生物降解金属材料论文参考文献

塑料在汽车中的应用概况 受到能源危机的威胁，世界各国的汽车工业都在为汽车轻量化做各种努力。此外，消费者在需求层次、需求结构、需求品位的提高，以及轿车的乘坐舒适性、安全性、环保性、美观性等性能指标都已成为决定汽车产品市场成败的重要砝码。包括塑料在内的非金属材料在汽车上的应用正能满足这一需求。 为了满足汽车工业发展的需求，汽车塑料的品种和应用范围不断扩大。20世纪90年代，发达国家汽车平均用塑料量是：100～130kg/辆，占整车整备质量的7%～10%；到2002年，发达国家汽车平均用塑料量达到300kg/辆以上，占整车整备质量的20%。预计到2020年，发达国家汽车平均用塑料量将达到500kg/辆以上。 我国经济型轿车每辆车塑料用量为50～60kg；轻、中型载货车的塑料用量仅为40～50kg；重型载货车可达80kg左右。我国中、高级轿车基本为发达国家引进车型，汽车塑料的应用量基本与发达国家上世纪90年代水平相当，为100～130kg/辆。 塑料在汽车上的应用十分广泛，按功能应用主要分为三类：内饰件、外装件、功能结构件。 外装件：以塑代钢，增加塑料制品的应用量，减轻汽车重量，达到节能的目的。如保险杠等。 内饰件：以安全、环保、舒适为应用特征，用可吸收冲击能量和振动能量的弹性体和发泡塑料制造仪表板、座椅、头枕等制品，以减轻碰撞时对人体的伤害，提高汽车的安全系数。 功能结构件：多采用高强度工程塑料，减轻重量，降低成本，简化工艺。如用塑料燃油箱，发动机和底盘上的一些零件等。 汽车塑料新材料及其应用 塑料的特性表现在质量轻、不会锈蚀、耐冲击性好、透明度高和耐磨耗性、绝缘性好、导热性低，一般成型性着色性好、加工成本低等等，在汽车设计中采用大量的塑料，可以综合地反映对汽车设计性能的要求，即轻量化、安全、防腐、造型和舒适性等，而且有利于降低成本，节约材料资源。但由于普通塑料尺寸稳定性差、热膨胀率大、易燃烧、易老化等，许多特性不能与金属材料相比。因此，汽车所用塑料不是纯的(单一)的某一种品种，而是经过改性的，又称“改性塑料”。 塑料以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂，以增加其工艺性能与使用性能。添加剂有：填料和增强材料、填充剂、增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂等。 按照使用特性，塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料是指产量大、用途广、成型好、价格便宜的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。工程塑料指能承受一定外力作用、具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。特种塑料具有特种功能，如氟塑料和有机硅等。 按照理化特性，又可分为热固性塑料和热塑性塑料两种。热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料，热固性塑料优点是强度、耐热性好，受压不宜变形；缺点是：成型工艺复杂，生产效率低。热塑性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其优点是成型工艺简单，生产率高，具有一定的机械性能，可重复回收使用。缺点是：耐热性差，刚度较低。 随着塑料新材料的不断开发，塑料在汽车应用的领域不断扩大： 1、纳米复合材料的应用。热塑性聚烯烃(TPO基)纳米复合材料，应用于汽车内、外装饰件，优点是质轻、尺寸稳定性提高、强度更高、低温抗冲击性能更好。TPO系纳米复合材料汽车踏脚板，已用于通用汽车公司轿车，其具有较高的硬度、质量轻、低温下不发脆，而且容易回收。 丰田公司将纳米聚丙烯复合材料用于汽车前后保险杠，使原保险杠厚度由4mm减至3mm，重量减轻约1/3。丰田公司又相继推出了用于汽车内饰件的聚丙烯纳米复合材料。 