高分子材料在汽车领域的应用及发展

1、高分子材料在汽车领域的应用及发展 PAGE 19高分子材料在汽车领域的应用及发展摘要：分析汽车工程材料的现状与发展趋势；结构材料中传统钢铁材料所占比例将逐步下降，在性能可靠的的条件下，将尽可能多地采用复合材料等轻型、新型材料取代传统材料。大量新材料，如高分子材料、复合材料等的迅速发展，为现代汽车的发展提供了必要的条件。关键词：汽汽车工程程材料 ； 现状分分析 ；高分子子材料 ；化学学性能 ；发展展趋势随着社会的的进步，人人民的生生活水平平越来越越高，汽汽车越来来越多的的进入了了人们的的生活。据据不完全全统计，仅仅20009年一一年我国国的汽车车销售总总量就超超过了113000万辆。这这就促使使

2、汽车制制造厂家家不断改改进制造造技术和和材料，在在安全性性、节能能性、美美观性等等多个方方面作出出新的调调整。现现代汽车车制造材材料的构构成，发发生了较较大的变变化，高高密度材材料的使使用比例例下降，低低密度材材料如高高分子材材料有较较大幅度度的增加加。本文主要结结合一些些材料谈谈以下高高分子材材料在汽汽车上的的应用和和发展：一、我国汽汽车塑料料制品发发展现状状；汽车塑料制制品，按按其使用用部位可可分为内内饰件、外外装件、机机能结构构件等。我国汽车材材料是伴伴随着汽汽车工业业的发展展而发展展起来的的， 近近年先后后开发出出一批轿轿车国产产化急需需的非金金属材料料， 促促进了国国产汽车车材料的的

3、技术进进步。 但同美美、日、德德等发达达国家相相比，我我国汽车车工业整整体技术术水平还还比较落落后，汽汽车材料料领域的的差距更更大，有有些高端端产品仍仍要从国国外进口口， 国国内汽车车材料领领域的现现状还不不能满足足我国汽汽车工业业的发展展需要。近年来我国大力开展汽车软饰化工作，汽车上塑料用量明显增加。我国不同车车型塑料料用量分类塑料用量（KKg/辆辆）塑料占全车车材料的的百分比比（）轿车34.652 t载货货汽车27.71.544 t载货货汽车22.50.410 t载载货汽车车25.80.32我国汽车中中塑料件件在各使使用部位位所占的的百分比比车型内饰件（）外装件（）机能结构件件（）天津TJ

4、113352.31.546.2南京NJ113157.68.234.2国外小轿车车40.934.524.6如图为福特特公司CCFRPP实验车车中复合合纤维材材料的结结构图：二、汽车用用塑料主主要特点点：高分子汽车车材料就就其自身身化学性性质分析析，在组组成上，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、

5、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、优点：、重量轻轻；高分子汽车车材料最最突出的的优点之之一就是是具有轻轻质高强强度的特特性。由由于各种种塑料的的平均比比重只有有一般普普通钢材材的155-200%，也也比一般般木材轻轻。这一一特点对对高档大大型轿车车尤其有有突出的的优点，可可以减去去大量的的自重，更更加合理理的分配配其动力力。在驾驾驶方面面，汽车车轻量化化后加速速性提高高，车辆辆控制稳稳定性、噪噪音、振振动方面面也均有有改善。从从碰撞安安全性考考虑，碰碰撞时惯惯性小，制制动距离离减小。此外车辆每减重100公斤，二氧化碳排放可减少约5克/公里。、良好

6、的的加工性性能；高分子汽车车材料具具有非常常好的加加工性能能。由于于高分子子汽车材材料的可可塑性和和与其它它材料之之间良好好的兼容容结合性性能，可可以利用用不同的的材料组组分，借借助于各各种现代代化的成成型加工工机械，通通过挤出出、注塑塑、压延延、模塑塑、吹塑塑等方法法加工成成具有各各种不同同形状、不不同性能能、不同同颜色的的、不同同功能的的高分子子汽车材材料，如如，直接接挤成管管材、型型材、板板材，注注射成有有各种造造型的制制品、压压延加工工成薄膜膜等，还还可根据据需要制制成各种种颜色、有有夹层、中中空、放放嵌件等等各种产产品，还还可根据据要求进进行二次次加工，如如机械制制品样的的车削、冲冲

