高压压聚乙烯烯用在制作 塑料薄膜、塑料瓶、食 品袋以及电线电线 、电缆电缆 包皮、化工耐腐蚀蚀管 道。低压压聚乙烯烯用于 制造塑料管、板、绳绳 、载载荷不高的齿轮齿轮 、 轴轴承等，还还可作粉末 涂料。汽车应用材料 第三章 高分子材料聚丙烯烯(PP)乳白色半透明，无毒无味，不吸水， 质轻质轻 (常用的塑料中最小0.9g/cm3) 。强度、硬度、刚刚性、耐热热性均优优 于低压压聚氯氯乙烯烯，电绝缘电绝缘 性好， 不受湿度影响，耐蚀蚀性好，但低温 脆性大，不耐磨，易老化，可在 1001200C中使用制作一般的零件，如齿轮齿轮 、接头头；耐蚀蚀件，如化 工管道、容器；绝缘绝缘 件 如电视电视 机壳；生活用品 如食品用具、水桶、口 杯、热热水瓶壳。聚氯氯乙烯烯（ PVC）有硬质质和软质软质 之分。前者强度、硬度 高，耐蚀蚀、耐油、耐水性好，阻燃 性好；后者强度、硬度低，耐蚀蚀性 较较差，易老化，但气密性好。前者常用于制造塑料管、塑 料板（如输输油管、容器 、阀门阀门 管件等）。后者 多用于制造薄膜、软软管 等。聚四氟乙（ PTFE）属于氟塑料，被誉为为“塑料王”，具有 非常优优良的耐高、低温性能，可长长 期在190250之间间使用，并具 有极高的耐蚀蚀性，任何强酸、强碱 、强氧化剂剂都对对它不起作用。它的 摩擦系数极低，是优优良的减摩、自 润润滑材料。但加工成型不好，价格 较较高。常用于制造各种机械的减摩 密封圈、化工耐蚀蚀零件 、活塞环环、轴轴承及医疗疗 代用血管、人工心脏脏等 。汽车应用材料 第三章 高分子材料聚甲基 丙烯烯 酸甲 酯酯（ PM MA ）亦称为为“有机玻璃”，是 塑料中透明性最好的 一种材料，耐水性、 电绝缘电绝缘 性好，可耐 稀酸、碱，不易老化 ，但表面硬度低，易 擦伤伤，较较脆广泛用于航空、 汽车车、仪仪表 、光学等工 业业中，多用 于制造有一定 透明度要求的 零件，如可用 来制作挡风挡风 、舷窗、透明 管道、仪仪器 仪仪表护护罩、 外壳等，以及 油标标、油杯 ，设备标设备标 牌 。 丙烯腈烯腈 丁二 烯烯 苯乙 烯烯共 聚物 ABS 具有良好的耐热热、耐蚀蚀 性和一定的表面硬度 ，较较高的刚刚性，良好 的加工工艺艺性能和着 色性，总总之，具有良 好的综综合性能可用来制造轴轴承 、齿轮齿轮 、叶 片、叶轮轮、 设备设备 外壳、 管道、容器和 仪仪器仪仪表零 件，把手、 挡挡泥板、汽 车车车车 身等 聚苯乙 烯烯 (PS)耐蚀蚀性、绝缘绝缘 性、透明 性好，吸水性小，强 度较较高，不耐冲击击， 耐热热性（800C）、耐 磨性差，耐有机溶剂剂 性能差，易燃，易脆 裂用作仪仪表透明罩 板、外壳、日 用品、装钸钸 品，食品盒等汽车应用材料 第三章 高分子材料聚酰酰胺（PA， 尼龙龙）无毒无味，具有很好的机械强度（拉伸、压压 缩缩、冲击击、刚刚性、韧韧性等），润润滑性 优优异，一种优优良的自润润滑材料。导热导热 性差，吸水性高。制作合成纤维纤维 、衣料、滤滤布、 鱼鱼网、绳带绳带 、轮轮胎软线软线 、 轴轴承、齿轮齿轮 等聚甲醛醛(POM)乳白色不透明的粉末，其耐疲劳劳在热热塑性 树树脂中是最好的，硬度和刚刚性很高，着 色性好，耐磨性好，耐化学腐蚀蚀性和电电 绝缘绝缘 性好，但热稳热稳 定性较较差，一次可 加工成形状复杂杂的制品，可代替各种有 色金属和合金 可作减摩、耐摩及传动传动 件，如 各种轴轴承、齿轮齿轮 、凸轮轮、 管道、滑轮轮、塑料弹弹簧、 鼓风风机叶片、化工容器等聚碳酸酯酯（PC ）强度高，尺寸稳稳定性、抗蠕变变性、透明性好 ，吸水性小，耐磨性和耐疲劳劳性不如尼 龙龙和聚甲醛醛，可在601200C长长期使用制作齿轮齿轮 、凸轮轮、蜗轮蜗轮 、电电器 仪仪表零件、大型灯罩、防 护护玻璃、飞飞机挡风挡风 罩、高 级绝缘级绝缘 材料等聚氨酯酯（PU）是一种密实实制品，性能介于塑料和橡胶之间间 ，既有橡胶