碳纖維增強微孔PU彈性體複合材料在汽車產業中的用量越來越大
根據中國聚氨酯(PU)工(gōng)業協會(huì)的最新(xīn)統計,截至8月,聚氨酯原料MDI(二(èr)苯基(jī)甲烷二異氰酸酯)的國內產能已經飆(biāo)升至302萬噸/年,但受全球經濟複雜多(duō)變及中國(guó)經濟增速放緩的影響,國內聚氨酯下遊需求增速同步放緩。MDI行業產能已進入全麵過剩時代。 聚氨酯的應用領域主要集中在家電、製革、製鞋、紡織等勞動密集型的製造業,這些行業由於匯率變化(huà)、勞動力成本上升(shēng)等原(yuán)因,需求開始下降,而近幾年,我國汽車工業快速發展,對聚氨酯的需求開始逐步上升。 輕量化時代(dài),節能和環保已成為汽車製造的主要課題。汽(qì)車設計師和工程師不(bú)斷探尋合適的新材(cái)料,在汽車上大量使用塑料零部件,而聚氨酯材料憑借在塑料材料中性能(néng)優異、品質良好等特點(diǎn),受到人們的普遍關注,同時使(shǐ)用量也在不斷加大,此外,隨著現(xiàn)代科技的發展,聚氨(ān)酯在汽車工業中的用途也越來越廣泛。 PU是實現汽車材料輕量化的關鍵材料 在應用於現代汽車的所有塑料中,聚氨酯的用量不僅是最大的,而且其應用範圍也是無與倫比的:從車箱到外部(bù)件,從(cóng)軟質到硬質,從(cóng)輕型(xíng)到致密型,一直到高強(qiáng)度的(de)玻纖增強製(zhì)品,隨處(chù)可見(jiàn)聚(jù)氨酯(zhǐ)的應用。包括汽車座椅、坐墊、頭枕、地(dì)墊(diàn)、儀表(biǎo)盤、遮(zhē)陽板、門板(bǎn)、頂棚襯(chèn)裏等內飾件,以及汽車塗(tú)料、天窗、輪胎、隔音降噪材料、密封材料等領域都要用到聚氨酯硬泡、半硬泡、軟泡、自結(jié)皮、聚氨酯彈性體、膠黏劑、聚氨酯塗料、合成革、水性(xìng)聚氨酯等產品。 汽車工業製品的需求量主要由銷售量決定(dìng),據汽車工業協會發布的銷量(liàng)數據顯示,2014年我國汽車銷量達(dá)到2349.19萬輛,同比增長6.86%。盡管全球範圍內汽車的銷售(shòu)量保持緩慢的增長,但在未來幾年內,世界(jiè)汽車銷量(liàng)仍將以2%~3%的速度增長。 目前技術發達(dá)國家轎車(chē)平均塑料用量120 kg/輛,德國轎車平均塑料(liào)用量300 kg。我國轎(jiào)車平均塑料用量80~100 kg/輛(liàng),奧(ào)迪A2型汽車用量為220 kg。到2020年,技術發達國家轎車平均(jun1)塑料用量將達到500 kg/輛以上。BASF製造了全PU車身跑車,其最高時速可達(dá)270 km。采用了(le)RRIM技術,該(gāi)PU車身是一種(zhǒng) 碳纖維(wéi)增強微孔PU彈性體 複合材料。 TPU及其 複合材料用途廣闊 目前在轎車中應用的塑料件(jiàn)材料(liào)主要是PP(聚丙烯)、PVC(聚氯乙(yǐ)烯)、PU和(hé)PA(尼龍)四種材料。汽車塑料件的發展方向(xiàng)是(shì)不斷推出性價(jià)比優良、並可回收(shōu)再(zài)生的材料。而(ér)熱塑(sù)性聚氨酯彈性體(TPU)材料可(kě)發揮其獨特的優勢。TPU已被用於汽(qì)車車體的多種構件,包括TPU塑料合(hé)金,如TPU與PP、PVC、PA等塑料構成性價比優良的複合材料,可在汽車工業中發揮重大作用。TPU橡膠複合材(cái)料:TPU與多種橡(xiàng)膠構成(chéng)的複合材料在汽車工業中具有重(chóng)要用途。 (1)TPU/PP(聚丙烯)塑料合(hé)金 目前國內外正在開發(fā)針對汽車TPU-PP玻纖(包(bāo)括長纖和短纖)的增強橡塑複合結構材料,此種(zhǒng)材料具有質輕(qīng)、性價比優良(liáng)、可回收等優點,可(kě)望能廣泛用於汽車內外飾件,如保險杠及其支架,車上各種支架和結構框架等,一旦開發成功,則TPU在汽車上的應用將大幅增大。 (2)TPU/PC(聚碳酸酯)塑料合(hé)金 TPU/PC共混合金可(kě)改善PC的(de)韌性(xìng)、應力開裂性、斷口敏感性、耐溶劑、耐(nài)化學品性,同時可降低PC的成型加工溫度,在汽(qì)車工業擴大了其應用(yòng)範(fàn)圍。 (3)TPU/PVC塑料合金 TPU/PVC合(hé)金可(kě)明顯提高PVC伸長率(lǜ)(可替代有毒的DOP增塑劑)擴大了PVC應用領域。近來報導反應性共混(hún)技術製備TPU/PVC合金。首(shǒu)先(xiān)將PVC溶(róng)解在TPU的原料二元醇(chún)中,隨後(hòu)加(jiā)入異氰酸酯進行原位聚合,形成TPU/PVC合金,性能優於一般的TPU/PVC共(gòng)混合金,在汽車領域,擴大了應用範圍。 (4)TPU/PA6(尼龍6)塑料合金 尼龍(lóng)6是尼(ní)龍中性價比最優、用途最廣的工程塑料。PA6具有強度高、耐腐蝕、耐油和自潤滑性優良等特點,但存在衝擊韌性不高、吸濕性較大缺點。因而限製了其應用領域。TPU彈(dàn)性體具有高強度、高彈性、高耐磨性等特點,但存在耐溫性不高的缺點。開發TPU/PA6工程塑料綜(zōng)合了上述兩種材料的優(yōu)點,克服其(qí)缺(quē)點,將是一種新型高性能複合材(cái)料。在(zài)汽車工業具有廣泛的應用價值。 TPU塑料合金和TPU橡膠複合材料均具有可回收再利(lì)用優點,目前我國已有5000多萬輛廢舊車輛,每年將有1000萬輛(liàng)舊車需進行改造和(hé)作廢。歐美先進國家對汽車工業用塑料件明確提出了可回收率指標(biāo)和可利用(yòng)率,要求汽車塑料可回收率達到95%以上、可利用率達到90%以上。我國發改委、科技部、環保局(jú)聯合製定了汽(qì)車部件回收利用技術政策“到2017年我國汽車可回(huí)收率要求達(dá)到95%以上、可(kě)利用率(lǜ)達到85%”。TPU是一種可回收的熱塑性彈性體,但是目前TPU在我國汽車工業(yè)上的年消費量隻有3萬t左右,TPU塑料合金等複合材料無疑給新(xīn)型TPU彈性體材料在汽車上的應用(yòng)提供了新的巨大市場機(jī)遇。 PU複合材料在汽車領域前景如何 近期,據外(wài)媒報道,新款奔馳smartfortwo在蜂窩夾(jiá)層結構頂篷中(zhōng)使用了ElastoflexE聚氨酯泡沫塑料,其頂篷模塊(kuài)由蜂窩夾層和 玻璃纖維(wéi)襯墊組成(chéng)。 ElastoflexE聚氨酯泡沫(mò)塑料是由巴斯夫研發,具有密(mì)度低、可(kě)被熱活化等(děng)特點,通過浸漬工藝完成水沫(mò),然後和A類薄(báo)層材料一起被壓鑄成形。隨後(hòu)聚氨酯開始在(zài)夾層邊緣(yuán)發泡(pào)並(bìng)在薄層、增強型襯墊和蜂窩芯材之間形成一種固體符合材料。 據了(le)解,得益(yì)於新型材料的使用,新款奔馳smartfortwo的頂篷重量較普通頂篷(péng)減輕了30%左右,但依然保持較好的(de)強度和抗彎剛度。 隨著我國汽(qì)車工業的快速發展,也為PU產業的發展提供了有利條件,在未來汽車輕量(liàng)化、綠色環保和舒適安全的趨(qū)勢下,PU材料(liào)在汽車領域的應用(yòng)將顯出出巨大的(de)潛力。 更多信息請(qǐng)關注中國複合材料信息網 http://www.cnfrp.net!
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