車(chē)用綠色生物材料現(xiàn)狀及未來(lái)發(fā)展趨勢(shì)*

何曉夏 楊海潮 王童 陳軼嵩 張凌霄 羅耿

（長(zhǎng)安大學(xué)，汽車(chē)學(xué)院，西安710021）

主題詞：汽車(chē) 生物材料 綠色環(huán)保 發(fā)展趨勢(shì)

1 引言

輕量化、舒適安全和綠色環(huán)保是我國(guó)汽車(chē)環(huán)保材料發(fā)展的3大要求，實(shí)現(xiàn)這3大要求，可以顯著提高汽車(chē)的動(dòng)力性和經(jīng)濟(jì)性，減少排污。目前汽車(chē)輕量化材料主要有高強(qiáng)鋼、鋁合金、鎂合金、以及碳纖維復(fù)合材料。這些材料雖然在強(qiáng)度、硬度、耐用性等方面滿足使用要求，但價(jià)格普遍比較昂貴，而且在整個(gè)生存周期中，對(duì)環(huán)境造成大量的污染，已經(jīng)越來(lái)越不適合現(xiàn)代汽車(chē)綠色可持續(xù)發(fā)展戰(zhàn)略。而高強(qiáng)綠色生物材料不僅滿足輕量化目的，還可以滿足鋁合金和碳纖維等不具備的環(huán)保要求，來(lái)源廣泛，生產(chǎn)和加工過(guò)程綠色環(huán)保，無(wú)異味，揮發(fā)性小，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)發(fā)展和可再生，同時(shí)滿足輕量化、舒適安全和綠色環(huán)保這3大要求。生物材料在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用潛力巨大，應(yīng)用前景廣闊。本文主要介紹了國(guó)內(nèi)外車(chē)用高強(qiáng)綠色生物材料的發(fā)展和應(yīng)用情況，總結(jié)未來(lái)車(chē)用高強(qiáng)綠色生物材料發(fā)展趨勢(shì)。

2 車(chē)用生物材料的特點(diǎn)

車(chē)用綠色生物材料是指以農(nóng)作物、樹(shù)木、其它植物及其殘?bào)w和內(nèi)含物等可再生生物質(zhì)為原料，通過(guò)生物、化學(xué)、物理等方法獲得的新材料。根據(jù)生物材料的降解性，生物材料可主要分為3種：

（1）全生物降解高分子材料（如：聚羥基丁酸酯、聚環(huán)己內(nèi)酯）；（2）生物破壞高分子材料（如：添加淀粉的聚苯乙烯、基乙烯）；（3）不可降解的生物無(wú)機(jī)材料（如：具有生物親和作用的生物金屬材料和生物陶瓷材料）。

對(duì)于全生物降解高分子材料和生物破壞高分子材料來(lái)說(shuō)，在整個(gè)生命周期中，其首先來(lái)源于通過(guò)光合作用生長(zhǎng)的生物質(zhì)，再?gòu)纳镔|(zhì)中提取出高分子原材料合成所需的化學(xué)單體，經(jīng)過(guò)微生物或化學(xué)合成的方法，聚合成高分子，再經(jīng)過(guò)增塑、著色等一系列加工步驟后，最終制得各類車(chē)用產(chǎn)品。生物基材料達(dá)到使用壽命后，可以通過(guò)燃燒或堆肥等生物降解法，轉(zhuǎn)變?yōu)樗投趸嫉葻o(wú)毒小分子，重新進(jìn)入自然循環(huán)中。

生物基新材料的顯著優(yōu)點(diǎn)主要有：

（1）原料成本低；（2）節(jié)約石油資源；（3）性能優(yōu)異且質(zhì)量輕、可實(shí)現(xiàn)材料輕量化；（4）可回收降解，環(huán)保性好。

塑料質(zhì)輕，可以滿足輕量化要求，因此塑料廣泛應(yīng)用在汽車(chē)內(nèi)飾、座椅、腳墊等材料中，雖然傳統(tǒng)塑料具有速成型、質(zhì)量輕、能滿足復(fù)雜結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)要求的優(yōu)點(diǎn)，但其異味重、多數(shù)有毒、不易降解，造成“白色污染”，為滿足環(huán)境法規(guī)、實(shí)現(xiàn)綠色可持續(xù)發(fā)展的要求，傳統(tǒng)塑料已經(jīng)不滿足汽車(chē)使用。而生物基塑料屬于生物材料的范疇，可降解、生產(chǎn)加工過(guò)程綠色環(huán)保，具有優(yōu)良的環(huán)保特性。而且目前生物材料在汽車(chē)上的應(yīng)用形式主要是生物基塑料，故下面主要介紹目前在汽車(chē)上應(yīng)用的6種生物基塑料。

