汽车用聚氨酯材料的应用与进展分析

郭杰

摘 要：随着我国工业化的推进与发展，我国生产的汽车总量在世界汽车产量的排行中居于前列。基于此背景，升级汽车用材、改进汽车生产技术从而占领更多的市场份额成为汽车行业进步的重中之重。聚氨酯材料（PU）全称为聚氨基甲酸酯，这种有机高分子材料在上世纪30年代被德国科学家发明后，开始兴起并被广泛应用于轻工、化工、装修等行业，被誉为"第五大塑料"。汽车行业发现这个绝佳适用材料之后，开始了汽车用聚氨酯材料的创新与革命。

关键词：汽车 聚氨酯 泡沫 弹性体

1 PU泡沫塑料

PU泡沫塑料目前工艺已经非常领先，被各大厂家广泛使用。它学名叫做“聚氨酯泡沫塑料”，也叫“PU泡沫”，英文中称为“polyurethane foam”或“cellula polyurethane”。在各种类型的泡沫塑料市场占有率中，PU泡沫约占50%以上。PU泡沫塑料在性能上具有许多其他泡沫材料无法比拟的特色。除密度低外，还具有无臭、透气、高绝热性、泡孔均匀、耐老化、耐有机溶剂侵蚀等特性，对金属、木材、玻璃、砖石、纤维等各种材料有很强的黏附性，这样优秀的产品特质在各个生产领域中都受到极大的欢迎。尤其是在保温材料的生产方面，聚氨酯泡沫塑料已经占领了相当可观的市场份额。

2 PU弹性体

PU弹性体学名为聚氨酯弹性体或聚氨基甲酸酯弹性体，是一种主链上含有较多的氨基甲酸酯基团的高分子合成材料，一般由聚酯、聚醚和聚烯烃等低聚物多元醇与多异氰酸酯及二醇或二胺类扩链剂逐步加成聚合而成。它是一种兼顾橡胶和塑料优点的弹性材料。也就是说，PU弹性体具有着橡胶材料的高弹性，同时又拥有着塑料材料的高强度。当下，由于它较高的强度和弹性、耐磨性优异、耐候性好、良好的生物相容性以及良好的耐油性，被普遍应用于汽车内饰[1]。

PU弹性体的透明性也是其一个非常重要的优异特质，汽车生产厂家为了充分利用PU弹性体的透明性，对此进行了广泛深入的研究，对影响其透明性的各项因素进行规避，最后根据聚氨酯材料的力学特性，最终制造出了让人满意的、可以广泛应用的高透明PU弹性体配方。之后，高透明PU弹性体在汽车领域的应用日渐趋于成熟。如隐形车衣的应用，近期已逐渐成为众多车型的出厂标配。汽车配置后可以避免车漆和空气进行接触，可以有效防止空气氧化造成车漆受损。同时，隐形车衣也可以有效隔绝酸雨，在一定程度上也可以抵挡轻度划伤，更加持久的保障车漆面的持久使用。目前，高端的隐形车衣已进行技术改进，采用新型聚氨酯材质（TPU），其透明性非常好，不仅不影响原车本色，还薄而柔韧，对车身的保护性非常好，同时因新型材质的热塑性本性，这种隐形车衣在遇到轻微划伤时可以通过高温热量进行自我修复。TPU的高拉伸性，具有惰性回弹特点，很方便施工和稳定持久不形变。同时TPU不仅耐污性好，而且抗黄变性强，这都赋予其优异的实用性能。

3 PU胶黏剂

3.1 单组分湿固化 PU 密封胶

密封胶是一种具有粘黏性的密封材料，它不像液体材料一样到处流淌，可以很好的贴合密封面，对材料与材料之间的间隙进行充分填充以起到密封作用。同时，密封胶的防漏性强，并且在防振动、隔绝噪音和隔绝热量等方面能起到较好作用。

单组分湿固化PU密封胶是一种无溶剂单组分湿固化聚氨酯密封胶，有抗下垂性，嵌填垂直接縫和顶峰，固化后胶层为橡胶状，有弹性。如果我们将它应用于汽车工业，可以使用它清理干净接缝内的锈蚀物、灰尘、涂料等。比如我们在缝口两边粘上防污胶条（玻璃胶纸或牛皮纸胶带），用发泡聚乙烯条填塞接缝，调节接缝深度并三面黏结;用挤胶枪或刮刀填入胶料，用竹片或小抹子抹平并修整。撕去防污胶纸条，等固化后触摸，可以有效防止脏物沾污。给汽车内部一个干净的空间。除了清洁作用外，在一些汽车维修市场，工人们还用它对汽车的玻璃进行粘结。使用在冷藏车厢、玻璃幕墙的焊接接缝处，也能进行有效密封。

3.2 PU结构胶

结构胶其相比其他材料强度较高，因此它的承载负荷能力较大，且“三耐性”（耐老化、耐疲劳、耐腐蚀）较高，在其使用周期内呈现出性能稳定的特点，是一种适用于承受强力的结构件粘接的胶粘剂。除了强度高的特性外，结构胶还具有抗剥离、耐冲击、施工工艺简便等优点。被广泛用于同类或不同类型的材料之间的粘合，甚至在一定程度上可以代替一些传统的连接工艺。

PU结构胶即聚氨酯结构胶，它的载荷能力较强，且使用的生命周期长，常常应用于受力结构件之间的胶接。用直白的方式解释就是，它可以代替螺栓、铆钉或焊接等形式去链接合金属、塑料、玻璃、木材等的结构部件，属于长时间经受大载荷、而性能仍可信赖的胶粘剂[2]。比如生产汽车时，许多精密的零件需要链接时，PU结构胶可以起到至关重要的作用。