纳米粒子的介入，不仅改善了聚合物的强度、刚性、韧性，而且还有利于提高聚合物的透光性、阻隔性、耐热性及防紫外性等，由于加工简便，效果明显，业内对聚合物纳米复合材料的市场前景，持乐观态度。 2、可喷涂和免喷涂塑料。美国GE公司开发的可导电的聚苯醚/聚酰胺材料使车身塑料件能与金属冲压件一起进行阴极电泳(即可实现全在线喷涂)，从而消除汽车车身非金属件与金属件的色差问题。 此外，用于制造汽车车身板的PC/PBT材料与SLX膜通过模内装饰注塑成型工艺制造塑料车身外板、前后翼子板及后车厢门等，可以达到油漆的效果，降低生产成本。该技术在国外轿车车身板的生产中开始使用，国内应引起关注。 3、塑件配光镜和塑料玻璃。由美国GE公司生产的特殊聚碳酸酯做成的前照灯配光镜涂有防刮伤涂层，比玻璃镜片更亮，更抗破碎，更具光学加工的准确性。 美国在风窗玻璃的三层安全玻璃里面又贴附了20μm厚的聚氨酯膜。美国绝大部分客车采用丙烯酸树脂板，风窗玻璃塑料化可以达到节能和保护乘员安全的目的。 4、纤维增强热塑性塑料。长纤维增强热塑性塑料(LFRT)是新型轻质高强度工程结构材料，因其重量轻、价廉、易于回收重复利用，在汽车上的应用发展很快。 用天然纤维如亚麻、剑麻增强塑料制造车身零件，在汽车行业已经得到认可。用亚麻增强聚丙烯制作车身底板，材料的拉伸强度比钢要高，刚度不低于玻纤增强材料，制件更易于回收。对操作工人，可免除因玻纤引起的皮疹和呼吸性疾病。我国江阴一些企业已经开始生产这类材料。 5、在动力传动系统中的应用。发动机气门室罩和机油盘采用聚酰胺、反应注塑聚氨酯、环氧树脂等玻璃纤维增强塑料模制或压制而成；发动机的气缸衬垫和密封垫用高性能的或用特殊工艺生产的传统合成橡胶，其中包括CR和FRM；耐磨聚丙烯成型材料应用于齿轮、轴等耐磨成型制品。厢式车和货车中，用复合材料(玻璃和碳纤维)传动轴代替的金属轴，减轻了重量，降低了噪声和振动，并使工作更为平顺。英国GKN技术公司用纤维增强塑料制造的传动轴，重量减轻50％～60％，抗扭性比钢大1.0倍，弯曲刚度大1.5倍。杜邦公司开发一种复合玻纤增强尼龙66用于V6发动机的有源集合塑料通风系统。 6、悬架系统。用碳纤维增强塑料(CFRP)制造的板簧为14kg，减轻重量76％。在美国、日本、欧洲都已使板簧、圆柱形螺旋弹簧实现了纤维增强塑料化，除具有明显的防振和降噪效果外，还达到轻量化的目的。 7、车身。塑料在汽车车身上的应用主要有三种模式：(1)外覆盖件与结构件全部采用塑料：主要用于高档跑车，其骨架结构件采用碳纤增强塑料，外覆盖件采用玻纤增强塑料，成本很高。(2)金属骨架与全塑外覆盖件与车身结合：车身采用玻纤增强热塑性聚酯注塑成型，其设备为8800t注塑机，设备费用昂贵。(3)部分采用塑料外覆盖件：一些高级轿车，骨架结构采用金属件，外覆盖件则部分采用塑料件。 8、开发塑料功能件。用玻璃纤维增强热塑性塑料(GMT)制造支架、托架和多功能制件等；应用塑料制造进气歧管可减轻重量40％～60％，且表面光滑，流动阻力小，可提高发动机性能，并在提高燃烧效率、降低油耗及减振降噪方面有一定作用。开发在基体聚合物中掺入电导性填料的“复合型电导性塑料”，和塑料本身具有电导性的“电导性高分子化合物”，以其高功能性能供汽车生产选用。 9、仪表板、内饰系统。国外许多汽车厂用泡沫聚氨酯制造门板，不仅减轻重量，强度、吸声性和安全性能也好。聚丙烯由于价格低廉，在美国汽车市场上得到广泛应用，不仅用聚丙烯替代ABS，而且有些车型内饰全部使用聚丙烯。目前国内使用的仪表板可分为硬质仪表板和软质仪表板两种。硬质仪表板一般为改性聚丙烯采用注塑成型，在经济型车上使用。软质仪表板为聚氨酯反应发泡成型，通常用于中高档轿车。 国际汽车塑料应用发展趋势 国际汽车塑料应用正在向着——技术含量高、电子化、模块化、舒适、安全、环保性方向发展。 1、模块化供货趋势：美国李尔公司已将车厢内饰件全部实现了模块化供货，车厢内被简化为前座、后座、仪表板、车门衬、车门和行李箱衬等六大件，率先在车身件上实行了模块化。