3 生物基材料的發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀

3.1 改性聚乳酸

聚乳酸（Polylatic Aid，PLA）是由可再生的植物資源所提取的淀粉原料經(jīng)由糖化得到葡萄糖后，由一定的菌種發(fā)酵制成高純度的乳酸，再通過(guò)化學(xué)合成方法合成。其生物可降解性好、抗溶劑性強(qiáng)、機(jī)械性能及物理性能優(yōu)、抗拉強(qiáng)度及延展度佳、可用多種方式進(jìn)行加工（如：擠壓、紡絲、雙軸拉伸、注射吹塑）、具有一定的耐菌性、阻燃性和抗紫外性。PLA薄膜具有良好的透氣性、透氧性及透二氧化碳性，同時(shí)也具有隔離氣味的優(yōu)勢(shì)。

純聚乳酸雖然透明度和光澤度高，但是其硬而脆，加工難度大，無(wú)法直接應(yīng)用在汽車(chē)上。因此通常加入一些其他高分子材料制成復(fù)合物，改性后對(duì)其加以應(yīng)用。改性后的聚乳酸制品雖然透明度有所下降，但卻改進(jìn)了聚乳酸在耐熱性、柔韌性、抗沖性等方面的缺陷，與此同時(shí)也提高了其加工難度，但是應(yīng)用范圍得到了拓展。

3.1.1 應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀

國(guó)外對(duì)于聚乳酸在汽車(chē)上的應(yīng)用起步較早，技術(shù)相當(dāng)成熟，改性聚乳酸的應(yīng)用相對(duì)領(lǐng)先。馬自達(dá)汽車(chē)公司與帝人公司和帝人纖維公司合作，開(kāi)發(fā)出世界上第1款由100%聚乳酸制造的生物織物，其可以滿足汽車(chē)坐墊套所需要的質(zhì)量和耐用性要求，應(yīng)用于汽車(chē)內(nèi)飾中[1]。日本三菱尼龍公司生產(chǎn)銷(xiāo)售了1種以PLA為芯材，外面包裹PP的復(fù)合纖維材料，其中PLA的使用量約40%，用于汽車(chē)用腳墊，該產(chǎn)品于2009年開(kāi)始在豐田汽車(chē)第3代新型混合動(dòng)力車(chē)上使用。日本東麗工業(yè)公司生產(chǎn)的環(huán)保型聚乳酸纖維材料，在2009年已經(jīng)作為車(chē)身和車(chē)內(nèi)地板覆蓋物在豐田汽車(chē)公司的混合動(dòng)力轎車(chē)HS 250 h上投入使用，這種材料還可以用于車(chē)內(nèi)天花板和車(chē)門(mén)裝飾裝潢材料[2]。日本豐田公司的Raum車(chē)型采用洋麻纖維/PLA復(fù)合材料制作備胎蓋板，聚丙烯(PP)/PLA改性材料制作汽車(chē)門(mén)板、側(cè)飾板等[2]。德國(guó)勞士領(lǐng)公司與科比恩公司合作研發(fā)出1種PLA與玻璃纖維或木纖維的復(fù)合材料，應(yīng)用于汽車(chē)內(nèi)飾件和功能組件中[3]。美國(guó)RTP公司研發(fā)出玻璃纖維（Glass Fiber,GF）/PLA復(fù)合材料產(chǎn)品，應(yīng)用于汽車(chē)的導(dǎo)流罩、遮陽(yáng)罩、副保險(xiǎn)杠、側(cè)護(hù)板等零部件[4]。歐盟ECOplast項(xiàng)目研發(fā)出了以PLA和納米黏土為原料制備的生物基塑料，專門(mén)用于汽車(chē)零部件生產(chǎn)[5]。