7、切、裁裁剪、焊焊接、也也可热熔熔、冷锯锯、复合合等。、优良的的综合性性能；高分子汽车车材料的的另一个个优点是是具有多多种功能能，可而而被用于于特殊的的场所。大大多数高高分子材材料除了了具有可可塑性外外，还有有众多优优秀的理理化性能能。塑料料具有良良好的绝绝缘性能能、卓越越的防腐腐蚀性能能、耐老老化性能能、良好好的耐磨磨和耐洗洗刷性能能、良好好的防水水性能和和力学性性能、良良好的粘粘结结合合性能，被被加工成成各种被被加工成成各种要要求多种种性能和和功能的的汽车内内外饰件件。、优秀的的装饰效效果；高分子汽车车材料最最突出的的优点是是装饰效效果优秀秀。它可可以被一一次加工工成具有有复杂造造型和多多种

8、色彩彩的制品品，有时时还需印印刷、贴贴膜、轧轧花、复复层、着着色，加加工成具具有非常常逼真的的形象、花花纹和图图案，可可以仿制制天然木木材、金金属、动动物皮的的纹理，还还可以表表面烫金金、贴膜膜、镀银银、镶嵌嵌等。、节能和和环保；高分子汽车车材料还还有一个个优点是是能节约约能源和和促进环环保。由由于能替替代大量量的天然然材料，就就可以相相应节约约大量的的资源，起起保护森森林和石石材资源源的作用用，不破破坏更多多的生态态环境，具具有节能能的社会会价值和和环保意意义。同同时，相相应实验验得出，汽汽车轻量量化1% 油耗耗降低00.7%，这一一点进一一步体现现了高分分子汽车车材料的的经济性性和相应应的

9、环境境利益。由于塑塑料加工工成型的的方便性性，制造造高分子子汽车需需要的能能源远远远小于加加工同等等功能的的天然材材料，比比如钢铁铁、动物物皮等，可可节约大大量人工工和能源源。大多多数汽车车材料用用的塑料料是热塑塑性塑料料，其废废旧料能能方便地地回收，直直接再制制造，使使高分子子汽车材材料走上上可持续续加工的的清洁生生产道路路，有着着极其积积极的环环保意义义。 高高分子汽汽车材料料的特性性还有很很多，其其中也有有一些不不如传统统材料的的地方，主主要缺点点表现在在它的刚刚性、耐耐热性和和可燃烧烧性、耐耐老化性性能、表表面耐刻刻划性和和抗冻性性等。2、缺点：、刚性差差；高分子建筑筑材料具具有很好好

10、的可塑塑性，但但它的刚刚性较差差，因此此不能将将它用于于要求有有较大承承载力的的地方或或作为主主要的受受力结构构件，否否则会因因刚度不不够引起起失稳等等破坏；另外，它它的抗变变形能力力也不如如天然材材料加工工的传统统材料。、耐热性性差；耐高温性能能差是高高分子汽汽车材料料的另一一个主要要缺点。大大部分热热塑性高高分子汽汽车材料料的工作作温度都都在摄氏氏80度度以下，该该温度以以上会成成为粘流流态或粘粘流过度度态，常常会发生生热变形形，使高高分子材材料不能能维持原原来的形形状和结结构，性性能也会会发生很很大变化化。、抗冻性性能差；很多塑料具具有冷脆脆性，主主要表现现在塑料料件在冬冬天时用用时，受

11、受到冲击击力特别别容易引引起冲击击破坏，由由于这一一原因使使很多塑塑料在低低温环境境下的应应用受到到了限制制。、可燃性性；与钢材相比比，塑料料的另一一个缺点点是具有有可燃烧烧性。这这是近年年来高分分子汽车车材料应应用过程程中最受受人们关关注的问问题之一一，也是是很多场场合中最最不放心心使用高高分子材材料的主主要原因因之一。塑塑料可分分为两类类，一类类是不可可燃烧的的，另一一类是可可燃烧的的。可燃燃烧的一一类，一一旦发生生火灾或或出现火火灾隐患患，是非非常危险险的。、耐老化化性能差差； 塑料料的老化化性能是是长期以以来制约约高分子子材料应应用在汽汽车方面面的又一一个原因因。高分分子材料料暴露于于

