大放“光”彩，亚克力（PMMA）在汽车上的应用
发布时间：
2022-06-06 10:59
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即聚甲基丙烯酸甲酯（polymethyl methacrylate)，简称PMMA，是由甲基丙烯酸甲酯聚合而成的一种高分子聚合物，又称作有机玻璃，具有高透明度、高耐候性、高硬度、易加工成型等优点，是经常使用的玻璃替代材料。
PMMA分子式
PMMA的相对分子质量大约为200万，而且形成分子的链较为柔软，因此PMMA的强度比较高，抗拉伸和抗冲击的能力比普通玻璃高7～18倍。其作为有机玻璃时，即使破碎，也不会像普通玻璃那样产生迸裂的碎片。
PMMA是目前光学性能最优良的透明高分子材料，透光率达到92%，比玻璃及PC的透光率高，这也成为其许多应用的最重要基础特性。
PMMA透镜
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1872年丙烯酸的聚合性被发现；
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1880年甲基丙烯酸的聚合性为人知晓；
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1901 年丙烯聚丙酸脂的合成法研究完成；
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1927年运用前述合成法尝试工业化制造；
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1937年甲基酸脂工业制造开发成功，由此进入规模性制造。
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二战期间因亚克力具有优异的强度及透光性，首先被应用于飞机的挡风玻璃，坦克司机驾驶室的视野镜。盛禧奥公司旗下的Plexiglas@品牌最早在北美实现商业化生产PMMA板材。
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1948年世界第一只亚克力浴缸的诞生，标志着亚克力的应用进入了新的里程碑......
PMMA在汽车领域的应用
总的来说，PMMA在汽车的尾灯、仪表盘面罩、外立柱和装饰件、内饰灯、后视镜外壳等领域都有应用。其主要用于需要透明、半透明以及高光泽度等领域。
PMMA在汽车上的应用
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性能 |
要求 |
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密度( g/cm3 ) |
1.18 ± 0.02 |
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拉伸强度( MPa ) |
≥ 60 |
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简支梁无缺口冲击强度 ( kJ/m2 ) |
≥ 14 |
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弯曲强度 ( MPa ) |
≥ 90 |
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弯曲模量 ( MPa ) |
≥ 3000 |
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维卡软化温度 (°C ) |
≥ 100 |
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透光率 (%) |
≥ 90 （仅针对无色透明材料） |
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耐热老化性 |
(100 ± 2) °C * 400 h 样品无分解现象 |
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耐光老化性 |
满足 Q/JL J160004 的要求 |
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耐刮擦性（仅针对高光免喷涂外饰部件） |
ΔL ≤ 2.0 |
尾灯
汽车车灯分为前灯和尾灯，其灯罩等部件需要使用透明材料。前照灯与雾灯灯罩多使用聚碳酸酯PC类材料，这是因为在行驶过程中前灯使用的时间往往比较长，同时汽车行驶时对灯罩的耐冲击要求较高。例如，在夜晚或者大雾的时候，前照灯或者雾灯就需要长时间开启，对车灯的导光性能和耐热性能要求都较高，PC的Tg达145℃，可满足110-120℃的长期使用。但PC用于前灯也存在着工艺复杂、成本较高、易老化等缺点。