關(guān)于PLA在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用國(guó)內(nèi)研究較晚，但是發(fā)展和推廣迅速。隨著國(guó)內(nèi)環(huán)保意識(shí)的提高，國(guó)內(nèi)車(chē)企及研究者開(kāi)始加大對(duì)車(chē)用改性PLA的研究開(kāi)發(fā)與應(yīng)用工作。目前，PLA主要應(yīng)用于汽車(chē)內(nèi)飾件和零部件中。綠程生物材料技術(shù)有限公司推出了高強(qiáng)度高韌性PLA復(fù)合材料，并在汽車(chē)進(jìn)氣格柵、三角窗框等零部件中得到應(yīng)用[5]。錦湖日麗公司成功研發(fā)了聚碳酸PC/PLA，力學(xué)性能好且可降解回收，應(yīng)用于汽車(chē)內(nèi)飾件[6]。同濟(jì)大學(xué)與上汽集團(tuán)也合作開(kāi)發(fā)了聚乳酸/天然纖維復(fù)合材料，將用作上汽自主品牌汽車(chē)的內(nèi)飾材料。

3.1.2 未來(lái)發(fā)展方向

改性聚乳酸的發(fā)展面臨局限，首先國(guó)內(nèi)企業(yè)用于生產(chǎn)聚乳酸的原材料——丙交酯主要從國(guó)外進(jìn)口，生產(chǎn)成本較高。如果需要在全生物降解這一前提之下改善PLA性能上的缺陷，比如耐熱性能，成本則更高。而且作為生物基可降解塑料，降解速度不可控，使用壽命相對(duì)較短。因此，對(duì)PLA的改性研究是重中之重，如何研發(fā)出使用壽命長(zhǎng)、性能滿足使用要求的聚乳酸復(fù)合物是未來(lái)攻克的重點(diǎn)方向。隨著塑料改性技術(shù)的發(fā)展，PLA在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用會(huì)更加廣泛。

3.2 改性聚丁二酸丁二醇酯

聚丁二酸丁二醇酯（Poly Butylene Succinate,PBS）是1種來(lái)源于石油或者生物資源發(fā)酵制得的可生物降解的脂肪族聚酯，在堆肥等接觸特定微生物等條件下，易被自然界中的多種微生物或動(dòng)、植物內(nèi)的酶分解、代謝，最終形成CO2和H2O，避免污染環(huán)境，是可以同時(shí)實(shí)現(xiàn)生物降解和生物來(lái)源的100%生物塑料。PBS具有良好的加工性和染色性，可以用注塑、吹塑、吹膜、吸塑、層壓、發(fā)泡、紡絲等成型方法進(jìn)行加工。但是其熱力學(xué)性能較差，一般需要通過(guò)共聚、共混、與納米材料復(fù)合等方法改性以提升其綜合性能。

3.2.1 應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀

PBS價(jià)格相對(duì)較低，是國(guó)內(nèi)外在生物降解塑料研發(fā)方面的重點(diǎn)，市場(chǎng)前景良好。目前主要應(yīng)用于包裝領(lǐng)域（包裝薄膜、袋、盒、化妝品瓶及藥品瓶、電子器件等包裝）、一次性器具器械、農(nóng)用領(lǐng)域以及醫(yī)用領(lǐng)域等。不過(guò)在國(guó)內(nèi)外PBS在汽車(chē)上的應(yīng)用還比較少。佛吉亞和三菱化學(xué)合作，采用PBS與天然纖維混合技術(shù)，開(kāi)發(fā)出1種聚合物，用以大量生產(chǎn)汽車(chē)內(nèi)飾件，包括車(chē)門(mén)鑲板飾條、結(jié)構(gòu)儀表板和控制臺(tái)嵌件、導(dǎo)氣管、車(chē)門(mén)鑲板嵌件等[7]。

3.2.2 未來(lái)發(fā)展方向

由于改性PBS的降解不可控，阻礙了它進(jìn)一步的應(yīng)用，因此目前對(duì)其進(jìn)行的改性研究很多，比如納米材料改性、阻燃改性等技術(shù)的研發(fā)將進(jìn)一步拓展PBS在汽車(chē)行業(yè)上的應(yīng)用?？偟膩?lái)說(shuō)，其應(yīng)用前景廣闊。