12、自然环环境下，受受到光、热热、氧、水水等因素素的综合合作用，其其性能将将不断恶恶化，使使用寿命命缩短。使之不能达到应有的使用年限。三、汽车用用塑料制制品与材材料：1、聚氨酯酯泡沫塑塑料制品品聚氨酯泡沫沫塑料广广泛应用用于汽车车内饰和和吸收振振动的零零部件上上。其主主要制品品有：仪仪表板、后后视镜框框、保险险杠、座座椅软垫垫、头枕枕、转向向盘、控控制箱、仪仪表板防防振垫、前前后支柱柱装饰、中中间支柱柱装饰、前前顶衬里里、窗框框架、顶顶棚与侧侧顶架装装饰、门门衬板、遮遮阳板、后后顶架装装饰等。2、工程塑塑料汽车车零部件件工程塑料制制造的汽汽车机能能件较多多，其中中常见的的零部件件有：散散热器格格栅

13、（其其材料有有ABSS、200玻璃璃纤维增增强聚丙丙烯）、空空气滤清清器壳（聚聚丙烯）、行行里箱盖盖（聚丙丙烯）、仪仪表板（聚聚丙烯）、曲曲轴箱盖盖（尼龙龙6）、正正时齿轮轮链盒（聚聚丙烯）、正正时齿轮轮（300玻璃璃纤维增增强聚甲甲醛）、挡挡泥板（尼尼龙RRIMM）等。3、塑料基基复合材材料汽车车制品塑料复合材材料如SSMC、DDX（聚聚甲醛复复合材料料）开始始用于制制造汽车车结构件件，对减减少汽车车自重起起了重要要作用。如如SMCC材料模模压成型型制造汽汽车门板板，聚甲甲醛复合合材料制制造传向向节主销销衬套。4、汽车常常用塑料料及树脂脂缩写代代号及全全称：缩写代号中文全称英文全称PVC聚氯

14、乙烯Poly(vinnyl aceetatte)PE聚乙烯PolyeethyylennePP聚丙烯PolypproppyleenePS聚苯乙烯PolysstyrreneeABS丙烯腈丁丁二烯苯乙烯烯共聚物物Acrylloniitriile-buttadiienee-sttyreene coppolyymerrPMMA聚甲基丙烯烯酸甲酯酯Poly(metthyll meethaacryylatte)PA聚酰胺PolyaamiddePOM聚甲醛Polyfformmalddehyyde (Poolyooxymmethhyleene)PC聚碳酸酯Polyccarbbonaate四、汽车常常用塑料料的具

15、体体性能与与用途：1、聚氯乙乙烯（PPVC）聚氯乙烯由由氯乙烯烯经自由由基聚合合反应而而成。聚聚氯乙烯烯塑料可可制成硬硬质和软软质的制制品。硬硬质聚氯氯乙烯的的力学性性能较高高，电性性能优良良，化学学稳定性性好，易易熔接和和粘接，价价格低，产产量大；其缺点点是使用用温度低低（-11555），线线膨胀系系数大，可可用做化化工耐腐腐蚀的结结构材料料，也可可用做绝绝缘材料料。软质质聚氯乙乙烯的强强度、电电性能和和化学稳稳定性低低于硬质质的，但但耐油性性和成型型性能较较好；其其缺点是是使用温温度低且且易老化化，主要要用做薄薄膜、电电线电缆缆的套管管和包皮皮、密封封件等。悬浮法PVVC树脂脂的分子子量范

16、围围和用途途疏松紧密平均分子量量/万粘度/Paa.s110 汽车应用外包装包扎扎标记XS-1XJ-1875-9.5562.00-2.110绝缘线材蓝色XS-2XJ-28-8.7751.90-2.000绝缘线材白色XS-3XJ-37.2-881.80-1.990表皮材料等等黄色XS-4XJ-46.35-7.221.70-1.880内饰材料绿色XS-5XJ-55.51-6.3351.60-1.770镜框、信号号盖 红色XS-6XJ-64.7-55.5111.50-1.660过氯乙烯底底涂黑色2、聚乙烯烯（PEE）聚乙烯由单单体乙烯烯本体聚聚合而成成的结晶晶型高聚聚物，是是当前产产量最大大的塑料料品

