高分子材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用探討

摘 要：隨著我國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速發(fā)展，汽車已經(jīng)進(jìn)入千家萬戶，在給人們提供方便出行的同時(shí)也加大了能源消耗與有害氣體的排放，污染了環(huán)境。因此汽車要想實(shí)現(xiàn)持續(xù)化發(fā)展則必須解決工業(yè)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(nèi)飾與功能結(jié)構(gòu)件上應(yīng)用高分子材料的現(xiàn)狀，最后論述了將高分子材料應(yīng)用于汽車工業(yè)的策略。

關(guān)鍵詞：高分子材料；汽車領(lǐng)域；應(yīng)用

當(dāng)前汽車工業(yè)得到了快速發(fā)展，要求在車體結(jié)構(gòu)、車身重量、防止腐蝕、做好隔音減振、節(jié)約能源等方面實(shí)現(xiàn)突破性進(jìn)展，要求生產(chǎn)工藝實(shí)現(xiàn)自動(dòng)化、行駛達(dá)到高速化。因此在生產(chǎn)汽車過程中大量應(yīng)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(jié)約大量的燃料而且也可以提高汽車綜合性能。所以當(dāng)前高分子材料已普遍應(yīng)用于汽車生產(chǎn)當(dāng)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(diǎn)，可以減少生產(chǎn)成本。當(dāng)前，高分子材料已廣泛應(yīng)用于汽車飾件與功能結(jié)構(gòu)件當(dāng)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(yīng)用狀況

1、汽車飾件上的應(yīng)用

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

（1）內(nèi)飾件

汽車的內(nèi)飾件主要有儀表板、車門內(nèi)板、方向盤、座椅、頂篷、地墊、遮陽板等。內(nèi)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(qiáng)度與剛性、表面硬度高、不易被化學(xué)品腐蝕、不怕刮擦、保護(hù)環(huán)境等特點(diǎn)。最早汽車內(nèi)飾件主要應(yīng)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(hù)環(huán)境。因此，高分子材料以其獨(dú)有的優(yōu)勢(shì)迅速得到了汽車行業(yè)的應(yīng)用。當(dāng)前，汽車內(nèi)飾件當(dāng)中應(yīng)用的塑料在汽車全部塑料中占到了一半以上。過去汽車內(nèi)飾件主要應(yīng)用PVC、ABS、PU 等。當(dāng)前汽車內(nèi)飾件則主要應(yīng)用聚丙烯材料，有著無以倫比的優(yōu)勢(shì)，如較好的韌性、較大的強(qiáng)度、較好的彈性、可以隔熱、不怕腐蝕、可以隨地取材、可以實(shí)現(xiàn)二次利用、成本較低等，因此得到了汽車內(nèi)飾件的普遍應(yīng)用，特別應(yīng)用于汽車當(dāng)中最大的內(nèi)飾件----儀表板方面。PP儀表板是最近幾年才出現(xiàn)的新型儀表板，不但有著較強(qiáng)的韌性與強(qiáng)度，而且外觀較美、成本較低，所以廣泛應(yīng)用于汽車的儀表板方面。歐洲是世界范圍內(nèi)生產(chǎn)汽車最多的地區(qū)，他們的汽車儀表板全部采用PP，而且還在不斷擴(kuò)大應(yīng)用范圍。

（2）外飾件

汽車的外飾件主要有保險(xiǎn)杠、雨刮、車燈、車玻璃、門把手、門鎖等。在過去較長(zhǎng)時(shí)期內(nèi)，汽車外飾件主要使用金屬合金，主要缺點(diǎn)是重量大、外觀差、價(jià)格昂貴、不能環(huán)保、容易腐蝕等。隨著高分子材料普遍應(yīng)用于汽車工業(yè)，尤其是汽車保險(xiǎn)杠主要使用塑料制作而成。保險(xiǎn)杠的主要作用就是當(dāng)汽車受到?jīng)_撞時(shí)，可以抵消一部分沖擊力，具有緩沖的作用，可以保護(hù)外界的人與車。因此保險(xiǎn)杠不但要做到外觀美而且還需具有很好的安全保護(hù)作用。當(dāng)前世界范圍內(nèi)的保險(xiǎn)杠應(yīng)用高分子材料制作的占到了十分之九以上。主要應(yīng)用SMC、GMT 和改性 PP 等材料。保險(xiǎn)杠的組成部分有面板、緩沖材料、橫梁。合成面板主要應(yīng)用PP制作而成，如桑塔納轎車的保險(xiǎn)杠面板應(yīng)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(yōu)點(diǎn)，這樣的保險(xiǎn)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(hù)車外人的生命安全。

