汽車零部件尺寸穩定,不可不知聚丙烯線膨脹係數二三事

我們知道聚丙烯（PP）材料的線膨脹係數（CLTE）較大，零下30℃到高溫80℃，PP線膨脹係數一般在80-120*10^(-6) m/m*k，1米長聚丙烯製件經歷這樣溫差洗禮，尺寸會發生11mm左右波動。

且在順著注塑膠口的水平方向與垂直方向的CLTE相差很大，垂直方向幾乎時水平方向的2-3倍，很難滿足汽車製件對尺寸穩定性的要求。

曾經有個案子：莫車型側裙板總長在2073mm，寬度在153mm，7月份SOP尺寸滿足要求，裝配間隙和面差都實現0貼合，到了冬天缺出現尺寸偏短，面差較大，產品無法裝配，差點出現短線風險，該問題真兇就發生在線膨脹係數上。

聚丙烯通過添加增韌劑、填料和助劑來實現性能的提升，滿足汽車零部件的應用要求，配方設計時影響材料CLET因素有哪些呢？嘀嘀君結合自身的經驗，也來拋磚引玉。

-啥是聚丙烯CLET-

物體的體積或長度隨溫度的變化而變化的現象稱為熱膨脹。其變化能力用單位溫度變化所導致的長度、面積或體積的變化單位變化來表示，即熱膨脹係數。

熱膨脹的本質是晶體點陣結構間的平均距離隨溫度變化而變化。材料的熱膨脹通常用線膨脹係數、面膨脹係數或體膨脹係數來表述。

線膨脹係數是材料的主要物理性質之一，它是衡量材料的熱穩定性好壞的一個重要指標。

-聚丙烯CLET影響因素-

聚丙烯具有一定的結晶性，是半結晶性聚合物，內部存在晶區和非晶區之分，晶區的分子鏈段排列規則。

環境溫度低於聚丙烯熔點，約為165℃，晶區的有序排列就不會被破壞，分子鏈段的熱運動能力較弱，因此，提高結晶度可以降低製品的熱膨脹性能。

汽車材料設計時，彈性體添加量不會很多，質量佔比一般會低於30%，其在聚丙烯基體中呈現海島分布，但由於基體聚丙烯彈性模量大，彈性體的彈性模量小，約為聚丙烯的50-1000分之一，二者的比模量差異，也就是說剛性差異太懸殊。

注塑製件過程中彈性體在基體聚丙烯中的分散形態會受基體屬性，如黏度、流動性等特性影響較大，導致彈性體在基體中出現球形分布、片狀分布、微層分布等微觀形態。

彈性體不同的微觀分布形態，其分子鏈段的熱運動能力差異很大，對製品的熱膨脹係數影響不一。一般說來彈性熱膨脹係數大，加入後，製品的熱膨脹係數都會有變大的趨勢。

填料本身的熱膨脹係數極低，且填料加入後，會限值聚丙烯分子鏈段的熱運動能力，進而降低製品的熱膨脹性能，特別是填料的粒徑越細，這種降低作用越明顯。

-低CLET優勢-

聚丙烯線膨脹係數降低，製品具有更高的尺寸穩定性、更高的設計靈活性和極低的生產成本等優勢。

因此，汽車用低線膨脹係數聚丙烯材料成為材料改性的一個熱點，該產品廣泛應用到汽車塑料尾門、塑料門板、翼子板、引擎蓋板、保險槓等領域。