保险杠修复

论汽车保险杠常用材料性能

作者：王丹阳

来源：《科技创新导报》2020年第12期

摘要：随着技术发展，塑料因其取材便利，性能优良，价格低廉等优势而在汽车制造材

料选择中有了更大的应用，其中汽车保险杠常用材料也逐渐从传统金属汽车保险杠向塑料汽车

保险杠过渡。本文简述塑料汽车保险杠的优势及常用材料，分析不同材料的性能和特点，以期

为我国汽车保险杠材料选择提供依据，为我国汽车制造行业发展做出贡献。

关键词：汽车保险杠材料塑料性能

中图分类号：U463.32文献标识码：A文章编号：1674-098X（2020）04（c）-0037-02

20世纪80年代之前，汽车保险杠主要以金属材料为主，其加工工艺是以钢板冲压成型后

再与车架纵梁铆接或是焊接。而随着科学技术的不断发展，汽车保险杠材料选用的传统金属材

料也逐渐被淘汰。在现代汽车制造中，越来越多的汽车保险杠加工，会选择性能更优，取材便

利的塑料材料。塑料材料多样，性能各不相同，本文基于不同分子结构的塑料，分析其性能，

以期对我国汽车制造行业汽车保险杠加工选材提供借鉴。

1塑料汽车保险杠优势

保险杠是汽车生产制造中的重要一环，其能有效缓冲外界冲击力，保证驾驶人员的人身安

全。目前国外使用弹性体改性PP为材料的汽车保险杠已经占到保险杠加工生产总量的70%，

国内大部分引进车型如神龙富康、一汽奥迪、上海桑塔纳以及经济型轿车也多采用改性PP。

相较传统金属材料，现代汽车制造行业越来越多的选择塑料，其根本原因在于塑料具有以下优

势。

（1）节约成本。

相比较传统金属，塑料取材方便，加工便利，且塑料本身即是有机化学物质的一种，加工

成本明显低于金属材料加工成本。此外，塑料可塑性强，在生产各种不同结构的汽车保险杠

时，更为合适。

（2）实现汽车轻量化。

相较传统金属汽车保险杠，塑料汽车保险杠明显质量更轻，降低了汽车的整体质量，提高

了汽车底盘承载力，提高了汽车动力性能和制动性能，也降低了汽车燃油消耗，避免了大气污

染物排放以及进而导致的空气污染。如1991年，日本丰田汽车公司造出的纳米PP复合材料，

使保险杠质量减轻1/3。

（3）性能优良。

塑料材料本身具备优良的抗腐蚀、抗潮防水、绝缘、耐老化、耐磨和力学性能。且相比传

统金属汽车保险杠，塑料保险杠弹性更大，抗冲击性能优，且自身结构粘性更佳，当发生轻微

碰撞的时候，塑料保险杠不会开裂且可通过弹性而自行恢复，即使碰撞剧烈，保险杠发生破

损，也可以便利的进行维修，粘结，喷漆，维修成本明显低于需要钣金修复的金属保险杠。

（4）行人安全。

汽车保险杠在设计时，不但要保障驾驶者的人身安全还应对行人安全有所保障。根据专家

对汽车保险杠安全性以及行人影响综合分析发现，汽车保险杠在应对突发意外时，为了降低对

行人腿部的冲击力，汽车保险杠在撞击后的变形量应控制在50～75mm内，针对这一要求，相

比传统金属保险杠，明显是塑料汽车保险杠更能满足要求。

2塑料汽车保险杠材料和性能分析

汽车保险杠制造的核心问题包括两个方面，一是材料选择，而是工艺技术。目前市面上广

泛用于汽车保险杠制造的塑料主要有两种，分别是聚丙烯和聚碳酸酯，工艺多采用注射成型工

艺。其余也有片状模塑符合材料（SMC）以及玻璃纤维增强热塑性塑料（GMT）等。下文将

分别阐述其性能和混合工艺对其的改性处理要求。

2.1聚丙烯（PP）的性能及改性处理

聚丙烯（PP）是五大常用塑料之一，原料来源丰富，易于成型，可循环利用，价格低廉，

是汽车保险杠外壳的主流材料。该材料密度仅为0.90g/cm3，是常用塑料材料中最轻便的，用

于汽车保险杠材料时，能明显减轻汽车整体质量，一定程度上实现汽车轻量化目的。且聚丙烯

熔点高、耐腐蚀，抗弯曲，能有效延长汽车保险杠使用寿命。聚丙烯的缺点是耐候性差，耐寒

