汽車用聚氨酯材料的應(yīng)用與進(jìn)展分析

郭杰

摘 要：隨著我國工業(yè)化的推進(jìn)與發(fā)展，我國生產(chǎn)的汽車總量在世界汽車產(chǎn)量的排行中居于前列?；诖吮尘埃壠囉貌?、改進(jìn)汽車生產(chǎn)技術(shù)從而占領(lǐng)更多的市場份額成為汽車行業(yè)進(jìn)步的重中之重。聚氨酯材料（PU）全稱為聚氨基甲酸酯，這種有機高分子材料在上世紀(jì)30年代被德國科學(xué)家發(fā)明后，開始興起并被廣泛應(yīng)用于輕工、化工、裝修等行業(yè)，被譽為"第五大塑料"。汽車行業(yè)發(fā)現(xiàn)這個絕佳適用材料之后，開始了汽車用聚氨酯材料的創(chuàng)新與革命。

關(guān)鍵詞：汽車 聚氨酯 泡沫 彈性體

1 PU泡沫塑料

PU泡沫塑料目前工藝已經(jīng)非常領(lǐng)先，被各大廠家廣泛使用。它學(xué)名叫做“聚氨酯泡沫塑料”，也叫“PU泡沫”，英文中稱為“polyurethane foam”或“cellula polyurethane”。在各種類型的泡沫塑料市場占有率中，PU泡沫約占50%以上。PU泡沫塑料在性能上具有許多其他泡沫材料無法比擬的特色。除密度低外，還具有無臭、透氣、高絕熱性、泡孔均勻、耐老化、耐有機溶劑侵蝕等特性，對金屬、木材、玻璃、磚石、纖維等各種材料有很強的黏附性，這樣優(yōu)秀的產(chǎn)品特質(zhì)在各個生產(chǎn)領(lǐng)域中都受到極大的歡迎。尤其是在保溫材料的生產(chǎn)方面，聚氨酯泡沫塑料已經(jīng)占領(lǐng)了相當(dāng)可觀的市場份額。

2 PU彈性體

PU彈性體學(xué)名為聚氨酯彈性體或聚氨基甲酸酯彈性體，是一種主鏈上含有較多的氨基甲酸酯基團的高分子合成材料，一般由聚酯、聚醚和聚烯烴等低聚物多元醇與多異氰酸酯及二醇或二胺類擴鏈劑逐步加成聚合而成。它是一種兼顧橡膠和塑料優(yōu)點的彈性材料。也就是說，PU彈性體具有著橡膠材料的高彈性，同時又擁有著塑料材料的高強度。當(dāng)下，由于它較高的強度和彈性、耐磨性優(yōu)異、耐候性好、良好的生物相容性以及良好的耐油性，被普遍應(yīng)用于汽車內(nèi)飾[1]。

PU彈性體的透明性也是其一個非常重要的優(yōu)異特質(zhì)，汽車生產(chǎn)廠家為了充分利用PU彈性體的透明性，對此進(jìn)行了廣泛深入的研究，對影響其透明性的各項因素進(jìn)行規(guī)避，最后根據(jù)聚氨酯材料的力學(xué)特性，最終制造出了讓人滿意的、可以廣泛應(yīng)用的高透明PU彈性體配方。之后，高透明PU彈性體在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用日漸趨于成熟。如隱形車衣的應(yīng)用，近期已逐漸成為眾多車型的出廠標(biāo)配。汽車配置后可以避免車漆和空氣進(jìn)行接觸，可以有效防止空氣氧化造成車漆受損。同時，隱形車衣也可以有效隔絕酸雨，在一定程度上也可以抵擋輕度劃傷，更加持久的保障車漆面的持久使用。目前，高端的隱形車衣已進(jìn)行技術(shù)改進(jìn)，采用新型聚氨酯材質(zhì)（TPU），其透明性非常好，不僅不影響原車本色，還薄而柔韌，對車身的保護(hù)性非常好，同時因新型材質(zhì)的熱塑性本性，這種隱形車衣在遇到輕微劃傷時可以通過高溫?zé)崃窟M(jìn)行自我修復(fù)。TPU的高拉伸性，具有惰性回彈特點，很方便施工和穩(wěn)定持久不形變。同時TPU不僅耐污性好，而且抗黃變性強，這都賦予其優(yōu)異的實用性能。

3 PU膠黏劑

3.1 單組分濕固化 PU 密封膠

密封膠是一種具有粘黏性的密封材料，它不像液體材料一樣到處流淌，可以很好的貼合密封面，對材料與材料之間的間隙進(jìn)行充分填充以起到密封作用。同時，密封膠的防漏性強，并且在防振動、隔絕噪音和隔絕熱量等方面能起到較好作用。

