高分子材料在汽車領域應用探討

摘 要：隨著我國經濟的快速發展，汽車已經進入千家萬戶，在給人們提供方便出行的同時也加大了能源消耗與有害氣體的排放，污染了環境。因此汽車要想實現持續化發展則必須解決工業能耗高與排放量大的問題。而汽車輕量化無疑是最好的選擇。本文首先提出了汽車輕量化概念，接著提出了在汽車內飾與功能結構件上應用高分子材料的現狀，最后論述了將高分子材料應用于汽車工業的策略。

關鍵詞：高分子材料；汽車領域；應用

當前汽車工業得到了快速發展，要求在車體結構、車身重量、防止腐蝕、做好隔音減振、節約能源等方面實現突破性進展，要求生產工藝實現自動化、行駛達到高速化。因此在生產汽車過程中大量應用重量輕、韌性好、不易腐蝕、良好隔音隔熱的高分子材料，不但可以在汽車行駛中節約大量的燃料而且也可以提高汽車綜合性能。所以當前高分子材料已普遍應用于汽車生產當中。由于使用高分子材料，所以不但可以減輕汽車總體重量，減少能源排放，而且也可以利用塑料易成型加工的特點，可以減少生產成本。當前，高分子材料已廣泛應用于汽車飾件與功能結構件當中，在汽車總重量中占到了十分之一以上。

1 高分子材料在汽車上的應用狀況

1、汽車飾件上的應用

汽車的飾件主要有內飾件與外飾件。這些飾件的作用等同于汽車的功能結構件。它們不但具有多方面的功能，而且主要占據著汽車的外觀，是購買汽車者的首要選擇。

（1）內飾件

汽車的內飾件主要有儀表板、車門內板、方向盤、座椅、頂篷、地墊、遮陽板等。內飾件不但要保證具有減振、隔熱、隔音、遮音等作用，而且還要求做到耐熱與高抗沖性、高強度與剛性、表面硬度高、不易被化學品腐蝕、不怕刮擦、保護環境等特點。最早汽車內飾件主要應用金屬、木材、纖維紡織品等制作而成，不但外觀較差而且也不利于保護環境。因此，高分子材料以其獨有的優勢迅速得到了汽車行業的應用。當前，汽車內飾件當中應用的塑料在汽車全部塑料中占到了一半以上。過去汽車內飾件主要應用PVC、ABS、PU 等。當前汽車內飾件則主要應用聚丙烯材料，有著無以倫比的優勢，如較好的韌性、較大的強度、較好的彈性、可以隔熱、不怕腐蝕、可以隨地取材、可以實現二次利用、成本較低等，因此得到了汽車內飾件的普遍應用，特別應用于汽車當中最大的內飾件----儀表板方面。PP儀表板是最近幾年才出現的新型儀表板，不但有著較強的韌性與強度，而且外觀較美、成本較低，所以廣泛應用于汽車的儀表板方面。歐洲是世界范圍內生產汽車最多的地區，他們的汽車儀表板全部采用PP，而且還在不斷擴大應用范圍。

（2）外飾件

汽車的外飾件主要有保險杠、雨刮、車燈、車玻璃、門把手、門鎖等。在過去較長時期內，汽車外飾件主要使用金屬合金，主要缺點是重量大、外觀差、價格昂貴、不能環保、容易腐蝕等。隨著高分子材料普遍應用于汽車工業，尤其是汽車保險杠主要使用塑料制作而成。保險杠的主要作用就是當汽車受到沖撞時，可以抵消一部分沖擊力，具有緩沖的作用，可以保護外界的人與車。因此保險杠不但要做到外觀美而且還需具有很好的安全保護作用。當前世界范圍內的保險杠應用高分子材料制作的占到了十分之九以上。主要應用SMC、GMT 和改性 PP 等材料。保險杠的組成部分有面板、緩沖材料、橫梁。合成面板主要應用PP制作而成，如桑塔納轎車的保險杠面板應用的材料就是共聚丙烯加熱塑性彈性體。與其它材料相比，這種材料的具有較大彈性、可以有效低消外界沖擊、不易損傷等優點，這樣的保險杠在受到外力沖擊過程中，能夠最大程度地減輕沖力，可以有效保護車外人的生命安全。

2、汽車功能結構件上的應用

汽車配件作為特殊商品，在使用上有很多具體要求，例如防油、抗腐蝕、耐高溫、成本低、質輕等特點，才能符合汽車上油箱、發動機主要部件、腳踏離合器等的使用要求。其中最主要的部件就是油箱，由于油箱的結構復雜，工藝要求高，大大增加了制造成本。塑料的使用就能有效解決這一難題。在汽車油箱制作中最常使用的就是超高分子量聚乙烯和高密度聚乙烯，但是這種材料的缺點是容易漏油，經過工藝改進，現在生產出了具有較好隔油性的改性pe材料。pe材料在發達國家使用較早，我國在轎車上使用樹脂制作油箱還處于開發階段。

2 汽車高分子材料未來發展方向

1、降低成本，提高性能

筆者認為在將來汽車塑料應用中，主要以PP、ABS 為主。為了進一步節約生產資金，需要大力研究應用同一種或幾種材料，這種原材料隨處可見，生產工藝簡單，使回收的廢舊塑料及時得到了應用。為了使其具有更高的性能，就要對原材料進行改性與復合，從而創造出性能更優、發展潛力更大的復合材料與工程塑料等。

2、增加安全性能和環保性能

當前汽車工業得到了前所未有的發展機會，每年都會消耗大量的塑料制件，但同時也會產生大量的塑料廢品，要占塑料生產總量的50%以上。當前廢舊塑料的回收利用還沒有得到較快發展，同時也不具有可降解性。所以開發新型塑料具有非常重要的意義。生物塑料的可降解性較好，可以普遍應用于將來的汽車制造當中。如使用天然纖維與PP、PE等材料共混改性，用來生產汽車制件，性能遠遠高于玻璃纖維增強材料，而且重量更輕，可以回收再利用，與快速發展的汽車行業相適應，塑料制件實現生物化是發展的趨勢。

3、創新材料及應用技術

當前，工程塑料在塑料行業中占有重要地位，它的主要特點是強度高、不易腐蝕、不易老化等，因此迅速進入各行各業當中，特別是汽車行業的生產。高分子合金是在改進工程塑料的基礎上生產出來的，具有更優的性能，不但材料易于加工，而且具有較高的性能，有利于減輕重量節約資金。隨著納米技術的出現與應用，當前已經在塑料行業中嶄露頭角。當前，高分子納米復合材料在碳納米管高分子復合材料、納米粒子關于聚合物的改性方面實現了突破。發達國家當前已經出現了高性能的納米復合材料，并廣泛應用于汽車生產當中。

3 結束語

總之，在將來的汽車發展中，汽車輕量化是各個生產企業追求的最終目標，由于高分子材料具有質量輕、性能高、生產簡單、安全環保、低成本等眾多優點，因此將來必然會應用于汽車生產當中，塑料有望代替金屬在汽車生產中得到普遍應用。

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作者簡介

楊青（1994-），男，安徽，池州學院，本科。