浅谈高分子材料在汽车领域的应用及发展

浅谈高分子材料在汽车领域的应用及发展

廖成玲索倩倩

天津金发新材料有限公司天津300300

摘要：随着社会的进步，人民的生活水平越来越高，汽车越来越多的进入了人们的生活。这就促使汽车制造厂家不断改进制造技术和材料，在安全性、节能性、美观性等多个方面作出新的调整。现代汽车制造材料的构成，发生了较大的变化，高密度材料的使用比例下降，低密度材料如高分子材料有较大幅度的增加。本文主要分析了高分子材料在汽车上的应用和发展。

关键词：汽车；高分子材料；现状；发展趋势

1、汽车用高分子材料主要特点

车用高分子材料就其自身化学性质分析，在组成上，材料内部高分子链间的范德华力远远超过一般分子，赋予了高分子材料以强度，这就是高分子材料能作为结构材料使用的根本原因，而起这一特性，恰好符合汽车对于车体材料安全性的考虑。由于化学性质的特殊，高分子材料其化学上的可变性就决定了其强大的适应性，从而能够满足汽车行业对于多方面的不同要求。高分子汽车材料外在特点主要表现为重量轻、有良好的外观装饰效果、有多种实际应用功能、容易加工成型、节约能源，可持续利用等各方面，主要特点如下。

1.1优点

（1）重量轻

高分子汽车材料最突出的优点之一就是具有轻质高强度的特性。由于各种塑料的平均比重只有一般普通钢材的15-20%，也比一般木材轻。这一特点对高档大型轿车尤其有突出的优点，可以减去大量的自重，更加合理的分配其动力。在驾驶方面，汽车轻量化后加速性提高，车辆控制稳定性、噪音、振动方面也均有改善。从碰撞安全性考虑，碰撞时惯性小，制动距离减小。此外车辆每减重100公斤，二氧化碳排放可减少约5克/公里。

（2）节能和环保

高分子汽车材料由于能替代大量的天然材料，可以相应节约大量的资源，起保护森林和石材资源的作用，不破坏更多的生态环境，具有节能的社会价值和环保意义。同时，相应实验得出，汽车轻量化1%油耗降低0.7%，这一点进一步体现了高分子汽车材料的经济性和相应的环境利益。由于塑料加工成型的方便性，制造高分子汽车需要的能源远远小于加工同等功能的天然材料，比如钢铁、动物皮等，可节约大量人工和能源。大多数汽车材料用的塑料是热塑性塑料，其废旧料能方便地回收，直接再制造，使高分子汽车材料走上可持续加工的清洁生产道路，有着极其积极的环保意义。

（3）良好的加工性能

高分子汽车材料具有非常好的加工性能。由于高分子汽车材料的可塑性和与其它材料之间良好的兼容结合性能，可以利用不同的材料组分，借助于各种现代化的成型加工机械，通过挤出、注塑、压延、模塑、吹塑等方法加工成具有各种不同形状、不同性能、不同颜色的、不同功能的高分子汽车材料，还可根据需要制成各种颜色、有夹层、中空、放嵌件等各种产品，还可根据要求进行二次加工。

（4）优良的综合性能

高分子汽车材料的另一个优点是具有多种功能，可而被用于特殊的场所。大多数高分子材料除了具有可塑性外，还有众多优秀的理化性能。塑料具有良好的绝缘性能、卓越的防腐蚀性能、耐老化性能、良好的耐磨和耐洗刷性能、良好的防水性能和力学性能、良好的粘结结合性能，被加工成各种被加工成各种要求多种性能和功能的汽车内外饰件。

（5）优秀的装饰效果

高分子汽车材料最突出的优点是装饰效果优秀。它可以被一次加工成具有复杂造型和多种色彩的制品，有时还需印刷、贴膜、轧花、复层、着色，加工成具有非常逼真的形象、花纹和图案，可以仿制天然木材、金属、动物皮的纹理，还可以表面烫金、贴膜、镀银、镶嵌等。