17、种。按按其生产产方式可可分为高高压聚乙乙烯、中中压聚乙乙烯、低低压聚乙乙烯，相相应获得得低密度度聚乙烯烯、中密密度聚乙乙烯和高高密度聚聚乙烯33种类型型。工业业是以低低密度聚聚乙烯和和高密度度聚乙烯烯应用最最为普遍遍。高压压聚乙烯烯密度低低（0.9100g/ccm30.9925gg/cmm3）、软软化点低低、质地地柔韧，故故又称为为秧薄膜膜；其次次用来制制造容器器管道、绝绝缘材料料以及泡泡沫塑料料等。中中压聚乙乙烯结晶晶度和密密度均较较高，拉拉伸强度度大，伸伸长率仅仅为200%左右右。低压压聚乙烯烯结晶度度高（885%90%）、密密度大（0.941g/cm30.966g/cm3）、熔点较高、质

18、地较硬，故又称为高密度聚乙烯。器力学性能和热学性能较好，主要用来制造容器、管道、绝缘材料以及硬泡沫塑料等。分子量为2210 66610 6的聚聚乙烯称称为超高高分子量量聚乙烯烯，具有有优良的的耐磨性性、耐化化学腐蚀蚀性和抗抗冲击能能，摩擦擦系数低低，可自自润滑，表表面无黏黏着性，并并且有良良好地减减少噪声声作用。它它主要用用做包装装材料和和工程材材料，用用来制造造精密齿齿轮以及及耐磨部部件等。PE原材料料特性和和适用产产品名称缩写密度或分子子量性能汽车用途高密度聚乙乙烯HDPE 0.9411-0.9655力学性能较较好 车膜低密度聚乙乙烯LDPE 0.9100-0.9400力学性能较较差线性低

19、密度度聚乙烯烯LLDPEE 0.9100-0.9400线性结构超高分子量量聚乙烯烯UHMWPPE 分子量大于于1500万特别耐磨，力力学性能能特别好好耐磨衬材3、聚丙烯烯（PPP）聚丙烯由丙丙烯在催催化剂作作用下经经配位聚聚合而得得。其特特点是：密度小小，为常常用塑料料中材质质最轻的的一种；强度、硬硬度、刚刚性和耐耐热性均均优于低低压聚乙乙烯，可可在10001200长期使使用；几几乎不吸吸水，并并有较好好的化学学稳定性性，优良良的高频频电性能能，且不不受温度度影响，易易成型。但但它低温温发脆，不不耐磨，易易老化，成成型收缩缩率小。它它主要用用来生产产合成纤纤维和塑塑料薄膜膜，也可可用做质质优价

20、廉廉的工程程塑料，用用于制造造容器，储储罐、阀阀门等。用PP制造的汽车用制品很多，有各种保险杠、板材、水箱、装饰板，PP在汽车上的应用有越来越多的趋势。4、聚苯乙乙烯（PPS）聚苯乙烯由由苯乙烯烯经自由由基聚合合反应而而得，是是无色透透明、易易着色、介介电性能能和耐辐辐射性能能良好的的刚性材材料，但但质脆而而硬、不不耐冲击击、耐热热性低（80）、耐有机溶剂性能较差。它主要用来生产注塑制品，广泛用于汽车仪表包装防震材料、隔热和吸声材料。5、ABSS塑料ABS塑料料是由丙丙烯腈、丁丁二烯和和苯乙烯烯3种单单体构成成的一系系列聚合合物的总总称，包包括3种种单体的的共聚物物、两种种单体共共聚物的的混合