2、汽車功能結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)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(zhì)輕等特點(diǎn)，才能符合汽車上油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)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(jié)構(gòu)復(fù)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(diǎn)是容易漏油，經(jīng)過工藝改進(jìn)，現(xiàn)在生產(chǎn)出了具有較好隔油性的改性pe材料。pe材料在發(fā)達(dá)國(guó)家使用較早，我國(guó)在轎車上使用樹脂制作油箱還處于開發(fā)階段。

2 汽車高分子材料未來發(fā)展方向

1、降低成本，提高性能

筆者認(rèn)為在將來汽車塑料應(yīng)用中，主要以PP、ABS 為主。為了進(jìn)一步節(jié)約生產(chǎn)資金，需要大力研究應(yīng)用同一種或幾種材料，這種原材料隨處可見，生產(chǎn)工藝簡(jiǎn)單，使回收的廢舊塑料及時(shí)得到了應(yīng)用。為了使其具有更高的性能，就要對(duì)原材料進(jìn)行改性與復(fù)合，從而創(chuàng)造出性能更優(yōu)、發(fā)展?jié)摿Ω蟮膹?fù)合材料與工程塑料等。

2、增加安全性能和環(huán)保性能

當(dāng)前汽車工業(yè)得到了前所未有的發(fā)展機(jī)會(huì)，每年都會(huì)消耗大量的塑料制件，但同時(shí)也會(huì)產(chǎn)生大量的塑料廢品，要占塑料生產(chǎn)總量的50%以上。當(dāng)前廢舊塑料的回收利用還沒有得到較快發(fā)展，同時(shí)也不具有可降解性。所以開發(fā)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(yīng)用于將來的汽車制造當(dāng)中。如使用天然纖維與PP、PE等材料共混改性，用來生產(chǎn)汽車制件，性能遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于玻璃纖維增強(qiáng)材料，而且重量更輕，可以回收再利用，與快速發(fā)展的汽車行業(yè)相適應(yīng)，塑料制件實(shí)現(xiàn)生物化是發(fā)展的趨勢(shì)。

3、創(chuàng)新材料及應(yīng)用技術(shù)

當(dāng)前，工程塑料在塑料行業(yè)中占有重要地位，它的主要特點(diǎn)是強(qiáng)度高、不易腐蝕、不易老化等，因此迅速進(jìn)入各行各業(yè)當(dāng)中，特別是汽車行業(yè)的生產(chǎn)。高分子合金是在改進(jìn)工程塑料的基礎(chǔ)上生產(chǎn)出來的，具有更優(yōu)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(jié)約資金。隨著納米技術(shù)的出現(xiàn)與應(yīng)用，當(dāng)前已經(jīng)在塑料行業(yè)中嶄露頭角。當(dāng)前，高分子納米復(fù)合材料在碳納米管高分子復(fù)合材料、納米粒子關(guān)于聚合物的改性方面實(shí)現(xiàn)了突破。發(fā)達(dá)國(guó)家當(dāng)前已經(jīng)出現(xiàn)了高性能的納米復(fù)合材料，并廣泛應(yīng)用于汽車生產(chǎn)當(dāng)中。

3 結(jié)束語

總之，在將來的汽車發(fā)展中，汽車輕量化是各個(gè)生產(chǎn)企業(yè)追求的最終目標(biāo)，由于高分子材料具有質(zhì)量輕、性能高、生產(chǎn)簡(jiǎn)單、安全環(huán)保、低成本等眾多優(yōu)點(diǎn)，因此將來必然會(huì)應(yīng)用于汽車生產(chǎn)當(dāng)中，塑料有望代替金屬在汽車生產(chǎn)中得到普遍應(yīng)用。

參考文獻(xiàn)

[1]謝冬寧.新型材料在汽車輕量化中的應(yīng)用[J].黑龍江科技信息.2016（32）

[2]李橋，陳珍.分析汽車輕量化及其材料的經(jīng)濟(jì)選用[J].科技經(jīng)濟(jì)市場(chǎng).2015（06）

[3]岳博，徐晶才.汽車輕量化技術(shù)的進(jìn)步與展望[J].世界制造技術(shù)與裝備市場(chǎng).2015（05）

[4]李嘉良，張澤濤，閆雪松. 基于化工新材料應(yīng)用推動(dòng)汽車輕量化的分析[J].化工設(shè)計(jì)通訊.2016（06）

作者簡(jiǎn)介

楊青（1994-），男，安徽，池州學(xué)院，本科。