單組分濕固化PU密封膠是一種無溶劑單組分濕固化聚氨酯密封膠，有抗下垂性，嵌填垂直接縫和頂峰，固化后膠層為橡膠狀，有彈性。如果我們將它應(yīng)用于汽車工業(yè)，可以使用它清理干凈接縫內(nèi)的銹蝕物、灰塵、涂料等。比如我們在縫口兩邊粘上防污膠條（玻璃膠紙或牛皮紙膠帶），用發(fā)泡聚乙烯條填塞接縫，調(diào)節(jié)接縫深度并三面黏結(jié);用擠膠槍或刮刀填入膠料，用竹片或小抹子抹平并修整。撕去防污膠紙條，等固化后觸摸，可以有效防止臟物沾污。給汽車內(nèi)部一個干凈的空間。除了清潔作用外，在一些汽車維修市場，工人們還用它對汽車的玻璃進(jìn)行粘結(jié)。使用在冷藏車廂、玻璃幕墻的焊接接縫處，也能進(jìn)行有效密封。

3.2 PU結(jié)構(gòu)膠

結(jié)構(gòu)膠其相比其他材料強度較高，因此它的承載負(fù)荷能力較大，且“三耐性”（耐老化、耐疲勞、耐腐蝕）較高，在其使用周期內(nèi)呈現(xiàn)出性能穩(wěn)定的特點，是一種適用于承受強力的結(jié)構(gòu)件粘接的膠粘劑。除了強度高的特性外，結(jié)構(gòu)膠還具有抗剝離、耐沖擊、施工工藝簡便等優(yōu)點。被廣泛用于同類或不同類型的材料之間的粘合，甚至在一定程度上可以代替一些傳統(tǒng)的連接工藝。

PU結(jié)構(gòu)膠即聚氨酯結(jié)構(gòu)膠，它的載荷能力較強，且使用的生命周期長，常常應(yīng)用于受力結(jié)構(gòu)件之間的膠接。用直白的方式解釋就是，它可以代替螺栓、鉚釘或焊接等形式去鏈接合金屬、塑料、玻璃、木材等的結(jié)構(gòu)部件，屬于長時間經(jīng)受大載荷、而性能仍可信賴的膠粘劑[2]。比如生產(chǎn)汽車時，許多精密的零件需要鏈接時，PU結(jié)構(gòu)膠可以起到至關(guān)重要的作用。

3.3 PU內(nèi)飾膠

PU內(nèi)飾膠顧名思義就是用來粘合汽車內(nèi)飾的工具。它的內(nèi)部成分中同時存在極性基團和活性反應(yīng)基團，大大增加了其性能的調(diào)節(jié)廣度，在多種材料之間的粘黏上效果極佳。大強度的粘接性，加上較好的耐環(huán)境交變性使其表現(xiàn)出極其優(yōu)秀的性能，輔以簡單易操作的工藝，在汽車內(nèi)飾材料的粘接成型操作中被廣泛應(yīng)用。聚氨酯內(nèi)飾膠比起其他種類的膠，不僅穩(wěn)固作用更加牢靠，而且無痕。當(dāng)汽車更換內(nèi)飾時，可以很輕松取下原先的裝飾物并且非常容易清洗。其另外一大特點是無異味，可以滿足有鼻炎癥狀駕駛?cè)说男枨?，且對嬰幼兒非常友好?/p>

對于汽車置物箱來說，使用植絨膠效果會更好。比如，傳統(tǒng)的溶劑型膠在當(dāng)今正在慢慢被淘汰，取而代之的是環(huán)保效果、耐摩擦屬性和牢固度都比較好的水性聚氨酯膠正逐漸興起。工人在進(jìn)行汽車中央扶手的包覆工藝時，大多采用手工操作的形式進(jìn)行。工人希望，對聚氨酯膠的操作開放時間越長越好，這樣可以達(dá)到初粘力好、省力的目的。所以，水性聚氨酯膠或熱熔膠正在逐漸成為汽車工業(yè)中的“新寵”。

4 涂料

常言說：人靠衣裝，佛靠金裝。同樣的道理，汽車也需要依賴于涂裝。汽車涂料不僅從其外觀和造型上通過直接的視覺來傳達(dá)出一位車主的獨特個性感受和情懷，在適應(yīng)各種復(fù)雜多變的環(huán)境、氣候、道路狀況時也可以對車子有著最大的保護(hù)作用。汽車制品被當(dāng)時的人們形象化地稱為一種流動的技術(shù)和工藝產(chǎn)品，其中汽車涂裝的質(zhì)量更加重要。

PU涂料又稱PU漆，在涂料市場上具有不可忽視的地位。它的良好性能包括：涂膜耐磨、耐腐蝕、耐化學(xué)品性強，再加上大硬度、高彈性特點突出。因此，在工藝品、建筑業(yè)、航空等多個領(lǐng)域都可以看到它的“身影”。當(dāng)然在汽車涂料領(lǐng)域也頗受“寵愛”。

