汽车雨刮器高分子材料选择与加工——T1133-3雷爽

汽车雨刮器雨刮片高分子材料的选择与加工

作者雷爽

(湖北汽车工业学院材料科学与工程学院)

摘要介绍了汽车雨刮器雨刮片的工作条件，失效形式和性能要求，符合要求的几种高分子材料（聚四氟乙烯、丁腈橡胶、天然橡胶）的分子结构，材料性能特点等来确定性能相对优越的材料。再进一步确定材料的成形或加工方法和提高所选材料性能的途径。丁腈橡胶是由丁二烯和丙烯腈共聚而成，是特种橡胶中产量最大的品种。聚四氟乙烯具有耐高温、耐低温、耐腐蚀、耐气候、高润滑、无粘附等优越的性能，是非常适合做雨刮片的高分子材料。关键词雨刮器；高分子材料；聚四氟乙烯；耐温性。

SelectionandProcessingofAutomobileWiperpolymermaterialsLeiShuang

(DepartmentofMaterialEngineeringofHubeiUniversityofAutomotiveTechnology)

AbstractThewiperbladewiperrainworkingconditions,failuremodesandperformance

requirements,meettherequirementsofseveralkindsofpolymermaterials(PTFE,NBRrubber,naturalrubber)molecularstructure,materialpropertiestodeterminetherelativeperformanceofsuperiormaterials.Furtheridentifywaysofmaterialformingandprocessingmethodandimprovetheperformanceoftheselectedmaterials.Nitrilerubberispolymerofbutadieneandacrylonitrileandinto,isthelargestvarietiesyieldspecialrubber.Teflonhightemperatureresistance,lowtemperatureresistance,corrosionresistance,weatherresistance,noadhesion,superior

performance,isverysuitableforthewiperbladeofpolymermaterials.

KeywordsWiper;polymermaterial;PTFE;wearresistance.

汽车工业的飞速发展已成为一个国家现代文明和科技发展水平高低的重要指标之一。随着汽车制造技术的进步，在新的时期，人们赋予了汽车更多优越的性能，同时也对节省能源和保护自然环境提出了更高的要求。过去十年，主要靠汽车动力系统的不断改进和完善以达到节油和环保的标准。但是这方面的改进似乎已经到达了极限，几乎无潜力可挖。近年来，以质量轻、耐腐蚀、易成型的现代高分子材料代替传统的金属材料用于汽车行业，已引起发达国家的高度重视，减轻汽车自重无疑是提高燃油效率的崭新而又有效地途径。

高分子材料的发展使其应用领域不断扩大,在汽车制造业中许多金属配件正由工程塑料部件逐步取代,如汽车刹车系统用尼龙管、玻纤增强聚丙烯风扇叶等。

用工程塑料注塑件组装的汽车风窗玻璃雨刮片,目前国内只有切诺基一种车型使用,而且为进口件。广东番禺交通实业集团雨刷厂于1995年开始试制此产品,经过生产工艺研究,试制出使用性能较优的工程塑料雨刮片。

1雨刮器的工作条件、失效形式以及对材料的性能要求1.1

雨刮器工作原理

雨刮器的刮片胶条是直接清除玻璃上雨水和污垢的工具。刮片胶条通过弹簧条压向玻璃表面，它的唇口必须与玻璃角度配合一致，方能达到所要求的性能。一般情况下在汽车组合开关手柄上有雨刮器控制旋扭，设有低速、高速、间歇三个档位。手柄顶端是洗涤器按键开关，按下开关有洗涤水喷出，配合雨刮器洗涤档风玻璃。洗涤器系统是目前汽车上很普通的装置，它由储水箱、水泵、输水管、喷水嘴组成。其中储水箱一般是1.5升～2升的塑料罐，水泵是一种微型电动离心泵，通过它将储水箱的洗涤水输向喷水嘴，经2～4个喷水嘴的挤压作用将洗涤水分成细小的射流喷向档风玻璃，配合雨刮器起到清洁档风玻璃的作用。

1.2雨刮器失效形式

天然橡胶时间一长就要变质,卤硬橡胶和合成橡胶寿命较长,但是所有类型雨刮器片都会因环境而变坏。即使使用不频繁,暴露在日光下和接触奥氧也会使雨刮片老化。寒冷的天气对雨刮片寿命也有影响。冷空气会使橡胶变硬变脆,容易开裂。摇臂有时也会被冰雪卡阻,造成雨刮片无法均匀受力,刮片从扫玻璃时跳动,从而出现波纹。使用过度也会使刮片受损,灰尘、小颗粒、路上溅的泥点甚至小虫子的汁液都会磨钝刮片的刃口,没有刃口一定刮不干净,由于刃口形状被玻璃精确设计出来是为了发挥最大的刮水效果,失去刃口,水会从刮片下滑过去,还

