汽车中的化学

成本偏高
需要加昂贵的润滑油
扬长避短 B
一分为二
A
C
技术更新
低碳经济
人与自然的和谐 共处
E
D
科学是双刃剑
三、汽车外壳材料
车身材料大致可分为二大类： 金属材料：钢板、铸铁等重金属材料，铝、镁、钛等
轻金属及其合金、泡沫金属等材料
非金属材料：工程塑料、纤维、树脂、玻璃、橡胶、 非金属泡沫材料、非金属复合材料等
不发霉、不怕虫蛀、不缩水。
涤纶缎带
锦纶绳
腈纶地毯
3
尼龙有何结构特点？决定其具有何种性质？
nHOOC(CH2)4COOH+nH2N(CH2)6NH2→ 己二酸 己二胺 HO-[OC(CH2)4COHN(CH2)6NH]n-H+(2n-1)H2O 尼龙-66（聚己二酰己二胺）
尼龙-66分子中的亚甲基呈锯齿状平面排列，酰 胺基取反式平面结构，相邻的分子以氢键连成平 面的片状。
会吸附空气中的水分子，造成更严重的锈蚀。为了防
止这种电化学腐蚀从空腔内部发生，技术人员发明了 空腔封蜡法。将上过漆的车身加热到80至100度，这
低辛烷值 汽油
?
+
四乙基铅
四乙基铅破坏生成的过氧化物，但会生成硬质的PbO颗粒， 它会沉积在燃烧室，因而要同时加入一定量的导出剂溴乙烷 （或二溴乙烷），使PbO 转化为PbBr2。
造成 环境污染
?
+
甲基叔丁基醚
甲基叔丁基醚有很高的辛烷值, 无毒, 掺入汽油后还可以改善 汽油的馏程, 特别是50%的馏出温度, 并能减少汽车废气中的
1.是热固性聚合物，影响气囊回收利用。
2.高温下会分解出盐酸、氯气、聚氯联苯
等付产品，易腐蚀和分解尼龙，腐蚀金属
部件。
3.臵于温度循环、臭氧及其它氧化介质中
时易老化。
硅酮的优点
它具有高的环境稳定性。
化学性质不活泼，不影响织物的性能。
硅酮具有良好的耐磨性。
硅酮涂层具有低摩擦系数及良好的短
《化学与社会生活》课程
（化学师范四年级学生选修课）
扬州大学化学化工学院 吕 琳
你知道吗
中国1903年才有
第一辆小汽车，从 美国进口 。
1928 年在沈阳成功
仿造了美国万国牌载
重汽车，1 年中装出 10 辆。
美国第一，日本
第二，中国第三 。
你对汽车的哪些方面感兴趣呢？
学习方法 1.人们常常将现实 生活中的事件抽象 成学科问题加以深 入解决； 2.善于观察和思考， 你就能常常发现问 题。
碳 原 子 数 越 多， 抗 爆 性 能 越 差
汽油辛烷值的确定
纯正庚烷的辛烷值为0
纯异辛烷（2，2，4-三甲 基戊烷的辛烷值为100）
92号汽油 辛烷值为92,其抗 爆性能相当于92%异 辛烷和8%正庚烷的 混合物的抗爆性能。
95号汽油 辛烷值为95,其抗 爆性能相当于95%异 辛烷和5%正庚烷的 混合物的抗爆性能。
《汽车中的化学》
Chenistry in Car
主要内容
安全第一—安全气囊的原理 能量源泉—车用汽油的奥秘 身躯支撑—汽车中的材料 外壳保护—车用油漆和镀膜
一、安全气囊的原理
气囊系统
(ECU) 点火器
传感器
系统结构
气体 发生器 气囊
3 1
气囊中气体是如何产生的？
叠氮化钠分解
NaN3→Na+N2
氯丁橡胶
具有较强的抗阻燃性。
增加织物的滑动性，使气囊便于展开。
滑石粉
3 4
为何现在用硅酮取代了氯丁橡胶？
第一代：氯丁橡胶 第二代：硅酮
交流讨论
氯丁橡胶涂层有何缺陷？硅酮涂层有何优点？
请从其组成和结构上加以讨论。
硅酮俗称硅油，化学式为：
(CH3)3SiO(CH3)2SiOSi(CH3)3
氯丁橡胶的缺点
中，它们干扰血红素的合成、侵袭红细 胞，引起贫血；损害神经系统，严重时
损害脑细胞，引起脑损伤。当儿童血中
铅浓度达0.6-0.8ppm时，会影响儿童的 生长和智力发育，甚至出现痴呆症状。
铅还能透过母体进入胎盘，危及胎儿。
开发清洁能源 B
能源高效利用
A
C 追求绿色GDP
低碳经济
D
观念的转变
E
技术和制度创新
你知道吗
• 燃烧性能好，不会产生爆震及早燃现象； • 良好的蒸发性能和可靠的燃料供给性； • 在储存和输送中抗氧化性能好，生成胶质的倾向小； • 对发动机没有腐蚀和磨损作用。
？
3
汽油也像食品一样具有保质期吗？
