一、汽车产业用材料的来日进展方位
“十二五”期间,我国汽车产业超高速进展,产销量跃居全国第一。来自华夏汽车产业协会统计显示,年我国临盆汽车.7万辆,连年增加22%,贩卖汽车.9万辆,连年增加.7%。根据汽车“十二五”布局,到年将孕育万辆产能。从暂时各企业已暴显现的产能范围到年,我国汽车理论产能将抵达万辆。
我国汽车产业来日进展将由探索产能产量和范围,将逐步改变成愈加注意原料和程度。轻量化、绿色环保、安适平安,将成为我国汽车用材料来日进展的三大主旨。
据相关质料统计,暂时我国一辆轿车,PU平衡用量为15~20kg。年我国汽车产业PU花费量30万t左右。PU材料在轿车上运用,是权衡轿车原料一个重大标识之一。西欧高等轿车,PU用量25~30kg。
年我国PU产物花费量达万t,年花费量达万t。年花费MDI万t,TDI万t,聚醚多元醇万t,我国PU资产倏地进展。为我国汽车产业高速进展建造了须要前提。
汽车产业用的PU材料成品,重要包罗软质、硬质、半硬质、泡沫塑料、PU弹性体(含CPU、TPU微孔弹性体)、胶粘剂、密封剂和涂料等(见表1)。二、PU是完成汽车材料轻量化的关键材料
PU泡沫在汽车内饰件上的运用:年我国汽车内饰件PU软泡用量为15.2万t,PU硬泡用量为6.7万t。重要用于汽车仪容盘、座垫、靠背、头枕、车门、扶手、方位盘总成、汽车顶棚、门内板和密封件等部位。消沉PU泡沫密度是完成汽车内饰件轻量化的一条重大技巧道路。暂时国内重要采纳的技巧道路:采纳高固含量、低粘度POP(接枝聚醚)和高官能度、高活性聚醚等技巧道路。
RIM(反响打针成型)、RRIM(加紧反响打针成型)和SRIM(构造型反响打针成型)PU成品在汽车完成轻量化上的运用:RIM、RRIM和SRIM在西欧
表1汽车聚氨酯成品一览表
汽车产业上已获得遍及运用,重要用于保障杠、方位盘、车身壁板、带动机罩、行囊箱盖、散热器格栅、档泥板、扰流板等。RRIM成品的分量惟独钢的一半,是完成汽车轻量化的一个重大道路。暂时国内汽车产业RIM等技巧,与西欧比拟在用量和原料上尚存在必然差异,有待进一步加紧开辟。
PU材料是汽车完成塑料化的最有进展出路的重大材料。暂时全国汽车(主借使轿车和新动力汽车)的进展方位是轻量化。轻量化是升高燃油焚烧效率和消沉汽车尾气排放,也是完成汽车节能减排的重大技巧举措。而汽车材料的塑料化,以塑代钢,是汽车轻量化的进展势必趋向和重大技巧道路。不同材料的汽车零部件,耗能不同。
以临盆分量类似(克)的零部件为例,采纳塑料件所耗动力折合汽油3.9~4.5kg,若采纳铝或钢,所耗动力折合汽油5.3~6.8kg。统计显示,汽车自重每增加10%,燃油损耗可消沉6%~8%。
暂时技巧发财国度轿车平衡塑料用量kg/辆,德国轿车平衡塑料用量kg。我国轿车平衡塑料用量80~kg/辆,奥迪A2型汽车用量为kg。到年,技巧发财国度轿车平衡塑料用量将抵达kg/辆以上。BASF制造了全PU车身跑车,其最高时速可达km。采纳了RRIM技巧,该PU车身是一种碳纤维加紧微孔PU弹性体复合材料。三、TPU及其复合材料是汽车完成塑料化的重大质料之一
暂时在轿车中运用的塑料件材料主借使PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙烯)、PU和PA(尼龙)四种材料。汽车塑料件的进展方位是不休推出性价比崇高、并可回收复活的材料。而热塑性聚氨酯弹性体(TPU)材料可表现其特殊的上风。TPU已被用于汽车车体的多种构件,包罗TPU塑料合金,如TPU与PP、PVC、PA等塑料孕育性价比崇高的复合材料,可在汽车产业中表现远大影响。TPU橡胶复合材料:TPU与多种橡胶孕育的复合材料在汽车产业中具备重大用处。
(1)TPU/PP(聚丙烯)塑料合金