3.3 聚羥基烷酸酯

聚羥基烷酸酯（Ployhydroxyalkanoates，PHA）是1種由很多種微生物合成的細(xì)胞內(nèi)聚酯，是1系列聚羥基脂肪酸酯的統(tǒng)稱，常用的有聚3-羥基丁酸酯(PHB)、聚3-羥基丁酸酯和3-羥基戊酸酯共聚物(PHBV)、聚3-羥基丁酸酯和3-羥基己酸酯共聚(PHBH)等[8]。作為1種天然高分子材料，其具有熱可塑性或可熱加工性。同時(shí)，PHA還具有一些特殊的材料學(xué)特征，比如非線性光學(xué)活性、壓電性、氣體阻隔性等，而且其基本性能與聚丙烯相似。但是由于原料限制，PHA價(jià)格較高。隨著PHA合成及改性方法的不斷開(kāi)發(fā)和優(yōu)化，PHA的售價(jià)會(huì)逐步降低，對(duì)汽車(chē)行業(yè)有巨大的吸引力。

目前，我國(guó)的PHA生產(chǎn)品種最多、產(chǎn)量最大，但是關(guān)于PHA在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用報(bào)道較少，主要是以紡織品形式使用，如用作汽車(chē)腳墊[9]。因?yàn)楦男跃哿u基烷酸酯在生產(chǎn)成本上比較高，且有一些研制上目前無(wú)法克服的瓶頸，現(xiàn)在尚處于研究階段。根據(jù)其應(yīng)用形式，未來(lái)將在低揮發(fā)性(VOC)、低氣味、抗靜電、阻燃、表面改性及力學(xué)性能提升等方面進(jìn)行改性，進(jìn)一步推廣PHA在汽車(chē)行業(yè)的應(yīng)用。

3.4 生物基尼龍

尼龍（Polyamide,PA）具有良好的力學(xué)性能，且耐磨、耐油、耐溶劑，具有良好的加工性能，目前已廣泛用于如下行業(yè)：汽車(chē)工業(yè)、機(jī)械制造行業(yè)、交通運(yùn)輸業(yè)、電子電氣工業(yè)、薄膜及日常用品等。尼龍材料以尼龍66為代表，其在汽車(chē)輕量化發(fā)展中發(fā)揮著十分重要的作用。但是PA66上游原材料己二腈的技術(shù)國(guó)外供應(yīng)商壟斷，所以我國(guó)尼龍66產(chǎn)業(yè)規(guī)模和產(chǎn)量雖大，卻只能被動(dòng)接受漲價(jià)。國(guó)內(nèi)探索用生物基尼龍代替尼龍?jiān)谄?chē)上的應(yīng)用對(duì)國(guó)內(nèi)汽車(chē)輕量化發(fā)展至關(guān)重要。生物基尼龍是以生物基材料為原料合成的聚酰胺（PA）材料，不僅具有尼龍的優(yōu)越力學(xué)性能，還可以減少碳足跡，具有更好的環(huán)保性。其主要種類有糖基尼龍和植物油基尼龍。

3.4.1 發(fā)展和應(yīng)用現(xiàn)狀

生物基尼龍目前主要應(yīng)用在汽車(chē)結(jié)構(gòu)件、發(fā)動(dòng)機(jī)周邊、內(nèi)外飾件等領(lǐng)域。

杜邦公司生產(chǎn)了多種生物基尼龍產(chǎn)品（如：PA1010、PA610）[10]。其中PA1010可以替代PA11和PA12用于柴油發(fā)電機(jī)的燃料管,目前已經(jīng)在菲亞特系列汽車(chē)中得到了應(yīng)用。羅迪亞公司開(kāi)發(fā)出Technyl EXten系列蓖麻油生物基PA，可用作汽車(chē)的進(jìn)氣管、輸油管等[10]。帝斯曼開(kāi)發(fā)出由PA46制備的燃料蒸氣分離器，表現(xiàn)出非常低的滲透水性，可在175℃的高溫下長(zhǎng)時(shí)間使用，具備優(yōu)異的機(jī)械性能、尺寸穩(wěn)定性、耐化學(xué)性超高的熱老化性能，用在法拉利和瑪莎拉蒂跑車(chē)上[11]。福特開(kāi)發(fā)出1種大豆油基PU泡沫，主要用于汽車(chē)坐墊、座椅靠背。日本豐田開(kāi)發(fā)出1種蓖麻油基PU泡沫塑料，主要用于汽車(chē)坐墊等內(nèi)飾件。

