高分子材料在車燈中的應(yīng)用及發(fā)展研究

于佳華

(長春職業(yè)技術(shù)學(xué)校，長春 130102)

1 引言

現(xiàn)代汽車行業(yè)的發(fā)展十分迅速，汽車不僅滿足人們?nèi)粘５某鲂行枨螅搀w現(xiàn)了人們的生活品位。車燈作為整車重要的零部件之一，不僅體現(xiàn)了整車的外觀美，還影響著整車的環(huán)保化、科技化和輕量化。車燈是整車的靈魂，不僅受到研發(fā)者的重視，消費(fèi)者也越來越關(guān)注。車燈暴露在車輛之外，安全性、可靠性是其基本要求，由于內(nèi)部光源和外部環(huán)境的影響，需要車燈材料具有良好的耐候性、耐高溫、耐腐蝕、絕緣性好等特點(diǎn)。高分子材料具有質(zhì)輕、可塑性強(qiáng)、機(jī)械性能好、耐沖擊等良好的特點(diǎn)，滿足了車燈對材料的要求，因此，高分子材料廣泛地應(yīng)用于車燈領(lǐng)域。Bayer、SABIC、Evonik、BASF等國際化巨頭公司均在不斷探索高分子材料在車燈領(lǐng)域的應(yīng)用和發(fā)展。高分子材料作為一種綜合性能良好的材料已廣泛應(yīng)用于汽車制造，尤其是近些年來很多研究者將高分子材料應(yīng)用于汽車車燈的制作。

2 高分子材料在車燈領(lǐng)域中的應(yīng)用

高分子材料分為合成和天然高分子兩種，主要基體為塑料、纖維、橡膠。合成高分子材料具有質(zhì)輕、可塑性強(qiáng)、耐候性、耐高溫、透過率高等特點(diǎn)，被廣泛應(yīng)用于汽車行業(yè)，尤其是車燈領(lǐng)域。

2.1 聚碳酸酯(PC)

聚碳酸酯類材料比較突出的優(yōu)點(diǎn)是具有優(yōu)異的透明性及較好的耐高溫性能，使用的溫度范圍比較廣，穩(wěn)定性也比較高，不易變形。車燈在使用時(shí)會出現(xiàn)發(fā)熱的現(xiàn)象，導(dǎo)致車燈的溫度變高，這要求汽車車燈的材料能夠耐受一定的溫度范圍。目前，聚碳酸酯類材料用作前照燈和霧燈的比較多。前照燈與霧燈在行駛過程中往往使用的時(shí)間比較長，例如，在大霧長時(shí)間不能消散的時(shí)候，霧燈就需要長時(shí)間開啟，這種長時(shí)間的使用對車燈的導(dǎo)光性能以及耐熱性能的要求比較高，一般采用的都是聚碳酸酯類材料。目前，聚碳酸酯類在車燈中的應(yīng)用已經(jīng)占塑料類材料的50%左右，是主要的車燈塑料材料。

PC作為前照燈的主要材料，尤其是前照燈的燈罩，存在著工藝復(fù)雜、成本較高、易老化等缺點(diǎn)，改性聚碳酸酯是當(dāng)前的研究重點(diǎn)。將硅元素加入到碳-氫鏈中，增強(qiáng)了聚碳酸酯的耐老化、抗紫外、流動(dòng)性等性能，可以簡化生產(chǎn)工藝，無須繁雜的涂裝工藝，降低了整燈起霧、老化的概率。

2.2 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

PMMA又稱亞克力，作為一種無定型的高透明熱塑型材料，廣泛應(yīng)用于汽車車燈，尤其是汽車的組合后燈和氛圍燈。PMMA具有透過率超過90%、折射率1.492的光學(xué)特性，耐候性好，表面硬度高，是尾燈的面罩、厚壁、光導(dǎo)的理想材料。光散射PMMA具有較高的散射特性，易實(shí)現(xiàn)均勻的點(diǎn)亮效果，是當(dāng)前尾燈應(yīng)用的重點(diǎn)材料之一。耐熱級PMMA具有較高的透過率和耐熱特性，是前照燈厚壁透鏡的理想材料。高光黑PMMA不僅能夠突出車燈的其他部件特征，還能體現(xiàn)整燈的厚重感和莊重感，是車燈內(nèi)裝飾件的理想材質(zhì)之一。高透過率PMMA由于其接近透過率極限的特征，主要應(yīng)用于光導(dǎo)部件和透鏡部件。

2.3 聚酯(PBT/PET)

