汽車輕量化高分子材料應(yīng)用知多少？

汽車輕量化的關(guān)鍵是使用輕質(zhì)、安全、高性能的材料（當(dāng)然也與結(jié)構(gòu)設(shè)計有關(guān)），當(dāng)前應(yīng)用最多也最為成熟的汽車輕量化材料應(yīng)該是改性塑料及其復(fù)合材料、彈性體、以鋁合金為主的輕質(zhì)合金，碳纖維復(fù)合材料近年來在高端汽車中已成為其應(yīng)用的“香餑餑”。其中“以塑代鋼”要算是汽車輕量化最主要的途徑了，發(fā)達(dá)國家將汽車用塑料量作為衡量汽車設(shè)計和制造水平高低的一個重要標(biāo)志。現(xiàn)在小編就將自己近年所關(guān)注的以改性塑料為主應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的高分子材料整理如下。

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汽車工業(yè)所使用的高分子材料包含范圍很廣，汽車中的塑料常用于儀表板、門板、立柱、保險杠等，主要有聚碳酸酯（PC）、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、尼龍（PA）、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物（ABS）等通用工程塑料及其合金，各種改性聚丙烯（PP），聚苯硫醚（PPS）等高性能工程塑料，PA材料主要用于動力、底盤零部件及結(jié)構(gòu)件，聚碳酸酯、聚甲醛、改性聚苯醚、改性聚丙烯等主要用于電子電器零部件及結(jié)構(gòu)件。聚丙烯、ABS及其合金主要用于內(nèi)外飾零部件。橡膠類主要應(yīng)用于汽車輪胎、膠管、傳動帶、減震塊、密封條等。織物主要用于汽車內(nèi)飾，涂料用于汽車車身鋼板，內(nèi)、外飾的涂裝。寶馬、奔馳、蘭博基尼、路虎等眾多車型大范圍的采用更為先進(jìn)的車用工程塑料及其與碳纖維的復(fù)合材料。到2020年，汽車平均塑料用量可占整車用料的1/3以上。

下面就以能用到高分子材料的汽車部件來介紹高分子材料在汽車中的應(yīng)用情況。

一、汽車外飾

1.汽車保險杠

汽車前保險杠

汽車保險桿分為前保險杠和后保險桿，屬于安全件。同時配合整車的外觀，具有一定的裝飾性。保險杠主要的塑料部件為保險杠蒙皮、安裝支架、格柵、飾條、吸能塊等。保險杠的用材，用量最大的為改性聚丙烯材料，主要用作保險杠的蒙皮及其附件，一般要加入三元乙丙膠（EPDM）或熱塑性彈性體來增加其抗沖擊性、加入滑石粉增加其剛性。此外，安裝受力支架，需要比較好的尺寸穩(wěn)定性和較強的力學(xué)性能，因此，采用工程塑料聚甲醛。對于格柵和飾條部件，選用ABS較好。吸能塊因為是用來抗壓緩沖的裝置，而發(fā)泡聚丙烯（EPP）具有十分優(yōu)異的抗震吸能性能，形變后恢復(fù)率高，耐熱性、耐化學(xué)品性都好，是吸能塊比較常用的材料。

目前，福特嘉年華、大眾桑塔納（參數(shù)丨圖片）等車型的保險杠蒙皮都采用PP/EPDM材料，大眾寶來、帕薩特、馬自達(dá)6等車型的保險杠蒙皮都采用PP/彈性體體系。當(dāng)然，汽車保險杠除了以改性PP為主外，還經(jīng)常采用的材料有PC/ABS合金、PC/PBT合金和SMC材料（玻璃鋼的一種，由不飽和聚酯、玻璃纖維等組成），PC/PBT制成的保險杠常用于高檔車。

2.車燈

車燈起到照明和信號的作用，車燈材料要求具有良好的透光性、耐沖擊和耐老化性。燈罩一般采用PC或有機玻璃（PMMA），以保證其良好的透明性，燈座一般采用ABS材料。

3.外后視鏡

外后視鏡一般固定在車門前端，作用是增大駕駛者的視野范圍，保證行車安全。外后視鏡一般采用噴涂處理，其材料要有良好的油漆附著能力，并且要耐熱、耐老化、便于注塑加工。后視鏡鏡殼和基座的常用材料均為丙烯晴-苯乙烯-丙烯酸橡膠共聚物（ASA），因其結(jié)構(gòu)中沒有雙鍵，因此克服了ABS樹脂長期露置室外機械強度顯著下降，受日光的照射而使顏色變黃等缺點。此外，改性PP、耐熱ABS、PC/ABS也可作為后視鏡的重要材料。

4.散熱格柵

由于進(jìn)氣格柵靠近發(fā)動機機艙，經(jīng)常受到高溫的影響，一般是電鍍件，材料要有利于電鍍、良好的耐候性、穩(wěn)定性、加工流動性，選用PC/ABS、耐熱ABS或電鍍ABS、ASA、玻纖增強尼龍等材料。

5.立柱與立柱飾板

立柱除了支撐作用，也起到門框作用，而立柱飾板則是起到裝飾作用，外加保護內(nèi)部金屬。選用PC/ABS、ASA、丙烯腈-三元乙丙膠-苯乙烯共聚物（AES）等材料。

6.汽車行李支架

汽車行李支架是指安裝在車頂便于系帶大件物品的支架。要求有足夠的疲勞強度，保證在汽車快速行駛及緊急剎車時，行李架不致有嚴(yán)重的疲勞損傷。常選用PC/PBT、PC/ABS、PC/ASA、ASA等。