3.3 PU内饰胶

PU内饰胶顾名思义就是用来粘合汽车内饰的工具。它的内部成分中同时存在极性基团和活性反应基团，大大增加了其性能的调节广度，在多种材料之间的粘黏上效果极佳。大强度的粘接性，加上较好的耐环境交变性使其表现出极其优秀的性能，辅以简单易操作的工艺，在汽车内饰材料的粘接成型操作中被广泛应用。聚氨酯内饰胶比起其他种类的胶，不仅稳固作用更加牢靠，而且无痕。当汽车更换内饰时，可以很轻松取下原先的装饰物并且非常容易清洗。其另外一大特点是无异味，可以满足有鼻炎症状驾驶人的需求，且对婴幼儿非常友好。

对于汽车置物箱来说，使用植绒胶效果会更好。比如，传统的溶剂型胶在当今正在慢慢被淘汰，取而代之的是环保效果、耐摩擦属性和牢固度都比较好的水性聚氨酯胶正逐渐兴起。工人在进行汽车中央扶手的包覆工艺时，大多采用手工操作的形式进行。工人希望，对聚氨酯胶的操作开放时间越长越好，这样可以达到初粘力好、省力的目的。所以，水性聚氨酯胶或热熔胶正在逐渐成为汽车工业中的“新宠”。

4 涂料

常言说：人靠衣装，佛靠金装。同样的道理，汽车也需要依赖于涂装。汽车涂料不仅从其外观和造型上通过直接的视觉来传达出一位车主的独特个性感受和情怀，在适应各种复杂多变的环境、气候、道路状况时也可以对车子有着最大的保护作用。汽车制品被当时的人们形象化地称为一种流动的技术和工艺产品，其中汽车涂装的质量更加重要。

PU涂料又称PU漆，在涂料市场上具有不可忽视的地位。它的良好性能包括：涂膜耐磨、耐腐蚀、耐化学品性强，再加上大硬度、高弹性特点突出。因此，在工艺品、建筑业、航空等多个领域都可以看到它的“身影”。当然在汽车涂料领域也颇受“宠爱”。

按照使用部位不同划分，汽车工业中常用的涂料有这样几类：第一类为零部件涂料，主要用于零部件和内外饰件的喷涂;第二类是我们通常所说的“汽车漆”，主要是喷涂在车身表面;第三类是汽车的修补漆。而在所有这几类汽车涂料中，聚氨酯（PU）涂料均被广泛使用。

聚氨酯涂料发展和汽车工业发展呈正向相辅相成的成长态势。聚氨酯涂料的良好性能逐渐被挖掘，在汽车制造产业中的应用也日益增多。而汽车工业作为国民经济的重要一环，它的快速发展也带动着车用聚氨酯涂料科研的不断进步。在我们看来，对环境影响较低的水性、高固体、粉末化聚氨酯涂料，都将成为聚氨酯涂料下一阶段的发展趋势。

5 PU革及皮革涂饰剂

皮革涂饰剂是在皮革表层进行喷涂，用来对皮革表面进行保护，同时也达到美化皮革表层效果的一种皮革助剂。它的组成部分中，最重要的是成膜物质，再和着色材料、溶剂及助剂一起，这些物质按照一定的配比制成了皮革涂饰剂。皮革涂饰剂皮革制品的制造工艺中发挥的作用是不可小觑的，它不仅可以美化皮革外貌，还可以提升皮革寿命，使皮革产品整体产生质量上的飞跃，档次上的提升也随之拉动了商品交易价格的提升。

近年来，随着人们对于环境保护的意识和防治措施的增强，水性聚氨酯皮革涂饰剂的科学技术研究和生产工艺开发也被高度重视，阳离子水性聚氨酯基底涂饰剂，具有一定的回收填充性能，封底，可以进一步改善皮革的质量。

6 结语

随着汽车工业的发展，汽车已经不再仅仅只是一个代步工具而出现在大众视野中，人们在要求其性能优异的同时，对驾乘舒适性的需求也日益提升。车内装修水平的好坏也成了影响人们购买的一项重要的感官因素。因此，如何提升车内装修水平，也成了众多汽车生产厂家愈发重视的研究方向之一。这个时候，聚氨酯材料以其优异的特性和适宜的经济性，被愈发受到青睐，也被逐渐的普及到汽车制造中来。

我国汽车市场经过粗放的爆发式增长，已经成长为世界上数一数二的制造和消费大国，但在关键技术和汽车制造质量上，还达不到强国的水准。我国未来汽车工业的发展蓝图中，在保证产能、产量和规模的基础上，制造重心也将渐转向重质量和水平倾斜。其中，汽车轻量化、环境友好型和舒适安全，将成为我国汽车工业用材料是否合格的重要指标。

在这样的大背景驱使下，聚氨酯材料的机遇随之而来。因为，在轻量化方面业内已普遍达成共识，聚氨酯材料是汽车迈向轻量化道路的关键材料之一;在环保方面，聚氨酯胶黏剂、聚氨酯涂料和聚氨酯合成革、聚氨酯轮胎作为绿色材料，已经展现出了强大的市场活力;在舒适性方面，聚氨酯材料制成的内饰件、聚氨酯降噪技术、聚氨酯阻燃材料的應用也是被实践证明了的重要的技术。

我国PU材料行业的快速发展，可以助推我国汽车产业的快速转型升级。反之，我国汽车工业的更新换代也将极大拉动我国PU的产业需求。因此本文认为未来的汽车行业用材发展将更加精细，着眼于微小的方向进行改革，从聚氨酯材料的变革与创新来看，我们必须把准这个重要关口，是我国的汽车工业抢先于世界前列。

参考文献：

[1]王昭君.聚氨酯（PU）泡沫塑料的受热过程》.

[2]李敏.汽车内饰件的测量.