尾灯则一般是转向灯、刹车灯等，灯光强度较低、使用时间较短，因此对耐热要求相对较低，多采用PMMA材料，PMMA透光率92%，高于PC的90%，折射率1.492 ，耐候性好，表面硬度高，是尾灯的面罩、反射器、光导的理想材料。由于较高的硬度，PMMA有很好的耐刮擦性能，作为外配光镜材料使用时无需进行表面保护，可直接使用。而光散射PMMA具有较高的散射特性，易实现均匀的点亮效果，是当前尾灯应用的重点材料之一。
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性能 |
PC |
PMMA |
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冲击强度 |
☆☆☆☆ |
☆☆ |
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透光性 |
☆☆☆☆ |
☆☆☆☆☆ |
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耐热性 |
☆☆☆☆ |
☆☆☆ |
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耐候性 |
☆☆☆ |
☆☆☆☆☆ |
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耐刮擦性 |
☆☆ |
☆☆☆☆ |
仪表盘面罩
仪表盘面罩主要起着保护仪表，准确显示仪表数据的作用。仪表板面罩要有高的透明度，足够的强度、刚度，有良好的尺寸稳定性，在太阳光辐射和发动机余热的高温下不变形，在长期高温下不变形、不失效、不影响各仪表的精确度。
外立柱和装饰件
汽车外立柱分为ABC柱，其性能要求主要是高光泽（一般为钢琴黑），高耐候，高耐热，耐刮擦，常用方案有ABS+喷漆，PP+喷漆及PMMA+ABS双层挤出方案，以及增韧PMMA方案。PMMA相比于喷漆方案，可以免去喷涂流程，更环保，成本更低，逐渐成为主流方案。
PMMA用于外立柱
内饰灯
内饰灯包括阅读灯和氛围灯。阅读灯是汽车内部照明系统的一部分，通常安装在前车顶或后车顶上。为防止光污染，阅读灯一般要对光线进行散射处理，可使用哑光或者磨砂的PMMA或者PC方案。
读灯
氛围灯是一种能够营造舒适氛围、提升整车质感的起到装饰作用的照明灯。氛围灯使用的导光条按照其质地分为软质与硬质两种。硬质导光条质地偏硬，无法弯曲，一般通过注塑或挤塑成型，材质以PMMA、PC等具备透明性的材料为主。
AltuglasTM V825T-LPL (普通耐热级别超长导光规格)和AltuglasTM Diffuse 502 (光扩散规格)两个PMMA牌号。其中V825T-LPL具有比普通PMMA更好的导光性，更低的黄化指数和光吸收性，同样厚度或者同样长度时导光率明显高于普通PMMA。
导光性对比
AltuglasTM V825T-LPL适合用于超长导光条应用，既可用于内饰，也可用于外饰。
AltuglasTM V825T-LPL 用于内饰氛围灯
AltuglasTM V825T-LPL 用于外饰导光条
而AltuglasTM Diffuse 502是具有光散射效果的PMMA材料，可营造柔和、质感、轻松的光学氛围。
AltuglasTM Diffuse 502 用于顶部控制板
后视镜外壳
后视镜外壳主要要求较高的光泽度和黑亮度，同时要求较高的抗冲击强度、耐刮擦性能和耐候性能。由于镜壳形状一般为曲面，容易产生应力，因此对加工性能和韧性要求比较高。常规方案有ABS喷漆，但工艺污染严重，工序多，采用PMMA方案可实现免喷涂，不过一般此处要采用增韧级别的PMMA材料，以满足其试验大纲中的跌落实验等项目。
PMMA免喷涂材料用于后视镜外壳
由于PMMA的耐热相对PC较低，难以满足前灯使用中高耐热的要求，所以一般在前灯应用相对较少。
PMMA在前灯透镜的应用
前文讲过，PC用于汽车前灯的主要优势在于高耐热及高抗冲击性，可以满足110℃以上的使用温度，但是PC的光学性能并不及PMMA，比如透光率低于PMMA，长导光条的光线损失率也高于PMMA，长期使用后的黄变也比PMMA更严重。那么，PMMA在前灯如何找到用武之地呢？
光线在长导光条中的传播
前灯灯罩由于耐冲击要求高、使用时间长、聚集热量多等因素，一般还是使用PC材料。而前灯透镜则要求温度相对较低，特别是LED大灯的流行，为PMMA在前灯透镜的应用开创了条件。2014年后，汽车全LED大灯流行，玻璃透镜慢慢退出市场，逐渐被PMMA替代。
耐热AltuglasTM HT121用于前灯透镜
2. 生产效率高，现在一些车灯厂在做透镜标准化，比如聚光器和透镜一体化，大批量生产的话，PMMA注塑生产更可保证供货稳定性；
3. 轻量化，PMMA密度是玻璃的近一半；
4. 玻璃不可回收，PMMA可回收使用。
使用温度较高，在95-105℃时，可采用高耐热PMMA方案，如高耐热AltuglasTM HT121，可满足汽车公司的长期点灯实验，而常规PMMA不到24小时就会发生变形。当使用温度要求在110℃以上时，仍需使用玻璃或其他高耐热材料。
高耐热AltuglasTM HT121用于前灯透镜
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