汽油变质的原因 汽油中含有大量的不饱
和烃, 特别是含有二烯烃,
在汽油储存和使用时, 这些
钢铁的热处理技术
运用钢材因加热与冷却过程不同而得到不同内部结构的变 化规律来改变钢材的机械性能 机理：在加热或冷却过程中发生同素异构转变现象
退火 缓慢加热，保温，随炉缓慢冷却降低硬度消除内应力
正火 退火的特殊形式，在空气中冷却，硬度比退火大 淬火 加热到一定温度以上，保温，在水、盐水、油介质中
快速冷却，提高硬度
加醇汽油
5%-20%
甲醇汽油
甲醇
燃料添加剂
汽油
煤炭
化肥、制药副产品
4 3
加醇汽油会影响汽油质量吗？
组间辩论
甲醇汽油是否会对车油和汽车产生影响？
规则
第一组、第三组为正方；第二组和第四组 为反方。 第一阶段：进行组内讨论，并确定两位发 言人。 第二阶段双方的一位发言人呈现组内观点， 另一位代表进行补充。
CO 和NOX 的含量, 减轻环境污染。
2 3
不同标号的汽油是否可以换用？
压缩比
发动机气缸的 燃烧室容积与总 容积之比。
压缩比高低
压缩比高，动力性
好、热效率高，加 速性、最高车速等 会相应提高。
压缩比匹配
应根据发动机的 压缩比选用汽油， 压缩比高的车辆 应该选用高标号 汽油。
汽油选择
压缩比7.5～8.0：90 压缩比8.0～8.5：92 压缩比8.5～9.5：95 压缩比9.5～10：97
电磁屏蔽能力强、尺寸稳定性好。常用于车门。
随着压铸技术的进步，现已可以制造出形状复
杂的薄壁镁合金车身零件，如前、后挡板、仪
表盘、方向盘等
交流讨论
采用“移植”的科学方法，说明泡沫合金
的生产原理。
泡沫合金
将纯铝或铝合金粉末（99%）与氢化钛粉末（1%）混
和，臵于密闭耐压容器内加压（20kpa），压成无孔隙
代表汽油 的抗爆性 能，标号 即为汽油 的辛烷值
？
汽油正常燃烧，火焰传播 速度约为30-70m· s-1。
混合气燃烧2/3-3/4时，混合气 中产生了高度密集的过氧化物
过氧化物分解,出现许多燃烧中心， 燃烧速率猛增(800-1000m· s-1) 。
抗爆性能
高度分支异构烷烃和芳香烃
环烷烃、烯烃
正构烷烃
一氧化碳
汽车尾气中一氧化碳的含量最高，
它可经呼吸道进入肺泡，被血液吸
收，与血红蛋白相结合，形成碳氧 血红蛋白，降低血液的载氧能力，
削弱血液对人体组织的供氧量，导
致组织缺氧，从而引起头痛等症状， 重者窒息死亡。
一氧化碳气体监测器
碳氢化合物
汽车尾气中的碳氢化合物有200多
种，其中C2H4在大气中的浓度达
氧化物的3倍。氮氧化合物进入肺
泡后，能形成亚硝酸和硝酸，对 肺组织产生剧烈的刺激作用，增 加肺毛细管的通透性，最后造成 肺气肿。亚硝酸盐则与血红蛋白 结合，形成高铁血红蛋白，引起 组织缺氧。
光化学烟雾
对健康的危害主要表现为刺
激眼睛，引起红眼病；刺激
鼻、咽喉、气管和肺部，引 起慢性呼吸系统疾病。光化
学烟雾能使树木枯死，农作
物大量减产；能降低大气的 能见度，妨碍交通。
二氧化硫和悬浮颗粒物
汽车尾气中的二氧化硫和悬浮颗 粒物，会增加慢性呼吸道疾病的 发病率，损害肺功能。二氧化硫 在大气中含量过高时，会随降水 形成“酸雨”。
铅化合物
汽车尾气中的铅化合物可随呼吸进入血
液，并迅速地蓄积到人体的骨骼和牙齿
0.5ppm（十万分之一）时，能使 一些植物发育异常。汽车尾气中还 发现有32种多环芳烃，包括3,4-苯 并芘等致癌物质。当苯并芘在空气 中的浓度达到0.012ug/m3时，居民 中得肺癌的人数会明显增加。离公 路越近，公路上汽车流量越大，肺
乙烯
癌死亡率越高。
氮氧化物
汽车尾气中的氮氧化合物含量较 少，但毒性很大，其毒性是含硫
不饱和烃与空气中的氧作
用, 很容易氧化成胶质。
交流讨论
为防止汽油变质，可采用哪些措施？
防止汽油变质
可将汽油进行加氢精制 添加少量抗氧化剂, 如叔丁基-4-羟基 苯甲醚 等。 储存时应保持低温、避光和密闭隔 氧。 ……
车友论坛
经常看到大家说汽油有腐蚀性,油脂类的 物质怎么可能会腐蚀东西,又不是强酸强碱。 还有种说法用汽油洗完零件后要立即上 油,否则锈蚀很快,谁能给讲讲原因,弄的汽 油都不敢用了。