1.2缺点

（1）刚性差

高分子建筑材料具有很好的可塑性，但它的刚性较差，因此不能将它用于要求有较大承载力的地方或作为主要的受力结构件，否则会因刚度不够引起失稳等破坏；另外，它的抗变形能力也不如天然材料加工的传统材料。

（2）耐热性差

耐高温性能差是高分子汽车材料的另一个主要缺点。大部分热塑性高分子汽车材料的工作温度都在摄氏80度以下，该温度以上会成为粘流态或粘流过度态，常会发生热变形，使高分子材料不能维持原来的形状和结构，性能也会发生很大变化。

（3）抗冻性能差

很多塑料具有冷脆性，主要表现在塑料件在冬天时用时，受到冲击力特别容易引起冲击破坏，由于这一原因使很多塑料在低温环境下的应用受到了限制。

2、汽车常用高分子材料

2.1聚氨酯泡沫塑料

聚氨酯泡沫塑料广泛应用于汽车内饰和吸收振动的零部件上。其主要制品有：仪表板、后视镜框、保险杠、座椅软垫、头枕、转向盘、控制箱、仪表板防振垫、前后支柱装饰、中间支柱装饰、前顶衬里、窗框架、顶棚与侧顶架装饰、门衬板、遮阳板、后顶架装饰等。

2.2工程塑料

工程塑料制造的汽车机能件较多，其中常见的零部件有：散热器格栅（其材料有ABS、20％玻璃纤维增强聚丙烯）、空气滤清器壳（聚丙烯）、行里箱盖（聚丙烯）、仪表板（聚丙烯）、曲轴箱盖（尼龙6）、正时齿轮链盒（聚丙烯）、正时齿轮（30％玻璃纤维增强聚甲醛）、挡泥板（尼龙R－RIM）等。

2.3塑料基复合材料

塑料复合材料如SMC、DX（聚甲醛复合材料）开始用于制造汽车结构件，对减少汽车自重起了重要作用。如SMC材料模压成型制造汽车门板，聚甲醛复合材料制造传向节主销衬套。

3、高分子材料与汽车发展综合分析

作为一门新兴领域，高分子材料正以其独特的优越性逐渐与汽车行业相结合，具有巨大的潜在需求和良好的发展前景，其总体表现为各国在汽车工程材料上的研发投入加大，以及汽车行业对于材料性能要求的增高。目前在世界范围内约有92%的保险杠是用高分子材料制成的。因为用塑料制造保险杠可以根据美学和实用两方面来塑造时尚美观且不失功能化的造型。而且从强度上考虑，金属在受到轻的碰撞后，会在金属面上留下痕迹，而用塑料制造的保险杠对类似的危害有更好的防御性。现在的塑料保险杠是由三层组成：面板材料是用PP、PE/ABS、PC/PBT；骨架材料可以是木材、金属；中间是以PP发泡材料或PU发泡材料。就目前的发展来看，此类材料不利于回收利用和不符合环境友好原则。近年来国外有人提出用TPE来制造汽车保险杠面板，而用玻纤增强PP制造骨架，再用发泡PP制作中间的缓冲层，都是同一族的材料，有利于回收循环使用。在回收循环使用前，只要清洁和干燥处理，就可以按一定比例重新制造保险杠。

结语：汽车高分子材料，按其使用部位可分为内饰件、外装件、机能结构件等。我国汽车材料是伴随着汽车工业的发展而发展起来的，近年先后开发出一批轿车国产化急需的非金属材料，促进了国产汽车材料的技术进步。但同美、日、德等发达国家相比，我国汽车工业整体技术水平还比较落后，汽车材料领域的差距更大，有些高端产品仍要从国外进口，国内汽车材料领域的现状还不能满足我国汽车工业的发展需要。近年来我国大力开展汽车软饰化工作，汽车上高分子材料用量明显增加。

参考文献:

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