浅谈热塑性复合材料在汽车上的应用

浅谈热塑性复合材料在汽车上的应用

本文阐述了热塑性复合材料在汽车上的应用。

标签：热塑性；复合材料；汽车

热塑性复合材料是以热塑性树脂为基体的复合材料。常用的热塑性树脂有聚丙烯、聚碳酸酯、聚酰胺和聚砜等。主要的增强纤维是短玻璃纤维、碳纤维、织物纤维及其他充填物，一般纤维体积含量约为20%～30%，最大可达到40%～55%。大多数情况下，纤维及充填物无方向随机排布。纤维的主要增强效果是提高强度和耐磨性，改善基体的耐热性和蠕变抗力，使用玻璃纤维和碳纤维增强的热塑性树脂，其拉伸强度和抗弯模量可提高2倍至6倍，但冲击强度有所降低，广泛用于汽车工业、化工、电子及航空工业。

随着热塑树脂基复合材科学技术的不断成熟以及可回收用的发展，该品种的复会材料发展较快，欧美发达国家热热塑性复合材料已占到树基复合材料总量的30%以上。

1.在汽车外饰件上的应用

汽车外饰主要指汽车前后保险杠、汽车车身裙板、进气格栅、散热器面罩、外侧围、扰流板、防擦条、车门外开手柄、前后风挡玻璃等等。

在以往汽車外饰中经常使用的材料一般是热固性材料，这种材料的废弃件和边角余料经常是通过掩埋或者焚烧进行处理的，这样的处理方式会造成环境的污染问题。但是使用热塑性材料则不会出现些类似问题，热塑新材料不仅可以进行循环利用，还具有密度低、成本低、生产效率高等特点。在生产中使用这一材料代替金属材料或者是热固性材料可以实现轻量化的设计和生产，所以这种材料在汽车中的使用范围越来越广。

在过去的一段时间内，没有使用热塑性材料是因为其无法进行喷涂，而且表面的质量较差，使其无法再外饰件中广泛使用。但是经过新兴技术的不断研发，使其在外饰件中的使用成为可能，而且逐渐成为热门。

戴姆勒福莱纳车型的挡泥板和保险杠采用了30%长玻纤增强PP材料，解放J6的保险杠支架采用了40%长玻纤增强PP材料。

2.在汽车内饰件上的应用

汽车内饰系统是汽车车身的重要组成部分，而且内饰系统的设计工作量占到车造型设计工作量的60%以上，远超过汽车外形，是车身最重要的部分之一。

汽车内饰主要包括以下子系统：仪表板系统、副仪表板系统、门内护板系统、

顶棚系统、座椅系统、立柱护板系统、其余驾驶室内装件系统、驾驶室空气循环系统、行李箱内装件系统、发动机舱内装件系统、地毯、安全带、安全气囊、方向盘，以及车内照明、车内声学系统等等。热塑性复合材料被用于仪表板骨架，曼TGA/TGX重卡软质仪表板骨架采用30%长玻纤增强PP 。

3.在发动机上的应用

1）气缸盖罩。

第一个且最基本的功能是遮盖并密封气缸盖，将机油保持在内部，同时将污垢和湿气等污染物隔绝于外。这听起来似乎简单，但通常是最难做好的一个方面。气缸盖罩的第二个功能是将机油与空气隔离。在发动机的运转过程中会形成油雾。气缸盖罩较冷的内表面会聚集油雾，使机油冷凝并向下流回机油壳。气缸盖罩还肩负曲轴箱通风的责任。当活塞在气缸中运动时，发动机内部会集聚压力。如果置之不理，此压力会使各个密封件泄漏，导致发动机效率降低。为了避免这种情况，用一个管子连接气缸盖罩和进气道，以便燃烧通风空气。该管可以使用带槽软管接头、螺纹管接头或快换接头来连接。

气缸罩盖必须满足结构强度、密封性以及定期拆装的要求，过去一般采用铁或铝制造。其以塑代钢设计，是20世纪80年代初在北美最先开始的，一般采用玻璃纤维（30%一50%）和矿物填料混合增强的PA6或PA66材料，PA 66或PA6气缸罩盖同金属罩盖相比可减轻50%的质量，降低约30%的成本。

2）油底壳。

油底壳是封闭曲轴箱作为贮油槽的外壳，防止杂质进入，并收集和储存由柴油机各摩擦表面流回的润滑油，散去部分热量，防止润滑油氧化。早期的塑料油底壳主要为SMC复合材料（玻璃钢），特点是刚度高、外观效果好、产品收缩率低，缺点是密度较高、降重效果一般、材料回收困难。目前塑料油底壳的主流材料是玻纤增强尼龙材料，除了降重效果和可回收性

比SM C复合材料好以外，其还具有造型容易、质量轻、成本低等优点。

4.结束语

塑料在汽车中的应用范围正在由内外饰件向结构件扩展，今后的重点发展方向是开发结构件用的增强塑料复合材料。

参考文献

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[2] 于勤勤、季伟等.热塑性复合材料在重型汽车上的应用研究[J].重型汽车.2018，02

[3] 尚洋、王晓靖.热塑性复合材料在汽车外饰件上的具体应用分析[J].时代汽车.2017，09

[4] 王泽庆、朱熠.热塑性复合材料在商用车上的开发应用[J].汽车工艺与材料. 2017（5）