暂时国表里正在开辟针对汽车TPU-PP玻纤(包罗长纤和短纤)的加紧橡塑复合构造材料,此种材料具备质轻、性价比崇高、可回收等好处,可望能遍及用于汽车表里饰件,如保障杠及其支架,车上各样支架和构造框架等,一旦开辟胜利,则TPU在汽车上的运用将大幅增大。
(2)TPU/PC(聚碳酸酯)塑料合金
TPU/PC共搀和金可改良PC的韧性、应力开裂性、断口敏锐性、耐溶剂、耐化学品行,同时可消沉PC的成型加工温度,在汽车产业张大了其运用范畴。
(3)TPU/PVC塑料合金
TPU/PVC合金可显然升高PVC伸长率(可代替有毒的DOP增塑剂)张大了PVC运用畛域。比来报道反响性共混技巧制备TPU/PVC合金。首先将PVC消融在TPU的质料二元醇中,随后插足异氰酸酯举办原位齐集,孕育TPU/PVC合金,本能优于普遍的TPU/PVC共搀和金,在汽车畛域,张大了运用范畴。
(4)TPU/PA6(尼龙6)塑料合金
尼龙6是尼龙中性价比最优、用处最广的工程塑料。PA6具备强度高、耐侵蚀、耐油和自光滑性崇高等特色,但存在冲锋韧性不高、吸湿性较大缺陷。因此束缚了其运用畛域。TPU弹性体具备高强度、高弹性、高耐磨性等特色,但存在耐温性不高的缺陷。开辟TPU/PA6工程塑料归纳了上述两种材料的好处,降服其缺陷,将是一种新式高本能复合材料。在汽车产业具备遍及的运用价格。
TPU塑料合金和TPU橡胶复合材料均具备可回收再欺诈好处,暂时我国已有0多万辆废旧车辆,每年将有0万辆旧车需举办改进和做废。西欧先进国度对汽车产业用塑料件明晰提议了可回收率目标和可欺诈率,请求汽车塑料可回收率抵达95%以上、可欺诈率抵达90%以上。我国发改委、科技部、环保局联结制订了汽车部件回收欺诈技巧策略“到年我国汽车可回收率请求抵达95%以上、可欺诈率抵达85%”。TPU是一种可回收的热塑性弹性体,然而暂时TPU在我国汽车产业上的年花费量惟独3万t左右,TPU塑料合金等复合材料无疑给新式TPU弹性体材料在汽车上的运用供给了新的庞大商场机会。四、PU绿色环保材料是汽车用材料进展势必趋向
(一)开辟低VOCPU泡沫塑料
汽车车内VOC(有机蒸发物)含量已成为花费者对其产物认知度的重大评估目标;
车内PU泡沫材料、PU胶粘剂、PU涂料、PU合成革等中VOC蒸发物是影响车内空气原料的重要成分;
协商和把持PU材估中无益性气体和蒸发性题目以及灵验防备举措对车内处境改良,对我国汽车产业进展均具备重疏忽义;
汽车内饰件用PU泡沫塑料VOC重要泉源:聚醚多元醇(主借使POP)、催化剂、匀泡剂(不乱剂)、异氰酸酯中蒸发性有机物包罗芬芳族化合物(甲苯、苯乙烯)和有机胺类化合物等;
开辟高固、低蒸发性POP、有机胺反响性催化剂、低蒸发性匀泡剂等。上海运用技巧学院正在与武汉兴桥高分子新材料科技公司等单元合营,开辟一种车内VOC空气净化器,对升高车内空气原料具备显然功效。
(二)踊跃开产生物资植物油基多元醇绿色技巧
植物油是可复活资本,欺诈如大豆油、蓖麻油、棕榈油等植物油为质料,可开辟响应的植物油多元醇,以代替石化门路的聚醚多元醇。生物基PU泡沫轮回欺诈率、有机物蒸发以及CO2排放量均优于火油基PU泡沫,是一种绿色环保质料。美国重心开辟大豆油基植物油多元醇,美国福特汽车公司已胜利地开辟成了大豆油基PU泡沫,用于汽车座垫和座椅靠背。马来西亚欺诈本地资本,开辟出一系列棕榈油多元醇,遍及运用于PU硬泡畛域。日本丰田汽车公司已胜利开辟了蓖麻油基PU泡沫塑料座垫。
(三)踊跃开辟PU汽车绿色轮胎技巧