我國(guó)生物基PA與發(fā)達(dá)國(guó)家相比有較大的差距,但是也有所進(jìn)展。蘇州翰普高分子材料有限公司的生物基PA品 種 主 要 有PA11、PA1010(Hiprolon 200)、PA610、PA1012，但2012年該公司被阿科瑪公司收購(gòu)。因此，開(kāi)發(fā)具有自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)、具有市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)力的生物基PA，對(duì)我國(guó)PA產(chǎn)業(yè)發(fā)展及戰(zhàn)略安全有重要意義[10]。

戢楊杰將蓖麻油基聚氨酯與經(jīng)過(guò)花生殼粉末改性的蓖麻油基聚氨酯應(yīng)用在汽車(chē)防火墻與頂棚的聲學(xué)包中，以改善車(chē)內(nèi)噪聲，且性能與純石油基聚氨酯相當(dāng)[12]。此外，凱賽生物和伊品致力于生物基尼龍的改性制造研究，其中凱賽生物用生物法生產(chǎn)的綠色尼龍國(guó)際市場(chǎng)占有率高達(dá)96%，打破了外企對(duì)尼龍生產(chǎn)的壟斷，填補(bǔ)了我國(guó)在尼龍制造中的空白。

3.4.2 未來(lái)發(fā)展方向

因?yàn)槭苤朴谏镔|(zhì)的來(lái)源和技術(shù)手段，生物基尼龍的生產(chǎn)和發(fā)展道路上存在著不小的阻礙。為解決這些問(wèn)題，需要在如下方向上努力。

拓展生物質(zhì)來(lái)源。目前商業(yè)化的生物基尼龍相關(guān)產(chǎn)品的原材料是蓖麻油，但蓖麻油年產(chǎn)量有限且生產(chǎn)成本較高，需要找到新的來(lái)源廣、價(jià)格低的生物質(zhì)原（如：木質(zhì)素、纖維素）及相關(guān)制備方法。

加強(qiáng)尼龍生產(chǎn)技術(shù)創(chuàng)新。我國(guó)面臨著尼龍產(chǎn)量大，但自主生產(chǎn)技術(shù)相對(duì)匱乏的難題。因此，需要在現(xiàn)有技術(shù)的基礎(chǔ)上，加強(qiáng)自主創(chuàng)新，打破國(guó)外技術(shù)壟斷，促進(jìn)我國(guó)車(chē)用生物基尼龍獨(dú)立自主的穩(wěn)步發(fā)展。

3.5 生物基聚烯烴

生物基聚烯烴是由生物玉米、秸稈、甘蔗等植物經(jīng)生物發(fā)酵而來(lái)，其塑料目前主要有聚乙烯（PE）和聚丙烯（PP）2個(gè)品種，單體來(lái)源于生物乙醇。聚烯烴塑料密度小，著色性好、物理、化學(xué)綜合性能良好、加工性能好，可以減輕汽車(chē)自重，增加有效載荷。隨著生物基聚丙烯的工業(yè)化生產(chǎn)，IDTechEx預(yù)計(jì)，到2023年，生物基聚合物的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到270萬(wàn)噸。隨著消費(fèi)者越來(lái)越了解使用生物基替代物的好處，生物基聚烯烴將獲益于石化當(dāng)量3～4倍的復(fù)合年均增長(zhǎng)率。

3.5.1 應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀

2011年，巴西最大石化公司Braskem開(kāi)發(fā)出1種以由甘蔗發(fā)酵得到的生物乙醇為原料制備而成的生物基PE，目前主要應(yīng)用在汽車(chē)零部件、包裝材料、容器等領(lǐng)域。佛吉亞生產(chǎn)1種由麻和聚丙烯結(jié)合的注塑生物復(fù)合材料，并把此技術(shù)在北美推廣[13]。鑫達(dá)集團(tuán)開(kāi)發(fā)出生物質(zhì)填充復(fù)合材料，采用了10%～50%的秸稈填充聚丙烯，可以有效降低在生產(chǎn)過(guò)程中的碳足跡，與傳統(tǒng)石油基產(chǎn)品相比，其制成的部件密度更小、沖擊強(qiáng)度更高、阻燃性更高、彎曲強(qiáng)度和拉伸強(qiáng)度相當(dāng)，明顯縮短生產(chǎn)周期[14]。

