汽车电子展|汽车材料轻量化关键材料之PU、TPU在汽车领域的应用

降低PU泡沫密度是实现汽车内饰件轻量化的一条重要技术途径。目前国内主要采取的技术途径：采用高固含量、低粘度POP（接枝聚醚）和高官能度、高活性聚醚等技术途径。

1 PU是实现汽车材料轻量化的关键材料

汽车电子展了解到，降低PU泡沫密度是实现汽车内饰件轻量化的一条重要技术途径。目前国内主要采取的技术途径：采用高固含量、低粘度POP（接枝聚醚）和高官能度、高活性聚醚等技术途径。

RIM（反应注射成型）、RRIM（增强反应注射成型）和SRIM（结构型反应注射成型）PU制品在汽车实现轻量化上的应用：RIM、RRIM和SRIM在欧美汽车工业上已得到广泛应用，主要用于保险杠、方向盘、车身壁板、发动机罩、行李箱盖、散热器格栅、档泥板、扰流板等。RRIM制品的重量只有钢的一半，是实现汽车轻量化的一个重要途径。目前国内汽车工业RIM等技术，与欧美相比在用量和质量上尚存在一定差距，有待进一步加强开发。

PU材料是汽车实现塑料化的有发展前途的重要材料。目前世界汽车（主要是轿车和新能源汽车）的发展方向是轻量化。轻量化是提高燃油燃烧效率和降低汽车尾气排放，也是实现汽车节能减排的重要技术措施。而汽车材料的塑料化，以塑代钢，是汽车轻量化的发展必然趋势和重要技术途径。不同材料的汽车零部件，耗能不同。

以生产重量相同（450克）的零部件为例，采用塑料件所耗能源折合汽油3.9~4.5 kg，若采用铝或钢，所耗能源折合汽油5.3~6.8 kg。统计显示，汽车自重每减轻10%，燃油消耗可降低6%~8%。

汽车电子展了解到，目前技术发达国家轿车平均塑料用量120 kg/辆，德国轿车平均塑料用量300 kg。我国轿车平均塑料用量80~100 kg/辆，奥迪A2型汽车用量为220 kg。到2020年，技术发达国家轿车平均塑料用量将达到500 kg/辆以上。BASF制造了全PU车身跑车，其时速可达270 km。采用了RRIM技术，该PU车身是一种碳纤维增强微孔PU弹性体复合材料。

2 TPU及其复合材料是汽车实现塑料化的重要原料之一

目前在轿车中应用的塑料件材料主要是PP（聚丙烯）、PVC（聚氯乙烯）、PU和PA（尼龙）四种材料。汽车塑料件的发展方向是不断推出性价比优良、并可回收再生的材料。而热塑性聚氨酯弹性体（TPU）材料可发挥其独特的优势。TPU已被用于汽车车体的多种构件，包括TPU塑料合金，如TPU与PP、PVC、PA等塑料构成性价比优良的复合材料，可在汽车工业中发挥重大作用。TPU橡胶复合材料：TPU与多种橡胶构成的复合材料在汽车工业中具有重要用途。

（1）TPU/PP（聚丙烯）塑料合金

汽车电子展了解到，目前国内外正在开发针对汽车TPU-PP玻纤（包括长纤和短纤）的增强橡塑复合结构材料，此种材料具有质轻、性价比优良、可回收等优点，可望能广泛用于汽车内外饰件，如保险杠及其支架，车上各种支架和结构框架等，一旦开发成功，则TPU在汽车上的应用将大幅增大。

（2）TPU/PC（聚碳酸酯）塑料合金

TPU/PC共混合金可改善PC的韧性、应力开裂性、断口敏感性、耐溶剂、耐化学品性，同时可降低PC的成型加工温度，在汽车工业扩大了其应用范围。

（3）TPU/PVC塑料合金

TPU/PVC合金可明显提高PVC伸长率（可替代有毒的DOP增塑剂）扩大了PVC应用领域。近来报导反应性共混技术制备TPU/PVC合金。将PVC溶解在TPU的原料二元醇中，随后加入异氰酸酯进行原位聚合，形成TPU/PVC合金，性能优于一般的TPU/PVC共混合金，在汽车行业，扩大了应用范围。

（4）TPU/PA6（尼龙6）塑料合金

尼龙6是尼龙中性价比高、用途广的工程塑料。PA6具有强度高、耐腐蚀、耐油和自润滑性优良等特点，但存在冲击韧性不高、吸湿性较大缺点。因而限制了其应用。TPU弹性体具有高强度、高弹性、高耐磨性等特点，但存在耐温性不高的缺点。开发TPU/PA6工程塑料综合了上述两种材料的优点，克服其缺点，将是一种新型高性能复合材料。在汽车工业具有广泛的应用价值。

TPU塑料合金和TPU橡胶复合材料均具有可回收再利用优点，目前我国已有5000多万辆废旧车辆，每年将有1000万辆旧车需进行改造和作废。欧美国家对汽车工业用塑料件明确提出了可回收率指标和可利用率，要求汽车塑料可回收率达到95%以上、可利用率达到90%以上。我国发改委、科技部、环保局联合制定了汽车部件回收利用技术政策“到2017年我国汽车可回收率要求达到95%以上、可利用率达到85%”。TPU是一种可回收的热塑性弹性体，但是目前TPU在我国汽车工业上的年消费量只有3万t左右，TPU塑料合金等复合材料无疑给新型TPU弹性体材料在汽车上的应用提供了新的巨大市场机遇。

文章来源：材荟智造--微信公众号