生物基塑料在汽车上的应用
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作者 : null
时间 : 2020-07-03

 

汽车工业是我国国民经济的支柱产业,近几年来已取得迅猛的发展。随着汽车工业的不断发展,轻量化、节能和环保等问题日益凸现出来。减少燃料消耗和降低对环境的污染已成为汽车工业发展和社会可持续发展急需解决的关键问题。实现汽车轻量化,是节省能源的最有效的途径之一。汽车重量每减轻10%,就会节省6%~8%的燃料。使用塑料及其复合材料取代金属应用于汽车零部件上已成为汽车轻量化的发展必然趋势和最重要的手段之一。

 

 

生物基塑料具有可降解、生产加工过程、环保原材料来源广泛、气味小、挥发性有机化合物(VOC)含量低等特性,在汽车行业应用潜力巨大,但由于可降解塑料存在成本高、耐热性差、降解性不可控等缺陷限制了其在汽车行业的应用,因此必须进行改性。

 

近年来,根据汽车市场的需求,全球大型汽车生产厂以及材料供应商纷纷加大对生物基可降解塑料的研发投入,开发具有可降解特性的汽车零部件。奔驰、奥迪、丰田、宝马等汽车生产企业均有采用生物基可降解塑料制备汽车零部件的车型发布。采用填充生物基可降解材料、低密度材料和复合材料等手段开展了汽车轻量化及可持续发展先进技术的研究,使汽车轻量化水平得到明显提升,在汽车报废后,塑料零部件可完全降解。

 

目前汽车行业应用较多的生物基可降解塑料包括聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸类高分子(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等,这些材料在国内外开发程度较高,有些已达到产业化规模。

 

由于PLA材料一般呈非晶态,力学性能和耐热性能较差,使PLA在汽车领域的应用受限,需要经过高分子材料改性才能得以利用,多用于非结构性内外饰零件。PLA在汽车上的应用,国外起步早,技术相对成熟,改性PLA在汽车领域的应用相对领先,而随着国内环保意识的提高,开始加大对车用改性PLA的研究开发与应用工作,目前主要应用于汽车装饰件中,随着塑料改性技术的发展,PLA在汽车领域的应用会更加广泛。

 

PHAs不仅具有传统高分子材料的力学性能,还兼具优异的可降解性和生物相容性,常用的有聚3-羟基丁酸酯(PHB)、聚3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯共聚物(PHBV)、聚3-羟基丁酸酯和3-羟基己酸酯共聚物(PHBH)等。随着PHAs合成及改性方法的不断开发和优化,PHAs的售价会逐步降低,对汽车行业有巨大的吸引力。

 

目前关于PHAs在汽车行业的应用报道较少,主要是以纺织品形式使用,如用作汽车脚垫。根据其应用形式,未来将在低VOC、低气味、抗静电、阻燃、表面改性及力学性能提升等方面进行改性,进一步推广PHAs在汽车行业的应用。

 

PBS主要采用丁二酸和丁二醇聚合而成。目前PBS主要应用于包装材料、农膜产品、纺织品、医用制品等领域。据统计机构预测,全球约 有10%的PBS将应用于汽车行业,是一个值得关注的市场。PBS具有优异的可降解性、良好的加工性、染色性,但也存在熔体强度低、力学性能和耐热性能差等问题。

 

通过共聚、共混、与纳米材料复合等方法改性,可以大幅提升PBS的综合性能,拓宽应用领域,甚至可以替代聚对苯二甲酸乙二醇酯和聚丙烯。目前PBS在汽车上的应用还比较少,但改性研究很多,纳米材料改性、阻燃改性等将进一步拓展其在汽车行业的应用。

 

生物基可降解塑料未来在汽车行业的发展方向,一是开发低成本、高性能的生物基材料;二是开发达到汽车行业应用性能要求生物基复合材料,推广应用并扩大市场规模;三是采用生物基纤维或无机长纤维对生物基可降解塑料进行改性,进一步改善生物基塑料的综合性能,推动其在汽车领域的应用。

 

来源:链塑网