21、物物、接枝枝共聚物物等。当当前主要要用接枝枝共聚工工艺生产产ABSS树脂。ABS为浅浅黄色粒粒状或珠珠状不透透明树脂脂，无毒毒、无味味、吸水水率低，具具有优良良的综合合性能。此此外，容容易电镀镀，易于于成型，价价格低廉廉。其缺缺点是：可燃，热热变形温温度较低低，长期期使用容容易起层层，耐候候性较差差。为改改变这方方面的性性能，发发展了用用乙丙橡橡胶或氯氯化聚乙乙烯代替替含有双双键的丁丁二烯链链段的高高抗冲耐耐老化的的三元共共聚物。前前者称为为EPSSAN，后后者称为为ACSS。ABS塑料料主要作作为工程程塑料，用用做机器器零件，各各种仪表表的外壳壳，设备备衬里等等。6、聚甲基基丙烯酸酸甲脂(P

22、MMMA)聚甲基丙烯烯酸甲脂脂是由甲甲基丙烯烯酸甲脂脂经自由由基聚合合而成，采采用本体体浇注方方法直接接生产板板材、管管、棒等等制品。局局甲基丙丙烯酸甲甲脂的特特点是：适光性性能优良良，可见见光透过过率为992%，紫紫外光透透过率为为73.5%，透透光率优优于其他他透明塑塑料和普普通硅玻玻璃，强强度是普普通玻璃璃的8倍倍9倍倍，但它它比硅酸酸盐玻璃璃昂贵，所所以主要要用于汽汽车的尾尾灯罩、指指示等罩罩、仪表表透明罩罩板、模模型材料料等。7、聚酰胺胺（PAA)聚酰胺，俗俗称尼龙龙，工业业上重要要的聚酰酰胺有尼尼龙-66、尼龙龙-666、尼龙龙-10010、尼尼龙-6610以以及共缩缩聚酰胺胺和耐

23、高高温的聚聚芳酰胺胺。由聚聚酰胺得得到的合合成纤维维，我国国称为棉棉纶。聚酰胺塑料料是最重重要的通通用工程程塑料，其其产量居居5大工工程塑料料之首，主主要用于于汽车制制造工业业、电气气工业和和机器制制造工业业作为耐耐磨部件件和一般般零件。聚聚酰胺树树脂大量量用于生生产合成成纤维，另另外还用用于制造造涂料和和胶黏剂剂等。聚酰胺是不不透明或或半透明明的角质质状固体体，表面面光亮度度良好，无无臭无味味、无毒毒，抗霉霉菌，具具有柔韧韧度好、强强度高、耐耐摩擦、自自润滑、电电绝缘性性好、耐耐弱酸碱碱和一般般溶剂以以及透氧氧率低的的特点，但但对强酸酸、强碱碱、酚类类等抵抗抗力较差差。此外外，热导导率低、热

24、热膨胀大大，有冷冷流性及及较大的的吸水性性和收缩缩率。8、聚甲醛醛(POOM)聚甲醛由高高纯度甲甲醛或三三聚甲醛醛经阳离离子催化化聚合而而得，聚聚甲醛是是高度结结晶的热热塑性塑塑料，具具有优良良的综合合性能。它它突出的的优点是是：刚度度高、硬硬度大、耐耐蠕变性性和耐疲疲劳性优优异。 另外外，它的的强度和和冲击性性能良好好，并且且容易成成型加工工。其缺缺点是：阻燃性性较差，耐耐候性不不理想。其其产量仅仅次于尼尼龙合聚聚碳酸酯酯，位居居第三。它主要用作作汽车零零件的制制造，如如齿轮、轴轴承等。它它是在众众多领域域中能代代替钢、锌锌、铅、铜铜等金属属材料的的优良材材料。9、聚碳酸酸酯（PPC）聚碳酸

25、酯是是淡琥珀珀色透明明固体，具具有耐热热性优良良，抗冲冲击强度度高，刚刚度好，尺尺寸稳定定性良好好，吸水水性、抗抗蠕变性性能优良良等特点点。聚碳酸酯在在汽车中中的应用用有越来来越多的的趋势，PPC常用用于需要要采光又又有一定定强度要要求、需需直接接接触光照照处。五、汽车常常用塑料料的再利用及分析汽车工程材材料的回回收利用用回收产品化学再利用用产出物理再利用用产出PPC3 CC30烃类类化合物物等塑木建筑模模板型材材 、竹竹塑复合合板材、合合管复材材、建筑筑制品 、钙塑塑材料管管 、聚聚丙烯颗颗粒 、木木粉改性性 PPP等PE液体油等塑料管材 、桶状状容器 、周转转箱 、人人工木材材 、混混合纤