7.輪轂蓋

輪轂里面聯(lián)接著傳動軸，是靠一個大螺絲緊固的，輪轂蓋的作用就是除了裝飾性外，對大螺絲有防銹防水的作用。汽車安裝了輪轂蓋還能讓汽車在行駛中具有一定的抗風(fēng)作用，使車開起來更加穩(wěn)定。輪轂蓋一般使用礦物填充超韌尼龍、PC/ABS、改性PP等。

汽車外飾材料的供應(yīng)商有GE、臺灣奇美、金發(fā)科技、拜耳、錦湖日麗等。

二、汽車內(nèi)飾件

1.儀表板

儀表板是駕駛室中安裝各種指示儀表和點火開關(guān)等的一個總稱，分為硬質(zhì)儀表板和軟質(zhì)儀表板。硬質(zhì)儀表板最常使用的材料為PP/EPDM/滑石粉，制造成本較低一般用在經(jīng)濟型車型上，如大眾POLO、CITROEN（雪鐵龍）ELYSEE等；軟質(zhì)儀表板給人更好的手感，用在中高級轎車上，多采用PC/ABS/彈性體。

2.座椅

座椅中使用的高分子材料主要用在包覆層及坐墊上，包覆層主要有織物、人造革、真皮。坐墊一般為聚氨酯（PU）發(fā)泡材料，為了提高乘客剛?cè)胱鶗r的舒適性，可以將坐墊制成軟質(zhì)和硬質(zhì)復(fù)合的雙層坐墊。

3.頂棚

成型硬頂逐漸取代了軟頂和粘貼頂棚。成型硬頂一般用熱壓成型法把飾面、泡沫層和基底三層材料復(fù)合在一起，表層多用針織面料+泡沫材料，基底多用發(fā)泡PU/玻纖。

4.門把手

汽車車門把手是一個集安全性、裝飾性和功能性為一體的部件。可使用PC、ABS、PC/ABS、PC/PBT、PA等。奧迪、大眾等車內(nèi)門把手采用電鍍級PC/ABS。

汽車內(nèi)飾件原材料供應(yīng)商有巴斯夫、杜邦-陶氏、普利特、金發(fā)科技、錦湖日麗等。汽車內(nèi)飾產(chǎn)品制造商有江蘇曠達(dá)、延鋒偉世通、佛吉亞、江森自控、上海博澤、國際汽車零部件集團等。

三、其他汽車用高分子材料

玻纖增強尼龍可應(yīng)用于汽車發(fā)動機的周邊部件，尼龍結(jié)構(gòu)中具有大量酰胺鍵，氫鍵的作用加上結(jié)構(gòu)規(guī)整，使尼龍材料易結(jié)晶、強度高。添加玻纖后可進(jìn)一步增加尼龍的拉伸強度、彎曲強度、耐熱性，并使尼龍的成型收縮率和吸水率大幅度降低。如凱美瑞、東風(fēng)的一些汽車使用玻纖增強尼龍材質(zhì)的進(jìn)氣歧管。另外尼龍還應(yīng)用于氣缸罩蓋、發(fā)動機周邊電控系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、散熱風(fēng)扇等。

汽車轉(zhuǎn)向機防塵罩的主要功能為防止灰塵、水分、油品、泥漿等進(jìn)入轉(zhuǎn)向機系統(tǒng)。因防塵罩安裝在發(fā)動機艙下，要求具有較高的耐高溫性能、耐油品性能、耐候性能，因此采用TPV（熱塑性橡膠）材料。TPV具有良好的彈性和耐壓縮變形性，耐環(huán)境、耐老化性相當(dāng)于乙丙橡膠，耐油耐溶劑性相當(dāng)于氯丁橡膠。

汽車密封條廣泛用于車門、車窗、車身、天窗、發(fā)動機等部件，具有隔音、防塵、防滲水和減震的功能。汽車密封件所用材料包括三元乙丙橡膠、聚氯乙烯、熱塑性彈性體等。

另外，汽車常用涂料體系有單組分改性丙烯酸樹脂漆、雙組分丙烯酸漆、改性聚酯漆等，汽車輪胎用橡膠除了常用的天然橡膠、丁二烯橡膠、丁基橡膠外，還有硅橡膠、氟橡膠等特殊用途的橡膠，近年還出現(xiàn)了一種蒲公英橡膠。

當(dāng)然，不得不說的還有現(xiàn)在一些高端汽車正在采用碳纖維復(fù)合材料生產(chǎn)的零部件，從2009年至今，寶馬、奧迪、通用、福特等著名汽車制造商紛紛與有碳纖維開發(fā)能力的材料生產(chǎn)商簽署協(xié)議，以開發(fā)車用碳纖維。尤其是寶馬近年在其i系車型上大量使用碳纖維復(fù)合材料來制造底盤和輪轂等，使寶馬該系列車減重明顯。在過去的幾個月里，寶馬、奧迪、凱迪拉克、邁凱倫、福特等都相繼推出碳纖維復(fù)合材料的新車型或輕量化改進(jìn)版。在車用塑料中還有一個趨勢就是長玻纖增強PP材料的使用量也會不斷增加，關(guān)于這種材料，雖然看起來不像碳纖維那么高端，但依然大量依賴進(jìn)口。國內(nèi)金發(fā)科技生產(chǎn)的這種材料據(jù)說質(zhì)量不錯，今年6月份，揚子石化宣布開發(fā)出汽車用新型長玻纖增強PP。相對于那遙不可及的碳纖維豪車，也許像小編這樣的大多數(shù)人還是應(yīng)該感謝全能的改性PP材料吧，大量降低汽車成本，讓大多數(shù)人能夠開得起汽車，此類材料還是起了很大作用的。

寶馬碳纖維復(fù)合材料輪轂