化学纤维在汽车上的应用

王春生，陈柏志，邵训磊

（沈阳理工大学汽车与交通学院，辽宁沈阳 110159）

化学纤维在汽车上的应用

王春生，陈柏志，邵训磊

（沈阳理工大学汽车与交通学院，辽宁沈阳 110159）

近年来，我国汽车工业制造水平显著提升，但仍与国外发达国家存在较大的差距。汽车制造正向着安全性、轻质化、节能性、高性能的方向发展，这就对汽车制造水平提出较高的要求。一方面要求使用性能更好的汽车制造材料，另一方面需要采用先进的汽车制造技术，引入更多的科技元素，提高汽车行驶中的安全性和操作性。化学纤维是一种复合型的化学合成材料，其优点为种类多、强度高、质量轻、性能好、可塑性强、耐高温、资源丰富，在汽车制造中受到广泛应用。简要介绍了不同类型的化学纤维材料在汽车制造中的应用。

化学纤维；汽车制造；碳纤维；长纤维

化学纤维是天然高分子化合物或由人工合成的高分子化合物作为原料，经过一定的化学加工得到满足实际使用需求的具有纺织性能的纤维。化学纤维的种类非常多，可以按照使用需求合成不同的复合纤维材料。在汽车生产制造中，汽车的结构复杂、所需要的原材料种类繁多，化学纤维凭借独特的优势被广泛运用到汽车生产中，如安全气囊、安全带、汽车坐骑、汽车车上骨架、轮毂、摩擦片等等，不仅更加经济实用，且安全性能较高。

1 碳纤维材料在汽车制造中的应用

碳纤维是纤维状的碳素材料，含碳量高于90%，力学性能十分良好。碳纤维的强度高、耐高温、质量轻，即使处于2 000℃的高温惰性环境，也不会降低轻度。在汽车设计中，都会采用到强度高、质量轻的材料，这样能减轻汽车的重量，从而能够达到省油降耗的效果。在现代汽车制造中，碳纤维复合材料由于具备十分良好的刚度和强度，在汽车底盘、车身的制造中所应用的最轻材料。通常情况下，用碳纤维复合材料替代传统的金属材料将能使汽车的底盘、车身的中联降低40%～60%。目前，碳纤维材料的生产成本比较高，在汽车的实际生产中应用得十分有限，只是在一些高级轿车、F1赛车和小批量车型中采用，如保时捷911、宝马Z4、FI赛车、福特GT等。在汽车制动摩擦片的生产中，也会应用到碳纤维材料，其具备耐磨、环保的优点，由于价格非常贵，所以在高档轿车的摩擦片生产中会应用到碳纤维复合材料，特别是在赛车制造中会广泛应用到碳纤维制动盘，如F1赛车。采用碳纤维复合材料的制动盘其性能十分出色，可以在50m的距离内把汽车的行驶速度从300km/h减小到50km/h，在这个过程中制动盘的温度降会急剧升温至900℃以上，而碳纤维材料制造的制动盘可以承受高达2 500℃的温度，且制动稳定性能优异。目前，能源汽车已经面世，以电动汽车为代表的能源汽车已经在市场上使用，这也会应用到碳纤维材料，比如汽车的氢燃料电池、车轮的轮毂等。

2 长纤维复合材料在汽车生产中的应用

长纤维复合材料的制作过程比较简单，不需要通过化学反应制备，所以制造成本非常低，若可以保证纤维长度，则会提高构件的力学性能。长纤维复合材料最明显的优点为刚度高、强度高，其性能的变化范围比较宽，不同纤维材料、不同的纤维含量以及不同的铺陈方向都会得到性能不同的纤维材料。其安全性能较高、抗疲劳性强，如果构件出现超载现象，不会马上失去控制效果，而是起初只有少量纤维断裂，这时负载会快速重新分配、传递到未被破坏的纤维上，使得整个构件不会在短时间内被重物击垮。为了达到轻量化的目的，商用车外饰件的生产中会大量运用到长纤维复合材料，主要为RTM、SMC等复合材料。重型车对保险杠的强度性能要求较高，而长纤维复合材料可以一体化成型，直接替代原来的很多小的金属构件，不仅减轻重量，还减少价格，还有着很强的耐锈蚀性能。还有重型车的挡泥板、脚踏板、前围护板、储藏箱盖板、侧导流板和顶盖导流等均能使用SMC符合材料。长纤维材料的热塑性能也比较好，通常在汽车内部承重零件的生产中应用较多。但是热塑性复合材料表面喷涂技术还不够成熟，在汽车制造中应用得并不多。LET和GMT等热塑性复合材料在汽车中应用可以大大降低其自重，发挥节能减排的作用。

3 化纤制品在汽车制造中的应用

我国化纤制品的年产量非常大，且在汽车制造中所采用的纺织品量也逐渐提高，这表明化纤制品在汽车中的应用得到了相关行业的重视。化纤制品的种类繁多，根据实际使用可以合成满足性能要求化纤制品，其优点主要包括强度高、模量高、难燃、耐高温。耐腐蚀，在汽车内饰中应用较为广泛。汽车座椅面料的选择非常重要，这是汽车与人最大的接触点，对座椅面料的性能要求较高，与一般的衣料有很大的不同，其耐久性能必须优异，并且花纹和颜色也是多样化的。对于中高级汽车队座椅面料的要求更高，不仅要满足相关的纤维强度指标，还应该具备良好的色牢度、透气性、吸湿性、耐起球性、耐清洁性、阻燃性等，近几年也提出了要做到防静电、防倒毛等性能。汽车中安全气囊、安全带、轮胎挡泥板等都会采用化纤材料，以前都是采用尼龙丝材料制成，其安全性能没有新型的化纤制品好，且对人体有束缚，新型化纤合成制品的安全性能高、舒适度高、更经济耐用、稳定性好，这也满足于汽车制造现代化的发展需求。

4 结束语

化学纤维的种类多样，性能优越，被广泛应用到各个领域。

近几年，我国的汽车制造水平显著提升，并形成了众多自主品牌，但是与国外发达国家还有很大的差距。在汽车材料的研究上需要投入更多的精力，化学纤维制品的优点明显，应该不断研发出性能更好、成本更低的化学纤维制品，提高汽车的使用性能，促进汽车工业的快速发展。

［1］ 俞瑷权，卢朕.碳纤维复合材料在汽车行业的应用［J］.上海汽车，2013，（7）.

Chemical Fiber in the Car

Wang Chun-sheng，Chen Bai-zhi，Shao Xun-lei

In recent years，China's automobile manufacturing level was signifi cantly improved，but still a large gap with foreign countries.Automobile manufacturing is toward safety，weight reduction，energy saving，high performance direction，which the automaker levels higher requirements.On the one hand requires the use of better performance automotive manufacturing materials，on the other hand need to adopt advanced automotive manufacturing technology，the introduction of more technology elements to improve vehicle driving safety and operability.Chemical fi ber is a composite material of chemical synthesis，the advantage of many kinds of high strength，light weight，good performance，plasticity，high temperature，rich in resources，has been widely used in automobile manufacturing.This article briefl y analyzes the different types of chemical fi ber materials in automobile manufacturing.

Chemical fi ber；automobile manufacturing；carbon fi ber；fi ber length

TS10

A

1003-6490（2016）07-0060-02

2016-07-06

王春生（1994—），男，满族，辽宁绥中人，本科在读，主要研究方向为车辆工程。