汽车工业对新材料的要求

　　当今世界，特别是我国，随着交通运输业的高 速度发展，汽车制造业也获得了空前的大发展，制 造汽车所用的材料，过去主要是金属件和黑色橡 胶制件(包括轮胎)等，而今汽车材料技术发展的 方向是：轻量化、环保化和安全舒适。 轻量化就是要尽量增加塑胶类材料在汽车配 件中的使用量，同时减少笨重金属配件的用量，据 报道，汽车的自重每减少10％，燃油的消耗可减 低6％～8％。在降低整车重量的同时，降低汽车 的制造成本并增加汽车有效载荷。近20年来，塑 料和橡胶方面的新材料不断涌现出来，汽车制造 业所需要的低密度、高强度、高弹性、耐油密封、缓 冲减震、耐磨等方面的材料，完全可以从新型的高 分子材料中选择到符合要求的塑胶材料来替代传 统材料。聚氨酯弹性材料是界于塑料和橡胶之间 的一种新型高分子材料，质轻、综合性能好、加工 方式多样，应该是汽车制造业向轻量化发展的首 选材料。 环保化就是要设计制造结构合理、噪音低、滚 动阻力小、废气排放少、轮胎无黑色污染、废旧轮 胎及其他塑胶配件能回收再利用的新型汽车。目 前，轮胎结构的子午化、采用聚氨酯绿色轮胎、将 废旧轮胎制成再生胶循环利用等等，都是加速汽 车制造环保化的重要途径。 安全和舒适也是汽车制造的一个重要指标， 据资料报道，我国2002年仅公路交通事故死亡人 数就达到十万人以上，这是一个十分惊人的数字， 要改变这种状况，加强交通治理增强安全意识固 然重要，而在制造汽车时，增加安全设施、减少事 故或确保在事故状态下的人身安全更是不可忽视 的措施。如许多新型轿车在驾驶员座位前设置了 安全气囊，将汽车前部的保险杠改用了高强度、高 弹性的聚氨酯材料，以高弹性的实芯轮胎代替部 分充气轮胎等都是切实可行的安全措施。在改善 舒适性方面，采用高回弹聚氨酯泡沫坐垫，用橡胶 弹簧代替金属弹簧等也是很实用的改进措施。 

聚氨酯弹性体的主要特点 

　　1)物理机械性能优越，耐磨性能尤其突出。 聚氨酯弹性体在具有高强度、高弹性和低永久变 形(主要指CPUE和MPUE)的同时，还具有卓越 的耐磨性能，尤其是在有水、油等润湿介质存在的 条件下，其耐磨性能往往是普通橡塑材料的几倍 到几十倍。金属材料如钢铁、铜、铝等虽然十分坚 硬，但在矿石、泥砂等连续冲击和摩擦下，会很快 磨损，远不及聚氨酯弹性体，(见表1)。 

　　2)硬度范围宽、应用领域广。聚氨酯弹性体 系由许多柔性链段和刚性链段交替镶嵌而成的强 极性高分子材料，在合成(或加工)过程中，可通过 原料的选择和配方的调整，使制品的硬度从邵 A10至邵D80之间变化，从而获得市场需要的 低、中、高硬度制品。 

　　3)加工方式多样，制品门类繁多。聚氨酯弹性 体的加工方式包括混炼、浇注和热塑三大类型，既 可跟通用橡胶一样，采用塑炼、混炼、硫化工艺成型 (MPU)；也可制成双组分反应型液体橡胶，浇注模 压成型或喷涂、灌封、离心成型(CPU)；还可以制成 颗粒料，与普通塑料一样采用注射、挤压、流延、吹 塑等工艺成型(TPU)。模压或注射成型的制品，在 一定硬度范围内，还可以进行切割、钻孔、修磨等机 2006年郁亮聚氨酯弹性体与汽车制造业273 械加工制成符合图纸要求的制品。 