PBT和PET是一種主鏈上含有酯基的線性熱塑型飽和聚酯，具有耐熱高、可塑性強(qiáng)和成本低等特點(diǎn)，是裝飾件應(yīng)用的主要材料之一。PBT/PET加工穩(wěn)定性比較優(yōu)良，有較好的耐水解性能、良好的流動(dòng)性和優(yōu)良的耐熱性能，是高溫PC、高溫PMMA的替代品。由于具有摩擦系數(shù)較小、優(yōu)良的自潤滑性能，制備的產(chǎn)品表面光澤性比較高。通常成型之后的產(chǎn)品需要經(jīng)過真空鍍鋁、鍍鎳等技術(shù)的金屬化處理。

2.4 其他

聚丙烯(PP)：具有良好的電絕緣型、耐疲勞、耐化學(xué)腐蝕、力學(xué)性能和耐熱性能，通常應(yīng)用于前照燈的燈殼和后蓋等零部件。組合后燈的后蓋、飾板和線束的支架和導(dǎo)槽等零部件多采用改性PP，如PP-T20。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PC/ABS：一種可塑性強(qiáng)、韌性好、強(qiáng)度高的熱塑性高分子材料，成型之后的產(chǎn)品表面具有較高的光潔度且易電鍍和染色處理，主要應(yīng)用于尾燈燈殼和飾板。同時(shí)，ABS可以與PC按不同的比例配成共混物，同時(shí)具有ABS和PC的特性，若PC占比較高，耐沖擊性能比較高，若ABS含量占比較高，則流動(dòng)性比較好。

前照燈的遠(yuǎn)近光反射鏡大多采用PET、PI、BMC等材料。BMC是一種新型團(tuán)狀高分子材料，是由添加劑、脫模劑、引發(fā)劑、礦物填料、不飽和聚酯樹脂等材料在增稠過程中發(fā)現(xiàn)的中間體材料，具有較強(qiáng)的機(jī)械強(qiáng)度、耐熱、耐老化、耐水和溶劑等特點(diǎn)。同時(shí)，成型收縮小、尺寸精度高、耐高溫等特點(diǎn)保證了近光具有清晰的明暗分界線和遠(yuǎn)光的高照度。

3 高分子材料在車燈領(lǐng)域中的發(fā)展趨勢

簡約化、科技化、高耐熱、輕量化、環(huán)保化是未來車燈發(fā)展的趨勢和方向。耐高溫的透鏡材料、高擴(kuò)散性和透過率、較長耐候性、無污染健康的高分子材料是未來車燈應(yīng)用的材料首選。

綠色化：人們的環(huán)保意識逐漸加強(qiáng)，對健康更加重視，所以，綠色環(huán)保的高分子材料在車燈領(lǐng)域所占的比重會逐漸加大。可重復(fù)利用、可降解、無污染的高分子材料既能降低整燈的生產(chǎn)成本，也不會對環(huán)境產(chǎn)生破壞性影響，有利于提升整車的環(huán)保性能和附加值。

高功能化：汽車安全是當(dāng)前汽車發(fā)展遇到的一個(gè)重要問題。車燈作為外部零部件，有效增強(qiáng)整車安全性能是研發(fā)者關(guān)注的重點(diǎn)之一。高分子材料的高功能化為車燈的安全提供了發(fā)展思路和可能性。

智能化：車燈的未來發(fā)展趨勢是智能化，交互式尾燈、OLED尾燈、投影式前照燈等是當(dāng)前的發(fā)展重點(diǎn)。未來隨著高分子材料的智能化發(fā)展，如具有記憶功能的高分子材料、水溶性高分子材料、自發(fā)光高分子材料等，為車燈的智能化提供了更加廣闊的發(fā)展空間和發(fā)展思路，創(chuàng)造了無限的可能。

車燈面臨的挑戰(zhàn)是未來高分子材料的發(fā)展方向，高分子材料的發(fā)展為車燈的發(fā)展創(chuàng)造了思路和可能性。綠色化、高功能化、智能化既是高分子發(fā)展趨勢，也是車燈的發(fā)展趨勢。

4 結(jié)語

汽車行業(yè)的發(fā)展及人們生活水平的提高，使得汽車的銷售量和使用量大幅度增加，這給環(huán)境造成了不小的壓力。雖然我國大力開發(fā)電動(dòng)汽車來代替?zhèn)鹘y(tǒng)的汽車，但是在技術(shù)上還不夠成熟，所以，汽車的能源消耗是一個(gè)急需解決的問題。使用可回收利用的高分子材料來制作車燈，不僅可以減少能源的消耗，還能減輕環(huán)境的污染。高分子材料相對于傳統(tǒng)材料具有更加優(yōu)良的性能，對汽車的整體發(fā)展起到了推動(dòng)作用，在未來將會得到更加廣泛的應(yīng)用。