3.5.2 未來(lái)發(fā)展方向

生物基聚烯烴屬于技術(shù)含量、應(yīng)用性能和市場(chǎng)價(jià)值都比較高的高端聚烯烴產(chǎn)品，目前其產(chǎn)能主要集中在國(guó)外，而我國(guó)的聚烯烴產(chǎn)品以中低端通用料為主，生物基聚烯烴產(chǎn)品嚴(yán)重依賴進(jìn)口，若在汽車(chē)上應(yīng)用還需向高端化和差異化發(fā)展。

3.6 天然纖維復(fù)合材料

天然纖維主要由纖維素、木質(zhì)素、半纖維素、果膠和蠟質(zhì)組成，按照來(lái)源作物的部位可以分為葉部纖維、韌皮纖維、果實(shí)纖維或種子纖維。葉部纖維有劍麻、香蕉和菠蘿等，韌皮纖維有亞麻、黃麻和大麻等，果實(shí)纖維或種子有棉花等[15]。天然纖維可以生物降解，且生產(chǎn)時(shí)所需能耗相對(duì)更小，密度小，彈性模量大，吸聲性能好。但是天然纖維吸水性強(qiáng)，界面性能差，往往需要進(jìn)行物理或化學(xué)改性處理，以降低其吸水性，使其具有良好的力學(xué)性能。總的來(lái)說(shuō)，天然纖維復(fù)合材料可再生、可降解、可回收，使用性能好，作為車(chē)用產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用。

3.6.1 應(yīng)用和發(fā)展現(xiàn)狀

目前，國(guó)內(nèi)外天然纖維復(fù)合材料主要應(yīng)用在車(chē)門(mén)內(nèi)飾、座椅靠背和儀表板等部位。

日本汽車(chē)零部件制造商開(kāi)發(fā)出1種纖維素納米纖維，其比重只有鋼材的20%，但強(qiáng)度是后者的5倍，在未來(lái)數(shù)十年時(shí)間將會(huì)成為鋼的良好替代品。佛吉亞開(kāi)發(fā)1種將天然纖維和1種植物基樹(shù)脂結(jié)合在一起的天然復(fù)合材料[16]。德國(guó)BASF公司開(kāi)發(fā)出1種用亞麻、劍麻和黃麻纖維作為增強(qiáng)材料與聚丙烯等熱塑性塑料復(fù)合的天然纖維氈增強(qiáng)復(fù)合材料[17]。Kafus環(huán)境工業(yè)公司開(kāi)發(fā)1種洋麻增強(qiáng)材料，沖擊強(qiáng)度好，重量輕，可以代替玻璃纖維增強(qiáng)材料用于汽車(chē)，比如頂篷、座椅靠板、車(chē)門(mén)面板等。豐田紡織開(kāi)發(fā)出1種洋麻材料，應(yīng)用在汽車(chē)門(mén)板及內(nèi)飾件中[17]。

國(guó)內(nèi)對(duì)天然纖維復(fù)合材料的研究起步較晚，但是成果愈發(fā)豐碩。安徽銅陵華源汽車(chē)內(nèi)飾材料有限公司生產(chǎn)出1種麻氈板，廣泛應(yīng)用于客車(chē)的前頂、后頂，轎車(chē)前車(chē)門(mén)內(nèi)飾板、后車(chē)門(mén)內(nèi)飾板，轎車(chē)衣帽架。江蘇張家港圣達(dá)汽車(chē)內(nèi)飾材料有限公司主要生產(chǎn)天然麻纖維復(fù)合板材，用于大客車(chē)、重卡、輕卡、面包車(chē)等汽車(chē)的前頂、后頂、風(fēng)道、側(cè)板等。吉林長(zhǎng)春佳林汽車(chē)內(nèi)飾復(fù)合材料公司制備的LoPerFin低壓天然纖維復(fù)合材料，采用麻纖維為原材料，環(huán)保性能優(yōu)異，加工性好，可以制成各種汽車(chē)內(nèi)飾產(chǎn)品，如：儀表板、車(chē)門(mén)內(nèi)板、柱護(hù)板、遮陽(yáng)板、頂棚、帽架、地毯、行李架等。河南某汽車(chē)內(nèi)飾件有限公司生產(chǎn)出汽車(chē)專用麻纖維/聚丙烯復(fù)合材料，主要產(chǎn)品包括轎車(chē)、客車(chē)及貨車(chē)頂蓋、門(mén)飾板、儀表板等。湖南通達(dá)汽車(chē)內(nèi)飾有限責(zé)任公司生產(chǎn)以熱塑性麻氈為主要原材料的汽車(chē)內(nèi)飾件。