按照使用部位不同劃分，汽車工業(yè)中常用的涂料有這樣幾類：第一類為零部件涂料，主要用于零部件和內(nèi)外飾件的噴涂;第二類是我們通常所說的“汽車漆”，主要是噴涂在車身表面;第三類是汽車的修補漆。而在所有這幾類汽車涂料中，聚氨酯（PU）涂料均被廣泛使用。

聚氨酯涂料發(fā)展和汽車工業(yè)發(fā)展呈正向相輔相成的成長態(tài)勢。聚氨酯涂料的良好性能逐漸被挖掘，在汽車制造產(chǎn)業(yè)中的應(yīng)用也日益增多。而汽車工業(yè)作為國民經(jīng)濟的重要一環(huán)，它的快速發(fā)展也帶動著車用聚氨酯涂料科研的不斷進(jìn)步。在我們看來，對環(huán)境影響較低的水性、高固體、粉末化聚氨酯涂料，都將成為聚氨酯涂料下一階段的發(fā)展趨勢。

5 PU革及皮革涂飾劑

皮革涂飾劑是在皮革表層進(jìn)行噴涂，用來對皮革表面進(jìn)行保護(hù)，同時也達(dá)到美化皮革表層效果的一種皮革助劑。它的組成部分中，最重要的是成膜物質(zhì)，再和著色材料、溶劑及助劑一起，這些物質(zhì)按照一定的配比制成了皮革涂飾劑。皮革涂飾劑皮革制品的制造工藝中發(fā)揮的作用是不可小覷的，它不僅可以美化皮革外貌，還可以提升皮革壽命，使皮革產(chǎn)品整體產(chǎn)生質(zhì)量上的飛躍，檔次上的提升也隨之拉動了商品交易價格的提升。

近年來，隨著人們對于環(huán)境保護(hù)的意識和防治措施的增強，水性聚氨酯皮革涂飾劑的科學(xué)技術(shù)研究和生產(chǎn)工藝開發(fā)也被高度重視，陽離子水性聚氨酯基底涂飾劑，具有一定的回收填充性能，封底，可以進(jìn)一步改善皮革的質(zhì)量。

6 結(jié)語

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，汽車已經(jīng)不再僅僅只是一個代步工具而出現(xiàn)在大眾視野中，人們在要求其性能優(yōu)異的同時，對駕乘舒適性的需求也日益提升。車內(nèi)裝修水平的好壞也成了影響人們購買的一項重要的感官因素。因此，如何提升車內(nèi)裝修水平，也成了眾多汽車生產(chǎn)廠家愈發(fā)重視的研究方向之一。這個時候，聚氨酯材料以其優(yōu)異的特性和適宜的經(jīng)濟性，被愈發(fā)受到青睞，也被逐漸的普及到汽車制造中來。

我國汽車市場經(jīng)過粗放的爆發(fā)式增長，已經(jīng)成長為世界上數(shù)一數(shù)二的制造和消費大國，但在關(guān)鍵技術(shù)和汽車制造質(zhì)量上，還達(dá)不到強國的水準(zhǔn)。我國未來汽車工業(yè)的發(fā)展藍(lán)圖中，在保證產(chǎn)能、產(chǎn)量和規(guī)模的基礎(chǔ)上，制造重心也將漸轉(zhuǎn)向重質(zhì)量和水平傾斜。其中，汽車輕量化、環(huán)境友好型和舒適安全，將成為我國汽車工業(yè)用材料是否合格的重要指標(biāo)。

在這樣的大背景驅(qū)使下，聚氨酯材料的機遇隨之而來。因為，在輕量化方面業(yè)內(nèi)已普遍達(dá)成共識，聚氨酯材料是汽車邁向輕量化道路的關(guān)鍵材料之一;在環(huán)保方面，聚氨酯膠黏劑、聚氨酯涂料和聚氨酯合成革、聚氨酯輪胎作為綠色材料，已經(jīng)展現(xiàn)出了強大的市場活力;在舒適性方面，聚氨酯材料制成的內(nèi)飾件、聚氨酯降噪技術(shù)、聚氨酯阻燃材料的應(yīng)用也是被實踐證明了的重要的技術(shù)。

我國PU材料行業(yè)的快速發(fā)展，可以助推我國汽車產(chǎn)業(yè)的快速轉(zhuǎn)型升級。反之，我國汽車工業(yè)的更新?lián)Q代也將極大拉動我國PU的產(chǎn)業(yè)需求。因此本文認(rèn)為未來的汽車行業(yè)用材發(fā)展將更加精細(xì)，著眼于微小的方向進(jìn)行改革，從聚氨酯材料的變革與創(chuàng)新來看，我們必須把準(zhǔn)這個重要關(guān)口，是我國的汽車工業(yè)搶先于世界前列。

參考文獻(xiàn)：

[1]王昭君.聚氨酯（PU）泡沫塑料的受熱過程》.

[2]李敏.汽車內(nèi)飾件的測量.