26、维维 、塑塑料漆 /色漆漆 、塑塑料地板板 、建建筑用瓦瓦 、钙钙塑箱 、中空空制品 、柑橘橘箱等PVC燃料油 、氯氯乙烯单单体等再生电线穿穿管、低低泡硬质质品、再再生地板板、再生生凉鞋、防防水卷材材、再生生软管、地地板砖、塑塑料油膏膏、阻燃燃制品、活活性碳纤纤维、再再生PVVC树脂脂等PA己内酰胺 、己二二胺 、浇浇铸尼龙龙等玻璃增强尼尼龙、热热熔衬胶胶、PPP/胶粉粉复合材材料、丙丙烯酸酯酯复合材材料等PET乙二醇 、对对苯二甲甲酸二甲甲酯 、 酯绝缘缘漆 、聚酯切片、苯聚酯漆 、聚酯热溶胶等聚酯颗粒、涂涂漆、聚聚合物凝凝固土等等PMMAMMA 单单体等有机玻璃浆浆液、干干式剥漆漆粉、建建

27、筑涂料料、聚甲甲基丙烯烯酸多胺胺、特种种粘合剂剂等PC双酚 A 等PC / ABSS塑料合合金等PTFE氟活性物质质 、低低分子量量的气体体和油品品等油墨的改性性添加剂剂 、再再生PTTFE 、POOM 复复合材料料等POM甲醛单体等等PU多元醇、聚聚醚、再再生胶粘粘剂、环环氧树脂脂固化剂剂、合成成气等热固性混合合料、涂涂料、胶胶粘合剂剂等工程塑料回回收的首首要任务务是对各各类塑料料的鉴别别和分离离 。塑塑料鉴别别法主要要有物理理特性鉴鉴别法 、综合合鉴别法法 、燃燃烧鉴别别法 、近近红外光光谱鉴别别法 、中中红外光光谱鉴别别法和拉拉曼光谱谱鉴别法法等 。塑塑料分离离法主要要有粉碎碎分离法法

28、、浮浮选法 、电动动分离法法 、摩摩擦筒分分离法 、温差差分选法法 、湿湿浆法 、溶液液分选法法 、准准流体分分离法和和选择溶溶解分离离法等 。工程塑料的的回收利利用方法法主要有有物理再再利用、化化学再利利用和能能量回收收 。工工程塑料料的物理理再利用用和化学学再利用用如表所所示 ，工程塑塑料的能能量回收收是将废废塑料燃燃烧 ,产生能能量 ,并将燃燃烧的灰灰烬作为为生产水水泥的原原料 。汽车常用塑塑料的回回收利用用，是在在汽车行行业发展展过程中中，交汇汇于资源源问题与与环境问问题的关关键点，也也是当今今汽车行行业发展展的一个个新的突突破口。当当前，车车用材料料回收任任务相当当艰巨 ，有待待相关

29、政政府部门门 、汽汽车制造造商 、车车用材料料回收利利用企业业和相关关研究单单位和高高校加强强合作 ，着手手建立和和完善中中国车用用材料回回收利用用体系 ，促进进汽车工工业的可可持续发发展 。六、汽车工工程材料料的发展展趋势分分析1、总体发发展趋势势分析1、各种材材料在汽汽车上的的应用比比例正发发生变化化，铸铁铁、中、低低强度钢钢的比例例将逐步步下降。2、轻量化化材料技技术与汽汽车产品品设计和和制造工工艺的结结合将更更为密切切， 汽车车车身结构构材料将将趋向多多材料设设计方向向发展。3、高分子子材料等等新型材材料的用用量将有有所上升升。4、高强度度材料、复复合材料料等轻型型、新型型材料取取代钢铁铁材料。这这些措施施使汽车车向轻量量化、高高效、节节能、低低噪声、高高舒适度度以及高高安全性性方向发发展。5、更重视视汽车材材料的回回收技术术。 2、高分子子材料与与汽车发展展综合分析析 作为一门新新兴领域域，高分分子材料料正以其其独特的的优越性性逐渐与与汽车行行业相结结合，具具有巨大大的潜在在需求和和良好的的发展