天然纖維復(fù)合材料不僅可以應(yīng)用于汽車(chē)內(nèi)飾件，也可以應(yīng)用于汽車(chē)外部部件和其他配件，如變速箱蓋、擋泥板襯、剎車(chē)片和擾流板。福特公司的“Focus”牌汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)護(hù)罩即采用大麻纖維增強(qiáng)PP材料。

3.6.2 未來(lái)發(fā)展方向

天然纖維復(fù)合材料在汽車(chē)應(yīng)用中體現(xiàn)出諸多優(yōu)勢(shì)，但是也有一些不足之處。其抗拉強(qiáng)度較低、分解溫度低、穩(wěn)定性差[5,17]，而且與合成纖維和碳纖維相比，天然纖維復(fù)合材料在汽車(chē)上的研究和應(yīng)用還處于起步階段，一些技術(shù)含量高的材料比如纖維素納米纖維材料尚處于研究階段。因此如何選擇1種適合天然纖維成型工藝、研究新的改性技術(shù)、開(kāi)發(fā)綜合性能優(yōu)異的天然纖維復(fù)合材料是一個(gè)重要發(fā)展方向，也是為實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化、環(huán)?；仨毠タ说碾y點(diǎn)。

4 具有發(fā)展?jié)摿Φ纳锊牧虾蛻?yīng)用方向

目前車(chē)用生物材料主要是生物基塑料，其中包括改性聚乳酸、生物基尼龍、天然纖維復(fù)合材料等，雖然它們作為新型材料，來(lái)源豐富，綠色環(huán)保，可減少溫室氣體的碳足跡，且密度輕，在汽車(chē)上廣泛應(yīng)用可以實(shí)現(xiàn)輕量化發(fā)展。但目前其應(yīng)用大部分局限于汽車(chē)內(nèi)飾、座椅等部分，原因主要有2點(diǎn)：（1）綜合性能較差，難以滿足力學(xué)性能要求，（2）熱穩(wěn)定性較差，高溫條件下力學(xué)性能下降，降解不可控，使用壽命短。因此，開(kāi)發(fā)新的生物材料、開(kāi)拓其在車(chē)上新的應(yīng)用領(lǐng)域十分重要。具有發(fā)展?jié)摿Φ纳锊牧嫌猩锘w粒，帝斯曼目前研制出生物基顆粒，利用3D打印技術(shù)生產(chǎn)汽車(chē)輕型零部件。奧盧大學(xué)制備出基于口夫喃二甲酸透明生物基共聚塑料，性能優(yōu)異，此外基于四環(huán)十二碳烯的高端光學(xué)材料的應(yīng)用前景也不容小覷。

5 結(jié)語(yǔ)

分析近年研究結(jié)果，可以發(fā)現(xiàn)，生物基材料在汽車(chē)上的應(yīng)用越來(lái)越廣泛，而隨著改性技術(shù)的應(yīng)用和新的復(fù)合材料的研制，其綜合性能正在逐漸趕上傳統(tǒng)石油塑料，對(duì)于可持續(xù)綠色發(fā)展具有重大的意義。

目前研究重點(diǎn)和熱點(diǎn)主要有：

（1）開(kāi)發(fā)低成本、高性能的生物基材料；（2）開(kāi)發(fā)達(dá)到汽車(chē)行業(yè)應(yīng)用性能要求生物基復(fù)合材料，推廣應(yīng)用并擴(kuò)大市場(chǎng)規(guī)模；（3）采用生物基纖維或無(wú)機(jī)長(zhǎng)纖維對(duì)生物基可降解塑料進(jìn)行改性，進(jìn)一步改善生物基塑料的綜合性能，推動(dòng)其在汽車(chē)領(lǐng)域的應(yīng)用。

雖然我國(guó)關(guān)于車(chē)用綠色生物材料的研究已經(jīng)有些進(jìn)展和成果，但是由于我國(guó)起步晚，距國(guó)際先進(jìn)水平還有一定差距，因此我國(guó)在車(chē)用綠色生物材料的開(kāi)發(fā)和應(yīng)用，還有很長(zhǎng)一段路要走。隨著越來(lái)越多的學(xué)者投身于車(chē)用生物材料領(lǐng)域，我國(guó)綠色生物材料必將蓬勃發(fā)展。