暂时寰球汽车轮胎绝大部份采纳橡胶轮胎。此种汽车轮胎在都会行驶时,由于与大地争持孕育洪量无益物资颗粒疏散于空气中,是孕育都会空气处境原料差的重大浑浊源。PU轮胎具备极其优秀的耐磨性(是自然橡胶的3~5倍,理论运用高达10倍左右),不含炭黑和白腊烃类无益物资,用于都会交通、势必极大改良都会空气原料。PU轮胎比橡胶轮胎还具备加工能耗低、节能减排和欺诈寿命长等上风。橡胶轮胎的重大质料是自然橡胶(NR),我国轮胎产业每年需NR~万t,占寰球产量50%,而自给率惟独13%~16%,洪量需出口NR,暂时NR价位已高达4万元/t以上。是以踊跃开辟PU轮胎已势在必行,已插足华夏PU产业协会“十二五”期间重心开辟目标。
华南理工大学采纳CPU技巧,胜利地开辟了PU-橡胶复合轮胎,已处于资产化阶段。上海运用技巧学院正踊跃开辟TPU轮胎,接待相关单元参与合营。
(四)车用水性PU胶粘剂进展前程广大
跟着环保规矩的健壮以及环保意识的不休加紧,溶剂型车用胶黏剂将会逐步被环保型胶粘剂,如水基胶黏剂所庖代。特为是水基汽车内饰胶的推行运用已势在必行。水基内饰胶重要用于粘合汽车顶棚、地板、地毯、仪容板、门板等内饰件。暂时,日本汽车内饰胶所有抵达水性化,美国为60%,我国仅为20%。在水性汽车内饰胶中,PU胶为重要种类。我国水性PU内饰胶技巧已日益老练,应踊跃推行在汽车畛域中运用。
其它,跟着汽车轻量化,塑料件用量不休增多,环保型无溶剂PU构造胶黏剂在汽车畛域中运用进展前程广大,如玻纤加紧塑料(FRP)和片状模塑复合材料(SMC)暂时在西欧、日本已被遍及用于汽车车身面板、顶棚、座舱顶盖等。FRP和SMC不能欺诈保守焊接技巧,与车身构架组装,务必采纳粘结技巧。无溶剂PU胶黏剂是个中重大种类。
(五)车用水性PU涂料进展前程敞亮
水性PU柔感涂料是一种低VOC涂料,比保守溶剂型涂料VOC蒸发物低10倍以上。跟着汽车轻量化,塑料件运用不休张大,处境交情型绿色水性PU柔性材料是来日汽车塑料件涂料进展方位。
(六)PU合成革在汽车内饰上运用前程广大
PU合成革与真表面比,具备枯燥、手感软和、耐磨性好、抗扯破强度高、成品色牢度好等好处,并降服了真皮资本日益告急、处境浑浊严峻的题目,切合汽车内饰件绿色环保请求。特为是PU超纤仿鹿皮绒具备表面华丽、质感软和、温存光彩和耐用性好等好处,使汽车内饰件有了居室感到,已获得汽车临盆商的喜爱,成为高等汽车弗成缺乏的高等内饰环保材料。
五、PU材料安适平安是其重大进展方位
(一)升高汽车安适性是PU汽车内饰件重大进展方位
汽车上座垫、靠背、头枕是聚氨酯泡沫塑料在汽车上用量很大的部位,也是人们乘坐安适性最敏锐的处所,因此对产物的本能请求也很严厉。暂时,国内汽车用的聚氨酯泡沫座垫大多为均一密度的冷熟化产物。近几年进展起来的新式汽车座垫采纳的是双硬度或多硬度泡沫,这类双硬度座垫的临盆既能够采纳聚醚多元醇和异氰酸酯经过双头或多头搀和头注入模具来完成,也能够采纳全MDI冷模塑工艺,经过改革异氰酸酯指数来精确把持座垫不同部位的硬度——座垫中部软和、双侧较硬。软泡沫给人以安适感,双侧健壮部份供给支持本能,当汽车高速行驶或转弯时,有助于坚持驾驶员和搭客的体魄不乱,升高乘坐的平安性。武汉兴桥高分子科技有限公司已采纳多组分搀和技巧临盆出双硬度和多硬度泡沫,技巧程度在国内居于赶上身分。
(二)微孔PU用做汽车底板减振垫
微孔聚氨酯泡沫塑料希望在大多半车体中代替橡胶材料用做车身底板减震垫。北美汽车制造厂正在勉力使汽车愈加肃静和安适。减震垫安设在车的底盘上,用于隔绝车体与框架,以改良搭车及驾驶原料。微孔聚氨酯是特殊的隔音、消振(NVH)的改进材料。
微孔聚氨酯做为橡胶车体装置的代替品,具备比赛性的价钱,能灵验地改良减震本能、伸长材料本能坚持工夫、增加原料,并且改良了组装工艺。欺诈微孔聚氨酯的另一个好处是,经过改革材料密度,可便利地使车身底盘防震胶垫最好化,而不是像保守工艺那样务必经过改革材料临盆配方或产物几多形态来调换。后者需制做底细,成本高且费时。
(三)微孔PU弹性体辅佐弹簧减震器