• 汽车车身外壳绝大部分是金属材料，主要采用 钢 板
热轧钢板
冷轧钢板
热轧钢板
800℃以上的高温Hale Waihona Puke Baidu轧制的，它的厚 度一般在 1.6到8 mm之间
冷轧钢板
由热轧钢板经过酸洗后冷轧变薄并经过 退火处理得到的，因为滚轧的关系，内 部结构变硬，故而实施退火处理使它软 化。他的厚度精度高，厚度为0.4到 1.4mm。表面质量好，并且具有良好的 可压缩性。
聚酰胺纤维商品名为尼
龙，也叫锦纶。
尼龙织物的特点是强度
聚酰胺纤维 的优点
大，弹性好，耐磨性好。
尼龙主要用于制作鱼网、 降落伞、宇航飞行服、弹 力袜、混纺衣料等。
气体温度高达1000℃。 长时间放臵，尼龙会粘 接。
聚酰胺纤维 用作气囊面 临的挑战
织物材料
涂层材料
尼龙
？
涂层物质应具备的性质 化学性质稳定。
的金属基体，再放入模子内锻压成金属薄板进行加热升 温（温度控制在660～700℃），当温度升至铝的熔点以
上（约660℃）时，金属薄板内的氢化钛即会分解释放
出游离氢，冷却后金属内部出现无数小气泡空洞，这就 是泡沫合金。这种材料导电、传热、隔音、绝热、可塑 性好、密度小，其强度比泡沫塑料高千倍，不仅能用作 装饰、建筑材料，还可制作热交换器和高级包装材料。 目前用泡沫合金制成的零部件有发动机罩、行李箱盖等。
热渗铝防腐
将钢材经过一定的化学热处理方法，在钢 材表面生成铝与铁的固溶合金层。经过处理
的渗铝钢，表面合金层致密、牢固，有良好
的耐腐蚀、耐高温和耐磨性能。
空腔蜡封防腐
汽车车身中有许多的空腔，这对于增加车身强度和 减小车身重量非常重要，在普通的防锈涂装过程中， 这些空腔是没法处理到的，一旦生锈，产生的氧化铁
时热阻力。 带有硅酮涂层的气囊可循环使用。
你知道吗
对前排乘员进行保护的气囊，装在仪
表板内，防止乘员与仪表板、前挡风玻 璃发生碰撞。
你知道吗
对后排乘员进行保护的气囊，一般安装在 前排座椅的靠背上后部或头枕内部，或车门 上，防止乘员与前排座椅发生碰撞。
二、车用汽油
1 3
汽油的商品标号代表何种含义？
汽油中除烃类以外往往还包括硫及含硫化
合物、酸性和碱性物质, 这些都对金属有腐
蚀作用。 汽油中的水溶性酸或碱, 都是在工厂用硫酸 精制和碱中和后, 因为水洗过程操作不良而留 在汽油里的。
汽油在燃烧的同时，给我们的环境带来了
越来越严重的影响
汽车尾气污染物
一氧化碳、碳氢化合物、氮 氧化合物、二氧化硫、烟尘 微粒（某些重金属化合物、 铅化合物、黑烟及油雾）、 臭气（甲醛等）。
回火 淬火后再加热，保温，冷却，降低淬火钢件中内应力 提高塑性韧性
现在我们都用高 强度钢板啦！
铝合金在车身的应用
与钢板相比，铝合 金具有密度小、强 度高、耐锈蚀、热
稳定性好、易成形、
可回再生等优点
镁合金
镁的密度为1.8g/cm3仅为钢材密度的35%铝 材密度的66%。此外它的强度高、导热性好、
硝酸钾分解
KNO3+ SiO2→K2SiO3+N2
为何常温下较稳定、点火条件下 易分解？其结构特点是什么？
∏34
叠氮化钠为无色六方形离子晶体 ，常态下稳定， 但晶格能较低，受撞击时仍发生爆炸，生成氮气。
2 3
哪些材料适合制备安全气囊？
涤纶、锦纶、腈纶、丙纶、维纶和氯纶
优点：强度高、弹性好、耐磨、耐化学腐蚀、
第三阶段，双方就对方的观点进行质疑辩 论，所有同学均可发言
加醇汽油
生物质能与汽油兼容
减少CO、NOx的排放
提高辛烷值
减低成本
甲醇毒性大 对油箱、油路有很大的伤害 其实成本并不低
……
甲醇可被氧化成甲醛等
甲醇的毒性
甲醇燃烧为淡蓝色火焰 甲醇的溶解性很强
甲醇的腐蚀性
对金属和合金有腐蚀性 甲醇的热值低
汽车外壳材料的防腐处理 镀 锌 防 腐
热 渗 铝 防 腐 空 腔 封 蜡 防 腐
镀锌防腐
在熔融或通电条件下，铁基体与最外面的 纯锌层之间形成铁-锌合金的过程，当锌在固 熔体中达到饱和后，锌铁两种元素原子相互
扩散，扩散到(或叫渗入)铁基体中的锌原子在
基体晶格中迁移，逐渐与铁形成合金，在表
面形成耐腐蚀性良好的薄膜，达到防腐效果。