高分子材料在汽车领域的应用及发展

高分子材料在汽车领域的应用及发展

摘要：分析汽车工程材料的现状与发展趋势；结构材料中传统钢铁材料所占比例将逐步下降，在性能可靠的的条件下，将尽可能多地采用复合材料等轻型、新型材料取代传统材料。大量新材料，如高分子材料、复合材料等的迅速发展，为现代汽车的发展提供了必要的条件。

关键词：汽车工程材料；现状分析；高分子材料；化学性能；发展趋势

随着社会的进步，人民的生活水平越来越高，汽车越来越多的进入了人们的生活。据不完全统计，仅2009 年一年我国的汽车销售总量就超过了1300 万辆。这就促使汽车制造厂家不断改进制造技术和材料，在安全性、节能性、美观性等多个方面作出新的调整。现代汽车制造材料的构成，发生了较大的变化，高密度材料的使用比例下降，低密度材料如高分子材料有较大幅度的增加。

本文主要结合一些材料谈以下高分子材料在汽车上的应用和发展：

一、我国汽车塑料制品发展现状；汽车塑料制品，按其使用部位可分为内饰件、外装件、机能结构件等。我国汽车材料是伴随着汽车工业的发展而发展起来的，近年先后开发出一批轿车国产化急需的非金属材料，促进了国产汽车材料的技术进步。但同美、日、德等发达国家相比，我国汽车工业整体技术水平还比较落后，汽车材料领域的差距更大，有些高端产品仍要从国外进口，国内汽车材料领域的现状还不能满足我国汽车工业的发展需要。近年来我国大力开展汽车软饰化工作，汽车上塑料用量明显增加。

我国汽车中塑料件在各使用部位所占的百分比

车型内饰件（％）外装件（％）机能结构件（％）

天津 TJ133 52.3 1.5 46.2

南京 NJ131 57.6 8.2 34.2

国外小轿车40.9 34.5 24.6

如图为福特公司CFRP实验车中复合纤维材料的结构图：

二、汽车用塑料主要特点：

高分子汽车材料就其自身化学性质分析，在组成上，材料内部高分子链间的范德华力远远超过一般分子，赋予了高分子材料以强度，这就是高分子材料能作为结构材料使用的根本原因，而起这一特性，恰好符合汽车对于车体材料安全性的考虑。由于化学性质的特殊，高分子材料其化学上的可变性就决定了其强大的适应性，从而能够满足汽车行业对于多方面的不同要求。高分子汽车材料外在特点主要表现为重量轻、有良好的外观装饰效果、有多种实际应用功能、容易加工成型、节约能源，可持续利用等各方面，主要特点如下。

1、优点：⑴、重量轻；

子材料在汽车领域的应用及发展

高分子汽车材料最突出的优点之一就是具有轻质高强度的特性。由于各种塑

高分料的平均比重只有一般普通钢材的15-20%，也比一般木材轻。这一特点对高档

大型轿车尤其有突出的优点，可以减去大量的自重，更加合理的分配其动力。

在驾驶方面，汽车轻量化后加速性提高，车辆控制稳定性、噪音、振动方面也均

有改善。从碰撞安全性考虑，碰撞时惯性小，制动距离减小。此外车辆每减重

100 公斤，二氧化碳排放可减少约5 克/公里。

⑵、良好的加工性能；

高分子汽车材料具有非常好的加工性能。由于高分子汽车材料的可塑性和与

其它材料之间良好的兼容结合性能，可以利用不同的材料组分，借助于各种现

代化的成型加工机械，通过挤出、注塑、压延、模塑、吹塑等方法加工成具有各

种不同形状、不同性能、不同颜色的、不同功能的高分子汽车材料，如，直

接挤成管材、型材、板材，注射成有各种造型的制品、压延加工成薄膜等，

还可根据需要制成各种颜色、有夹层、中空、放嵌件等各种产品，还可根据要

求进行二次加工，如机械制品样的车削、冲切、裁剪、焊接、也可热熔、冷

锯、复合等。

⑶、优良的综合性能；

高分子汽车材料的另一个优点是具有多种功能，可而被用于特殊的场所。

大多数高分子材料除了具有可塑性外，还有众多优秀的理化性能。塑料具有良

好的绝缘性能、卓越的防腐蚀性能、耐老化性能、良好的耐磨和耐洗刷性能、

良好的防水性能和力学性能、良好的粘结结合性能，被加工成各种被加工成各

种要求多种性能和功能的汽车内外饰件。

⑷、优秀的装饰效果；

高分子汽车材料最突出的优点是装饰效果优秀。它可以被一次加工成具有复

杂造型和多种色彩的制品，有时还需印刷、贴膜、轧花、复层、着色，加工成具

有非常逼真的形象、花纹和图案，可以仿制天然木材、金属、动物皮的纹理，

还可以表面烫金、

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贴膜、镀银、镶嵌等⑸、节能和环保；

高分子汽车材料还有一个优点是能节约能源和促进环保。由于能替代大量的天然材料，就可以相应节约大量的资源，起保护森林和石材资源的作用，不破坏更多的生态环境，具有节能的社会价值和环保意义。同时，相应实验得出，汽车轻量化1% 油耗降低0.7%，这一点进一步体现了高分子汽车材料的经济性和相应的环境利益。由于塑料加工成型的方便性，制造高分子汽车需要的能源远远小于加工同等功能的天然材料，比如钢铁、动物皮等，可节约大量人工和能源。大多数汽车材料用的塑料是热塑性塑料，其废旧料能方便地回收，直接再制造，使高分子汽车材料走上可持续加工的清洁生产道路，有着极其积极的环保意义。

高分子汽车材料的特性还有很多，其中也有一些不如传统材料的地方，主要缺点

表现在它的刚性、耐热性和可燃烧性、耐老化性能、表面耐刻划性和抗冻性等。

2、缺点：

⑴、刚性差；

高分子建筑材料具有很好的可塑性，但它的刚性较差，因此不能将它用于要求有较大承载力的地方或作为主要的受力结构件，否则会因刚度不够引起失稳等破坏；另外，它的抗变形能力也不如天然材料加工的传统材料。

⑵、耐热性差；

耐高温性能差是高分子汽车材料的另一个主要缺点。大部分热塑性高分子汽车材料的工作温度都在摄氏80 度以下，该温度以上会成为粘流态或粘流过度态，常会发生热变形，使高分子材料不能维持原来的形状和结构，性能也会发生很大变化。

⑶、抗冻性能差；

很多塑料具有冷脆性，主要表现在塑料件在冬天时用时，受到冲击力特别容易引起冲击破坏，由于这一原因使很多塑料在低温环境下的应用受到了限制。