性差，低温易脆裂，抗蠕变性差易变形，不耐磨易老化，易燃，且有熔滴，极易引发火灾，就

要采取严格防火阻燃措施。因此，为保证安全性，需进行聚丙烯材料的增强、增韧或填充等改

性处理，即以聚丙烯为基体树脂，加入一定比例的橡胶、纤维、无机填料、助剂、色母粒等韧

性材料或弹性体，实现结构共聚，提高聚丙烯材料的整体韧性，改善其低温冲击强度问题。如

用经表面处理的滑石粉填充PP，能有效提高PP的冲击性能，改善模量。

2.1.1PP/橡胶增韧体系

橡胶具有明显的高柔韧性和高可塑性，是早期塑料增韧体系最常用选材。橡胶与聚丙烯材

料集合，能在一定程度上提高聚丙烯材料的柔韧性。目前常用的聚丙烯材料增韧的橡胶材料主

要是三元乙丙橡胶（EPDM），增韧改性效果最好，其他也有天然橡胶、乙丙橡胶（EPR）

等。2种或3种聚合物通混合，通过两步串联气相聚合技术，改变PP的原有结晶形状，形成

聚丙烯共混料，即热塑性硫化橡胶（PP/EPDM）等。PP/EPDM在抗溫、抗冲击、抗紫外线、

耐腐蚀等方面具有明显优，且加工简便，费用低廉，在欧洲广泛使用。PP/EPDM的混合工艺

主要有两种，一种是加入交联剂将EPDM动态硫化，在利用密炼机、螺杆机等将其高度微细

粒子化，充分分布于PP连续相里，形成热塑性硫化橡胶（TPV），耐热、耐压缩性能增强。

另一种不经硫化将EPDM作为软链与PP硬链段混合，形成热塑性弹性体（TPE）。TPE性能

优良，使用广泛，为帕萨特、大众宝来等车型保险杠采用，在北美使用量年增长超过10%。

2.1.2PP/热塑性弹性体增韧体系

常见的热塑性弹性体有聚烯烃弹性体（POE）、聚异丁烯、乙烯-乙酸共聚物（EVA）

等。相比典型橡胶增韧体系中的EPR和EPDM，热塑性弹性体增韧效果更好，特别是在流速

超过15g/10min的PP仍有明显的增韧效果。

2.2聚碳酸酯（PC）类

聚碳酸酯类材料是由PC与聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）和/或聚对苯二甲酸丁二醇酯

（PBT）具有较好的稳定性，抗化学腐蚀、抗冲击能力较强，温度适宜范围广，只有在极低温

度才会变脆、变硬。聚碳酸酯类在汽车保险杠制造中，因抗紫外线能力强，所以无需再进行喷

漆预处理，降低了加工成本。此外，该种材料，相比泡沫西能缓冲装置占用空间更小，费用低

廉，如Swift（雨燕）保险杠的Xenoy材料。

2.3片状模塑复合材料（SMC）

该种材料由玻纤增强专用纱、不饱和聚酯、填料和各种助剂组成，具有与金属类似的物理

特性。SMC抗腐蚀，抗弯，回弹性均优于金属，但其密度却明显低于金属，质量轻，且高温

下仍能保持良好力学特性，优于普通热塑性塑料。因此，SMC制品被广泛应用前后保险杠的

防撞梁，如斯太尔王等。

2.4玻璃纤维增强热塑性塑料（GMT）

该种材料力学性能优良，且制作時长短，费用低廉。相比SMC，GMT抗冲击性能优异，

能在16km/h的冲击碰撞下保持不变形，还具有可再生利用以及储存周期长等优点。目前，这

一材料已在美国广泛应用，且数层单向GMT在刚度和强度上性能更佳。

3结语

随着我国汽车产业不断发展，汽车材料不断推陈出新，汽车保险杠生产甚至是汽车生产中

应用塑料已是不可逆转的趋势。我国政府、高校、企业应联合起来，打破国外企业技术垄断，

研发高水平材料、配方以及生产工艺等，提高产品性能，最终实现低档塑料高性能化应用，我

国汽车工业发展再上新台阶。

参考文献

[1]张宪辉.塑料汽车保险杠常用材料及其性能分析[J].塑料科技，2016，44（5）：87-90.

[2]齐姝婧，冯晓彤，刘庆龙，等.汽车保险杠用TPO增韧级改性聚丙烯的市场分析及研发

进展[J].弹性体，2014，24（6）：87-91.

[3]邱丽莎.汽车保险杠用改性聚丙烯（PP）复合材料性能研究[D].武汉理工大学，2010.