聚碳酸酯是一种分子链中含有碳酸酯基的高分子化合物，受到加工环境的限制，广泛投入工业生产的聚碳酸酯仅有双酚A型聚碳酸酯，该材料性能优良，具有耐老化、抗冲击、耐化学药品腐蚀等特性，因此，被大量应用在航空航天、电子、建筑、汽车、照明等领域。

近年来，电子行业和照明行业发展迅猛，对于聚碳酸酯的需求越来越大，聚碳酸酯的高透光性和耐老化性十分适用于照明行业，与传统的照明玻璃相比，聚碳酸酯的透明度更高，而且还具备易加工、质量轻、不易破碎、包装性强、可回收的特点。

目前，汽车照明系统基本上采用聚碳酸酯。发光二极管（LED）照明系统对于外壳的要求很高，使用的材料必须是光散射材料，可以确保点光源转化成线光源，线光源转化成面光源，且选择的光散射材料必须具有80%以上的透光率和90%以上的雾度。

本文针对聚碳酸酯在汽车LED前照明系统中的应用进行分析，探讨了聚碳酸酯的应用范围和应用优势。

01聚碳酸酯在汽车LED前照明系统中的应用特点

绝大部分汽车灯具的使用要求极高，必须经真空镀铝镀膜后才能使用，灯具在长时间的风吹雨打及暴晒下，老化特别严重，在这种恶劣的环境下，为了延缓灯具的使用年限，将制造灯具的材料进行改性处理、真空镀膜处理、真空电镀涂料处理。

聚碳酸酯可增加汽车LED前照明系统的耐热性

大部分汽车灯具在50 ℃持续6小时的炙烤过程中，表面温度会高达120 ℃以上，这要求灯具的配光镜和各种零部件应具有高耐热强度，否则会发生软化、雾化、挥发物在镜面凝结等问题。

现有车灯所应用的热光源在使用过程中会产生 200 ℃的高温，而聚碳酸酯塑件只能耐 130 ℃左右的温度，为了能正常安全使用，灯具用聚碳酸酯塑件的耐热温度须达 185 ℃以上。经改良处理后，聚碳酸酯耐热温度极高，能满足聚碳酸酯塑件的温度要求，有的牌号的聚碳酸酯的耐热温度高达200 ℃。

聚碳酸酯可调整汽车LED前照明系统光源颜色

聚碳酸酯具有易于着色的特点，因此在制作时，可以直接加入颜料和添加剂，使聚碳酸酯变成透明有色的材料。为了得到更好的透明有色材料，必须要增强材料的耐热性。通常聚碳酸酯类塑料熔体温度可以达到310~340 ℃，即使普通的聚碳酸酯熔体温度也可以达到280~310 ℃。

目前，调整汽车LED前照明系统光源颜色使用的基本色主要有六种，分别为红色、黄色、绿色、蓝色、白色、黑色，这些基本色都是透明颜色，以基本色为基础进行色彩调和，可以得到其他颜色，作为 LED前照明系统的光源颜色。

02聚碳酸酯在汽车LED前照明系统中的应用问题

老化问题

聚碳酸酯虽然具备多项优点，但在使用时很容易老化，主要的老化方式有热降解、热氧老化、光氧老化、接触水老化等，一旦聚碳酸酯出现老化问题，就会降解出双酚A，这对整个材料的外观、性质和性能都会造成严重影响，甚至会导致整个材料的性能失效。

使用聚碳酸酯制备的LED前照明系统很容易受到紫外光攻击，长时间的紫外光照射会降低材料的冲击强度，使材料泛黄，间接反映出环境对于聚碳酸酯有很大影响，耐候性能不好。因此，在使用聚碳酸酯制备LED前照明系统时，必须要增强产品的抗老化性能，提高产品的耐候性。

目前，比较有效的方法有两种：（1）在聚碳酸酯制备过程中，加入紫外光稳定剂和脱模剂；（2）在成型的聚碳酸酯塑件外部加入紫外光源，作为屏蔽层。

在使用上述两种方法后，聚碳酸酯呈现蓝色，通常要对塑件进行4~5次叠加，聚碳酸酯的蓝色为透明色，如果颜色偏黄，说明加入的紫外光稳定剂和脱模剂遭到破坏，该聚碳酸酯不具备抗紫外光照射的能力，紫外光屏蔽处理和添加紫外光稳定剂取得的效果相似，都能发挥增强聚碳酸酯耐候性的作用。

采用聚碳酸酯制备的配光镜表面强度和硬度较低，尤其是呈现透明颜色的塑件，表层硬度更低，一旦塑件落上灰尘，就很难处理，通常会选用静电布对表面的灰尘进行擦拭，但是也极有可能将配光镜表面划伤，对灯具的外观造成严重影响，因此，必须对采用聚碳酸酯制备的配光镜进行处理。

最有效的处理方法就是将有机硅耐磨涂层涂抹在配光镜表面，步骤为：首先在聚碳酸酯表面涂上一层基体材料，干燥；然后涂抹碳化硅陶瓷涂料作为中间涂层，继续干燥；最后在耐磨层涂抹高分子陶瓷聚合物涂料，干燥。整个涂抹过程必须保持洁净。采用这种方法处理的聚碳酸酯表面性能极大提高，耐磨性、耐候性和光学性都极好，使用寿命更长。改性后的聚碳酸酯配光镜硬度更好，使用普通的擦拭布进行擦拭也不会出现刮花现象，硬度可以保持在2~3小时。

