随着节能、环保法规要求越来越严格,汽车轻量化已经引起了广泛的重视,其中以塑代钢是实现轻量化的一个重要手段。据统计[1],目前车用塑料的用量一般在130~150kg之间,其品种主要为改性聚丙烯(PP)、聚乙烯(PE)以及尼龙(PA)等。

车用塑料的用量不断增加,使其失效分析工作也越来越重要,并且贯穿在整个质量保证环节中,包括产品开发、产品批量监控、产品售后问题解决等。而失效分析中的材质分析在鉴定零部件所用材料是否符合图纸要求、避免供应商偷换料及材料一致性监控中发挥着重要作用。红外光谱[2]是高分子材料材质分析最常用的分析手段,但对由多组分共混、共聚或复合成的材料及制品进行研究时,会遇到材料中混合组分的红外吸收光谱带位置很靠近,甚至还发生重叠、相互干扰等,这时仅依靠红外光谱法不能满足要求。DSC是用来研究高分子材料的玻璃化转变温度、熔融温度、熔化热、结晶温度、结晶热等的方法,采用DSC测定混合物时,不需要对混合物进行分离,一次扫描就能把混合物中几种组分的热行为分辨出来,但对于未知物的定性还需结合其它定性分析手段。因车用塑料品种基本比较固定,所以用DSC分析相关问题具有准确、快捷的优势。

本文综合相关文献,并结合产品开发材料认可、现场装配、售后等问题,列举了几种常见车用塑料的材质分析应用案例。

2常见塑料及其成分分析方法

2.1试验设备及方法

试验设备为傅立叶变换红外光谱仪(ThermoIS50)、差示扫描量热仪(TAQ2000)、热重分析仪(TAQ500)。红外光谱测定采用ATR法,分辨率为4cm-1,扫描次数为16次,所采用的热分析升温方式均为10℃/min。测试材料分别为:聚丙烯、聚乙烯、尼龙6/66、聚甲醛、聚碳酸酯PC/ABS树脂。

2.2聚丙烯

改性聚丙烯(PP)在汽车上的应用十分广泛。为了改善纯PP低温韧性差、缺口敏感性强等缺点,国内许多研究人员进行了PP增韧改性的研究[3]。改性PP在汽车内饰、外饰上均有大量应用,常用增强材料为滑石粉或玻纤,常用的增韧方式是通过加入其它塑料(如PE)、橡胶(如EPDM)等来进行共混改性。PE、EPDM这两种增韧材料很容易用差示扫描量热分析(DSC)进行区分。如,某车型遮阳板托架装饰盖原为滑石粉增强PPEPDM材料,而新到批次零件偏软,工人安装存在困难。通过DSC分析发现,偏软零件含有PE组分熔融峰,见图1,前、后两批次PP材料在增韧组分上存在差异。可见,通过DSC分析手段可以实现对材料的批量一致性监控。