这些部件及所有电气、机械设备都已预先装配好，可在整车装配线上直接安装。 德尔福公司也推出了包括座舱模块、车门模块、前端模块、制动模块、空气/燃油合成模块等在内的系统化集成模块，将模块化的领域进行了扩展。 2、电子化：例如，豪华轿车的座椅总成具备电动调整、预热等功能，还有的具备腰部按摩功能，并逐步向经济型轿车扩散。 3、准时化供货：由于内饰产品可供选装的配置在各总成中种类最多，所以内饰行业基本上都要与主机厂实行同步生产，准时化供货，避免发生大量的库存。 4、安全、环保性：在欧洲和美国对汽车塑料环保的定义是严格的，涉及一个产品的整个生命周期，既：使用环保的原材料、在环保的条件下制造生产、在使用和回收过程中不会对人的健康和环境有任何危害的的产品。汽车塑料部件在选材时，要选择塑料品种趋于集中统一，便于分类回收和整体回收，这是塑料回收、再生和利用的基础。例如：用回收的废旧保险杠造粒生产仪表板、护板等，用回收的座椅泡沫材料再生后作汽车内衬；仪表板表皮用热塑性聚烯烃，骨架用聚丙烯注塑件，填充用聚丙烯泡沫，这样便于将来仪表板整体回收。国外各大汽车公司都成立了专门的汽车回收试验中心。 5、扩大塑料在汽车上的应用范围和技术水平：开发塑料在功能件上的应用，如：多功能支架、仪表板托架、发动机护板等，塑料进气歧管等在国外汽车上得到广泛应用；应用玻纤增强热塑性塑料制作汽车部件，减轻汽车自重；采用先进的成型技术和设备(如气辅注塑、低压注塑)生产汽车塑料部件，提高产品质量。 我国汽车塑化发展的特点和建议 近几年来，我国汽车塑料制品生产企业一方面积极引进外资、引进先进的技术和加工设备，并对企业进行全面技术改造，保证了轿车塑料制品本地化生产的顺利进行；另一方面为降低成本，根据我国的国情优化设计，合理地选择材料；同时密切跟踪国外汽车塑料材料应用的发展趋势，进行材料、工艺、设备等方面技术研究，进行技术储备，以适应将来汽车工业高速发展的需要。 这些企业利用引进车型的技术，扩大塑料材料在汽车上的应用水平，不仅满足了汽车工业的需要，也形成了一批规模化、专业化的汽车塑料制品供应商，如上海延锋伟世通、长春富奥-江森公司等。这些企业不仅是国内技术最完备、生产规模最大的汽车饰件专业生产企业，而且部分生产工艺水平达到了国内领先和国际同步水平。 但由于我国在汽车上塑料的应用量还相对较少且起步较晚，汽车塑料专用树脂牌号少、生产工艺落后、产量低，因而在工程塑料、高性能工程塑料的使用落后于发展潮流，主要依靠进口专用树脂生产；产品设计、模具设计和模具制造水平有限，制造周期长，生产准备周期长，试制费用高；开发力量薄弱，开发投入有限，开发手段落后，缺乏开发人才。 另外，汽车塑料零部件厂家规模不大，水平低，缺少统一的汽车塑料零部件规范与标准；不少企业生产、试验与检测设备尚属落后，不能保证和准确反应产品的最终性能；在CAD/CAM/CAE技术的应用上与国外先进行业相比存在很大差距；国内企业的环保意识与重视程度与国外尚有一定差距，对材料利用的统合，材料的回收、再生和利用方面的研究缺乏考虑。 针对我国汽车塑化发展存在的问题，提出以下几点建议 1、国内汽车零部件、汽车塑料行业企业要在汽车行业中占有一席之地，必须提高国际竞争力，把企业开发能力和产品水平提到更高的层次上参与汽车工业的发展与竞争。 2、高度重视环保工作。从设计开发阶段就要进行汽车用塑料材料回收、再生利用的研究，以满足环保的需要。这项研究不仅是汽车行业的事情，也是整个社会的事情，应借鉴汽车发达国家对环保的经验，作为重要课题研究。 3、塑料原材料生产企业、汽车塑料制品生产企业、与汽车主机厂应加强合作，建立新材料开发研究联合体，协调新材料及新产品的开发工作。开发适合我国国情的汽车专用树脂、专用料、工程塑料系列产品，以提高我国汽车塑料的应用水平。 4、在汽车塑料制品设计及生产中利用计算机辅助分析技术，加强对新工艺的研究，保证制品设计质量，缩短产品开发周期。重视低压注塑成型、气辅注塑成型等先进工艺在汽车上的应用。 5、推动汽车塑料材料、制品向专业化、标准化、高品质化、环保化方向加速发展，提高质量，降低成本。