采用传统方法进行电镀或镀铝时，反光镜或视圈等零件使用的材料为金属件，这种材料的质量较大，且加工过程繁琐，需要花费较高的成本和大量的人力、物力，而采用聚碳酸酯生产的注塑件不仅工艺简单，且更容易成型，可以在短时间内生成复杂的形状，质量也轻。

聚碳酸酯可以很好地与铝层附着在一起，在真空中对纯铝进行蒸发处理或溅射处理，使其在铝层形成镀膜。需要进行镀铝的零件主要有灯体、LED反光圈，这两个 零件可以起到反射、折射和装饰的作用。为确保作用最大化，选择的镀铝厚度通常在0.8～1.2 μm，通过平滑的铝膜提高零件的光泽度。

镀铝的方式主要有两种：一是在基体上直接镀铝，再增加保护层，该方式可以保证灯具拥有亮丽的光泽度，同时具备很好的防潮、耐热性能，在运输过程中不会受到环境的污染；二是在基材上涂抹底漆，该方式能够覆盖基材上的缺陷。不同情况下使用的镀铝方式不同。

聚碳酸酯制件的内应力

虽然聚碳酸酯的冲击力极高，但易发生断裂，原因是制件残留内应力较大。影响制件内应力的因素包括产品的结构、热处理、注射工艺等。聚碳酸酯具有较高的熔融温度、黏度大、流动性差、冷却快，这些特点都会加大制件的内应力。

聚碳酸酯分子链具有很大刚性，发生分子取向后很难产生松弛，制件中的内应力也无法消除，必须对其内应力进行消除处理。通过升温使塑件分子链活动，冻结的分子经过高温后松弛，并产生乱序，以达到消除内应力的目的。

消除或减小聚碳酸酯制件内应力最简单的方法就是进 行热处理，将制件放入烘箱内，温度为105 ℃，保持10～20 min后再将温度升高20 ℃，保持30～40 min，随后将制件快速冷却到60 ℃以下取出，空气作为热处理主要介质。配光镜为大型零件，需根据用途和表面要求在热风循环时适宜回火。

使用的回火炉通常是隧道型回火炉，安装在注塑机旁， 当塑件从模具出来后，就被放置在回火炉履带上，增加一定距离后，封闭回火炉，从而降低回火炉内部的温度，通过降低内应力确保制品不会产生应力开裂以及翘曲变形等现象。

当采用聚碳酸酯制备的零件放置在灯具内部时，则不能使用回火的方式处理，而是通过模温机进行调整，减少制件内应力的影响。由于冷却时，各零件的收缩率不同，所以制件在确定成型后，硬化过程会从表面逐渐深入到内部，这一过程的收缩很慢，导致内应力的出现，进而使塑件表面产 生裂纹。

控制模温是消除聚碳酸酯制件内应力最有效的方法，模温的变化直接影响残余内应力的大小。引入树脂制品后的灯具会形成一个最低模温限度，通过模温机控制模温，使模温尽可能地满足要求，采用聚碳酸酯制备的零件脱模温度为 140 ℃，因此模温要保持在85～140 ℃，如果模温过高，塑件的冷却时间就会变慢，成型周期也会延长，导致塑件在制备过程很容易发生变形。

当完成内应力消除工作后，还要对消除效果进行检验， 将聚碳酸酯制件放入四氯化碳中，观察是否发生开裂，如果出现开裂，则代表没有消除掉内应力；如果未出现开裂，则代表内应力已被消除。

03聚碳酸酯在汽车LED前照明系统中的应用

随着人们对环境的重视，汽车车型不断向节省能耗及原材料的方向发展。灯具是汽车的重要设备之一，通常采用的材料都是注塑材料，聚碳酸酯作为注塑材料的一种，性能优于其他注塑材料，使用其制造灯具的成本更低。

照明车灯可以划分成前照灯、后车灯、转向灯、雾灯、车牌照明灯等。与无机玻璃相比，聚碳酸酯的冲击强度高 250 倍，因此更适合作为前照灯外罩。

前照灯除了具备照明功能外，还具备装饰功能，可以通过聚碳酸酯的光学性能和着色性能来加强汽车LED前照明系统的装饰作用，利用有色的聚碳酸酯制备车灯内部的装饰条，起到点缀作用，在车灯下方喷上底漆，可以更好地衬托装饰条颜色，

此外，也可以通过镀铝的方式使车灯变成金属色，装饰圈采用的包装方式也是镀铝方式。聚碳酸酯可以遮挡光 源，这种遮挡不仅可以增加LED前照明系统的美观性，同时可以避免从外面看到里面的光源。

聚碳酸酯材质的灯管多是弯曲的，在受力薄弱点进行起拱处理，从而减少弯曲应力。作为反光镜的零部件，灯具的质量直接影响反光镜的质量。使用聚碳酸酯镀铝，不仅能够减轻灯具质量，同时可以减轻零部件的质量，简化制造工艺。由于灯具中的灯泡颜色固定，所以可以加入配光镜，通过配光镜对灯光的颜色进行调节。

04结语

目前，汽车产业逐渐向着安全化和轻型化的方向发展。

在汽车产业发展过程中，聚碳酸酯发挥着重要的作用，尤其是在LED前照明系统上，聚碳酸酯显现出很好的应用效果，不仅能够增加耐热性，同时也可以起到装饰作用，但是在使用聚碳酸酯制备零件时，必须要进行抗老化处理和内应力消除处理。