轿车的前、后自力吊挂减振器用辅佐弹簧,由圆柱状塔形微孔聚氨酯弹性体(微发泡型)制成,采纳此种弹簧系统对升高车辆本能有分外显然的功效。弹簧的拉伸强度~20N/mm、伸长率%、扯破强度8N/mm。弹簧收缩应力激昂很少,直到形变抵达35%左右时应力才显然激昂,此时形变则快捷增多濒临最大值,餍足了汽车情势不乱性和乘坐安适性的请求,大大升高了减振器的欺诈寿命。有的车辆采纳空气弹簧与微孔聚氨酯弹性体弹簧合营欺诈,以削减计划体积、升高车辆的行驶不乱性。车用微孔聚氨酯弹性体按其所用二异氰酸酯的类别有NDI型和MDI型两种,其重要差别在于它们的动态本能和静态本能。暂时高出90%的高等华丽轿车都采纳微孔聚氨酯减振缓冲块,与橡胶减振缓冲块比拟,它具备分外高的可收缩性、变形能耐和崇高的力学本能以及超过的耐动态疲惫性。
(四)PU保障杠
保障杠安设于车前、车后,碰撞时起到缓冲、增加损伤的影响,所用材料请求既具备刚性又具备弹性。比年来,发端呈现采纳微孔聚氨酯弹性体系做的新式悬架构造保障杠,由于微孔弹性体硬度低、收缩率高,经过变形能够汲取80%的冲锋能量,其它的冲锋能量可转变究竟架上,这类保障杠具备质轻、平安、不乱、消音的工效。由于欺诈聚氨酯材料制造价钱较贵,是以,在欧、美、日和我国。将它用做高等轿车的保障杠。
(五)PU平安气囊
在汽车上安设平安气囊是当代汽车产业进展的势必趋向,对守护驾驶员的性命平安有注意大影响。平安气囊务必具备必然的强度,能够承担高速的冲锋,还请求有较好的低暖和韧性,是以恰当采纳聚氨酯材料来制做,气囊的皮层采用聚氨酯弹性体,后背衬以聚氨酯泡沫,其它也能够欺诈自结皮聚氨酯泡沫塑料.每个平安气囊的材料用量为~g。
(六)PU降噪技巧
跟着汽车产业的进展,汽车做为一种代步器械,人们不但对其本能提议了高请求,并且对其乘坐安适性也提议了越来越高的请求,车内的噪声程度是呈现其安适性的一项重大目标。为了升高车辆的安适性,全国各大汽车公司都对车内噪声程度制订了严厉的把持准则,将车内噪声的把持做为重大的协商方位。分外是轿车,车内噪声境况更是权衡轿车品位的准则之一,汽车的疏通噪声程度直接反响了整车原料程度。
由于聚氨酯发泡材料具备多孔吸声材料的内部构造,即具备很多轻微的空隙和连结的气泡,由于材料自己的内争持和材料小孔中的空气与孔壁间的争持,使声波能量遭到很大的汲取并衰减,这类吸声材料能灵验地汲取入射到它上头的声能,这就使它具备优秀的高频吸声本能。由于争持和粘滞力的影响,使相当一部份声能转折为热能,进而使声波衰减,反射声削弱抵达吸声的宗旨;其次,小孔中的空气和孔壁与纤维之问的热相易引发的热损失,也使声能衰减。
(七)无卤阻燃PU内饰件
汽车内饰用PU泡沫塑料的阻燃本能也是权衡汽车平安本能的一个重大目标。此种阻燃材料需采纳无卤阻燃技巧,暂时在国表里一些高等轿车中已获得运用。
六、论断
我国PU资产的倏地进展,为我国汽车产业超高速进展建造了须要前提。反之,我国汽车产业将极大拉动我国PU资产的倏地进展。
1.我国汽车产业已是寰球最大制造和花费大国,但不是制造强国。我国汽车产业来日进展将由探索产能、产量和范围逐步改变成愈加注意原料和程度。
2.汽车轻量化、绿色环保和安适平安,将成为我国汽车产业用材料来日进展方位。
3.PU材料是完成汽车轻量化和塑料化的关键材料。
4.TPU塑料合金和TPU复合材料将是汽车完成塑料化的重大技巧道路。
5.汽车内饰件PU材料、PU泡沫塑料、PU胶黏剂、PU涂料和PU合成革务必走绿色环保进展之路。
6.PU汽车轮胎和生物资植物油多元醇,是汽车PU绿色材料,具备庞大的进展性命力。
7.PU材料包罗内饰件(座椅、靠背头枕)、微孔PU弹性体减振垫、减震弹簧、保障杠、平安气囊和PU降噪技巧、PU阻燃材料是完成汽车安适平安的重大技巧道路和进展方位。
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