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汽车零部件尺寸稳定,不可不知聚丙烯线膨胀系数二三事

2020-07-16 11:509540
 我们知道聚丙烯(PP)材料的线膨胀系数(CLTE)较大,零下30℃到高温80℃,PP线膨胀系数一般在80-120*10^(-6) m/m*k,1米长聚丙烯制件经历这样温差洗礼,尺寸会发生11mm左右波动。
 
 
且在顺着注塑胶口的水平方向与垂直方向的CLTE相差很大,垂直方向几乎时水平方向的2-3倍,很难满足汽车制件对尺寸稳定性的要求。
 
 
曾经有个案子:莫车型侧裙板总长在2073mm,宽度在153mm,7月份SOP尺寸满足要求,装配间隙和面差都实现0贴合,到了冬天缺出现尺寸偏短,面差较大,产品无法装配,差点出现短线风险,该问题真凶就发生在线膨胀系数上。
 
 
聚丙烯通过添加增韧剂、填料和助剂来实现性能的提升,满足汽车零部件的应用要求,配方设计时影响材料CLET因素有哪些呢?嘀嘀君结合自身的经验,也来抛砖引玉。
 
-啥是聚丙烯CLET-
 
物体的体积或长度随温度的变化而变化的现象称为热膨胀。其变化能力用单位温度变化所导致的长度、面积或体积的变化单位变化来表示,即热膨胀系数。
 
热膨胀的本质是晶体点阵结构间的平均距离随温度变化而变化。材料的热膨胀通常用线膨胀系数、面膨胀系数或体膨胀系数来表述。
 
线膨胀系数是材料的主要物理性质之一,它是衡量材料的热稳定性好坏的一个重要指标。
 
 
-聚丙烯CLET影响因素-
 
聚丙烯具有一定的结晶性,是半结晶性聚合物,内部存在晶区和非晶区之分,晶区的分子链段排列规则。
 
环境温度低于聚丙烯熔点,约为165℃,晶区的有序排列就不会被破坏,分子链段的热运动能力较弱,因此,提高结晶度可以降低制品的热膨胀性能。
 
 
汽车材料设计时,弹性体添加量不会很多,质量占比一般会低于30%,其在聚丙烯基体中呈现海岛分布,但由于基体聚丙烯弹性模量大,弹性体的弹性模量小,约为聚丙烯的50-1000分之一,二者的比模量差异,也就是说刚性差异太悬殊。
 
注塑制件过程中弹性体在基体聚丙烯中的分散形态会受基体属性,如黏度、流动性等特性影响较大,导致弹性体在基体中出现球形分布、片状分布、微层分布等微观形态。
 
弹性体不同的微观分布形态,其分子链段的热运动能力差异很大,对制品的热膨胀系数影响不一。一般说来弹性热膨胀系数大,加入后,制品的热膨胀系数都会有变大的趋势。
 
 
填料本身的热膨胀系数极低,且填料加入后,会限值聚丙烯分子链段的热运动能力,进而降低制品的热膨胀性能,特别是填料的粒径越细,这种降低作用越明显。
 
 
-低CLET优势-
 
聚丙烯线膨胀系数降低,制品具有更高的尺寸稳定性、更高的设计灵活性和极低的生产成本等优势。
 
因此,汽车用低线膨胀系数聚丙烯材料成为材料改性的一个热点,该产品广泛应用到汽车塑料尾门、塑料门板、翼子板、引擎盖板、保险杠等领域。
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