　　4)聚氨酯弹性体的密度为1．2左右，质轻且 可制成彩色或透明制品，还具有耐油、耐臭氧、耐 老化、耐辐射、耐低温、透声性好、粘接力强、缓冲 减震性能好、生物相容性好等特点，是金属矿山、 采煤、采油、交通运输、纺织、航空、国防、声学、医 疗、体育等部门不可缺少的新型高分子合成材料。 

　　5)聚氨酯弹性体制品无毒、无污染，很多制品 破损后可以回收再利用，属环境友好型产品。 

聚氨酯弹性体在汽车制造业中的应用 

　　1.在绿色轮胎上的应用 汽车工业的高速度发展使橡胶轮胎成为产量 最大、技术水平最高的高分子制品之一，而日趋严 重的能源消耗、安全事故的增加以及因使用寿命短 而大量堆积的废旧轮胎等因素，促使人们对轮胎提 出了新的更高的要求。十多年前，国外许多轮胎公 司就着手开发具有节能、高速、安全、耐用且污染小 的高性能轮胎。近年来，最典型的目标称为“绿色 轮胎”，其主要特点是滚动阻力小、耐磨性和抗湿滑 性好。在开发过程中，人们认识到若仅以现有的通 用橡胶为基础，要开发出同时满足轮胎所需的上述 各项功能是不可能的，必须寻求新的高分子弹性材 料来制造市场急需的“绿色轮胎”。 双组份反应型聚氨酯浇注橡胶(属于液体橡 胶的一种)的综合性能优异，符合轮胎工业用新胶 料的要求。美国艾美莱轮胎公司(Amerityre— coop)研制的聚氨酯备用轮胎，近期通过了美国联 邦汽车安全标准(FMYSS)129的测试，这是聚氨 酯轮胎向商业化迈进的第一步，这种备用车胎目 前主要用作客车的备用胎，它可以挂在车的尾部， 即使在汽车碰撞的情况下也不会爆炸，很安全。 在更换这种备用胎后，汽车可以以50km／h以下 的速度行驶到达修理轮胎的地方。因此，从真正 意义上来说，这种轮胎还不能说是汽车上可以行 驶的轮胎。我国在研究聚氨酯绿色轮胎方面并不 落后于欧美国家，20世纪90年代初，黑龙江省齐 齐哈尔大威轮胎厂研制过用聚氨酯作胎面的复合 轮胎，接着山东省青岛科技大学又研制出完全用 聚氨酯制作的轮胎，在技术上有了新的进展。90 年代末，华南理工大学华工百川自控科技有限公 司开始试制聚氨酯绿色轮胎，2002年解决了聚氨 酯复合轮胎的关键技术，做出实验室样品，通过了 有关测试，并获得国内外多项专利，2004年试制 出一批叉车胎和载重汽车胎，进行了里程试验和 相关检测，2005年1月通过了国家级技术鉴定。 现已取得的试验结果证明：聚氨酯绿色轮胎的综 合性能是令人满意的，它的实际应用可分阶段进 行，当前可重点在50km／h以下的低速轮胎，如农 用车胎、工程车胎、旅游车胎、沙滩车胎、高尔夫球 车胎等范围内推广应用，经过几年实际应用考核 后，再改进提高，迈向新的目标。 

　　2.在其他汽车部件中的应用 由于聚氨酯弹性体综合性能突出又有卓越的 耐磨和缓冲减震性能，汽车制造业中的许多部件 都可以采用它来制造，如起安全防撞作用的前后 保险杠、仪表盘、方向盘、正时齿形带、各类密封圈 垫、阻尼弹簧、侧护板、门栓、轴承、横向拉杆球碗、 限位块、防尘罩、安全气囊等等。 将聚氨酯弹性体用于制作汽车轮胎及其他汽 车配件，这是汽车制造业的一次重大创新，它可以 明显提高汽车的整车性能，满足当今汽车高性能、 低能耗、低排污、低噪音、安全舒适、延长使用寿命 等要求。世界著名的轮胎制造公司米其林美国研 究中心主任说：“汽车界每百年也许只有一次唯一 的大革命，不过我们已经看到了新百年的曙光。” 该公司不久前在上海国际车展会上推出了称为 “tweel”的聚氨酯轮胎。