流在挡风玻璃上。结果是刮水器共况变坏,视线不清。1.3

雨刮器性能要求

雨刮器必须具备以下特征：耐热、耐寒、耐酸碱、抗腐蚀、能贴合挡风玻璃、减轻马达负担、低噪音、拨水性强、质软不刮伤挡风玻璃等，能使汽车视野清晰。2雨刮片材料的初步选择

(1)聚四氟乙烯聚四氟乙烯(PTFE)具有一系列优良的使用性能:耐高温—长期使用温度200~260度，耐低温—在零下100度时仍柔软；耐腐蚀—能耐王水和一切有机溶剂；耐气候—塑料中最佳的老化寿命；高润滑—具有塑料中最小的摩擦系数（0.04）；不粘性—具有固体材料中最小的表面张力而不粘附任何物质；无毒害—具有生理惰性；优异的电气性能，是理想的C级绝缘材料。它与其他塑料相比具有耐化学腐蚀与耐温优异的特点，它已被广泛地应用作为密封材料和

填充材料。

(2)天然橡胶天然橡胶是一种以聚异戊二烯为主要成分的天然高分子化合物，是应用最广的通用橡胶。物理性能：常温下具有较高的弹性，稍带塑性，具有非常好的机械强度，滞后损失小，在多次变形时生热低，因此其耐屈挠性也很好，并且因为是非极性橡胶，所以电绝缘性能良好。化学性能：因为有不饱和双键，所以天然橡胶是一种化学反应能力较强的物质，光、热、臭氧、辐射、屈挠变形和铜、锰等金属都能促进橡胶的老化，不耐老化是天然橡胶的致命弱点，添加防老剂可以改善这一现象。天然橡胶有较好的耐碱性能，但不耐浓强酸。由于天然橡胶是非极性橡胶，只能耐一些极性溶剂，而在非极性溶剂中则溶胀，因此，其耐油性和耐溶剂性很差，一般说来，烃、卤代烃、二硫化碳、醚、高级酮和高级脂肪酸对天然橡胶均有溶解作用，但其溶解度则受塑炼程度的影响，而低级酮、低级酯及醇类对天然橡胶则是非溶剂。

（3）丁腈橡胶丁腈橡胶(简称NBR)是由丁二烯和丙烯腈经乳液聚合法制得的，丁腈橡胶主要采用低温乳液聚合法生产，以其优异的耐油性而蓍称，其耐油性仅次于聚硫橡胶、丙烯酸酯橡胶和氟橡胶，此外丁腈橡胶还具有良好的耐磨性、耐老化性和气密性，但耐臭氧性、电绝缘性和耐寒性都比较差，而导电性动比较好，故不宜做绝缘材料。其耐热性优于丁苯橡胶、氯丁橡胶，可在120℃长期工作。气密性仅次于丁基橡胶。丁腈橡胶的性能受丙烯腈含量影响，随着丙烯腈含量增加，拉伸强度、耐热性、耐油性、气密性、硬度提高，但弹性、耐寒性降低。丁腈橡胶耐臭氧性能和电绝缘性能不佳。耐水性较好。

3新型雨刮片材料聚四氟乙烯

目前大多数汽车品牌的雨刮器雨刮片材料仍使用天然橡胶（当然是加了碳粉的），天然橡胶时间一长就要变质,卤硬橡胶和合成橡胶寿命较长,但是所有类型雨刮器片都会因环境而变坏。即使使用不频繁,暴露在日光下和接触臭氧也会使雨刮片老化。在使用过程中,雨刷片逐渐失去大部分的卷曲弹性,就越来越刮不干净了。因为他们在保持固定的卷曲状态,不能和玻璃很好的贴附。这种现象更容易发生在露天停车场上,阳光会烤硬橡胶,当雨刮器使用时,他们会刮出条纹或者噪音,因为橡胶已经变硬成型,不能顺应玻璃的弧度。

而聚四氟乙烯在-196～260℃的较广温度范围内均保持优良的力学性能，全氟碳高分子的特点之一是在低温不变脆。耐化学腐蚀和耐气候性，除熔融的碱金属外，聚四氟乙烯几乎不受任何化学试剂 …… 此处隐藏：3134字，全部文档内容请下载后查看。喜欢就下载吧 ……