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长城汽车正在寻找低碳环保材料有哪些应用？如何应用？有什么应用优势？

来源：新材料在线|

发表时间：2023-08-15

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随着全球气温不断升高，环境问题的全球治理逐渐成为当今国际社会普遍关注的焦点问题。

中国已将应对全球环境变化全面融入了国家经济社会发展的总战略，自习近平总书记在第七十五届联合国一般性辩论大会上提出“3060”双碳目标以来，“碳中和”、“碳达峰”相继出现在“十四五”规划纲要、各级政府工作报告、中央财经委员会第九次会议与各行各业企事业单位战略规划目标中，社会各界均在通过自身努力，积极探索实现双碳目标的有效路径。

汽车行业作为中国工业的重要组成部分，其在原材料生产、相应零部件制造、使用和回收再利用等全寿命周期内都涉及碳排放的全过程，因此开发应用于汽车的低碳材料意义重大。

低碳材料在汽车上的应用

所谓低碳材料，即为获取和加工过程中能源和辅料消耗更少的材料。目前汽车行业使用较多的低碳材料主要为两类：再生材料与生物基材料。

再生PA、再生PP经过改性可以实现玻纤增强增韧、玻矿填充等性能。再生ABS、再生PC/ABS等合金则具备高抗冲、高耐热、玻纤增强等特点。目前再生材料在汽车上的应用广泛，以内饰系统、外饰系统及发动机系统为主。例如外饰中保险杠、格栅、外立柱，内饰中的座椅、饰条，发动机系统中的风扇、汽车空滤等等。

生物基材料则是以农作物、树木、其它植物及其残体和内含物等可再生物质为原料，通过生物转化获得生物高分子材料或单体，然后进一步聚合形成的高分子材料。生物基新材料具有节约石油资源、性能优异且质量轻、可实现材料轻量化、可回收降解，环保性好等特点。例如生物纤维填充PP，其来源于木材，纯度高，品质优，被FSC认证，性能基本可与PP-T20媲美，减重9.4%左右，还可达到仿植绒外观，可以应用于汽车的立柱、座椅护板等等。

在汽车未来发展方向中，低碳材料的应用将会越来越多。

汽车低碳内饰材料

汽车内饰设计是出行体验中至关重要的部分，内饰材料的选用会带给人们不同的感受。木质材料作为一种绿色、环保、可再生材料，能够提升自然、舒适、且富于文化内涵的内饰设计享受，在汽车内饰中开发和应用值得深入研究。

一、木质材料的特性

1.1木质材料的基本特性

木质材料隔声吸音性良好，易加工，调湿性强，强度高，可塑性强；缺点是易燃、易腐朽。木材树种多样、用途广泛，不同的树种表面特征对触觉的刺激也不尽相同，有的粗狂凉爽，有的温润细腻。通过手与木材的接触，触碰摩擦引起的振动参数会影响到人的心理。木质材料在纹理方面还有很高的美学价值，细胞分布排列的不同所形成的图案也变幻无穷。

1.2木质材料的环保特性

木材作为一种天然、环保且可持续利用的材料，能够极大程度地减少碳排放。

二、材料类型

2.1木塑复合材料

木塑复合材料是指利用木粉、稻壳、秸秆等植物纤维与聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯等塑料，经挤压、模压、注射成型等工艺加工而成的板材或型材，既具有植物纤维的高强度和高弹性，又具备塑料的高弹性和耐疲劳性。

木塑材料具有较好的抗腐蚀能力、隔热能力，同时生产周期短，力学性能优异，在木质碰撞性能测试中精准度高，更符合轻量化设计，为低碳生态设计的方向之一。多用于左右侧边饰板、后盖板、顶棚、门内饰板等。

2.2小径木集成材

目前，在汽车内饰设计中应用最多的是桉木、胡桃木、白杨木等，其中胡桃木作为珍贵小径木多见于中高档轿车。

在制备上，小径木集成材可塑性大，集成材强度高，同时能够经过深加工改性使之防火、防潮、防霉。在功能应用上，可当做底板、座椅等。

在外观感受上，无疤痕、节子等缺陷，纹理优美，色泽温和，给人亲切感。原来的实木板材可以用大面积的集成板材替代，让出行的用户能够以较为合理的成本体验到实木的质感。

三、汽车发展与木材的应用趋势

木质材料的各种优势使其能够成为热门的汽车内饰材料之一。现阶段木材已经在仪表盘、门扶手、方向盘等位置多有应用，而随着汽车出行方案的升级，木质材料的应用会越来越广泛。

2016年亮相的慕尚长轴距首发限量版车型，采用了珍贵的涟漪纹木饰面板。宾利获得的此类木饰面板仅可装饰极为尊享的车型。

慕尚采用了珍贵的涟漪纹木饰面板

3.2新性状木材料在内饰中的运用

近几年一些日系车型，例如：日产、丰田等品牌的乘用车就在木质内饰件的设计上突破了传统的模式，不再单纯把木材当作装饰性辅助材料，而是将日式建筑和室内、家具设计的风格移植到汽车的内室设计中，用相当大比重的木材来代替金属和高分子材料，直接用作内饰的功能件。如TENNA，其木质内饰件的设计大胆而具有强烈的东方格调，很好地诠释了日产的品牌定位，增强了产品的识别性。

新工艺带来新性状木质材料：木塑复合材料可采用弯曲、表面处理、雕刻、理化处理等工艺技术。特殊性状的木材料也将随着新工艺的发展而涌现。

可持续低碳是未来汽车出行的方向之一，除了一些新型可持续材料外，内饰材料的运用还会回归到木质材料等天然材料及其加工合成的环保复合材料中。木质材料在汽车内饰应用上应该将木材的自然、绿色、环保、再生等特性结合到汽车的内饰当中，进行科技创新和设计创新。

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低碳竹纤维复合材料

竹纤维在汽车复合材料上的产品与性能

一、汽车用竹纤维增强热塑性复合材料

中国有关院校和企业合作进行了相关研究，采用非织造工艺和热压工艺制备了汽车用竹纤维增强聚丙烯复合材料，分别研究了竹纤维含量、制作结构和改性处理对复合材料力学性能、吸湿性能的影响，并通过层间混杂结构和竹纤维表面性能对复合材料性能作用机理的研究，探索了2种优化方式对复合材料湿热稳定性的影响。

复合材料力学性能研究表明，当竹纤维/聚丙烯质量比为60/40时，复合材料具有最优力学性能，其弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为51.64MPa、3.97GPa、38.72MPa、4.36GPa，混杂结构对复合材料的力学性能均有不同程度提高。其中，“50/50+70/30”结构复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为59.50MPa、4.86GPa、40.60MPa、5.18GPa，较普通结构，各项力学性能指标分别提高了15.21%、22.42%、4.85%和18.76%；“50/50+80/20+50/50”结构复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为54.29MPa、4.01GPa、41.83MPa、4.86GPa，较普通结构，各项力学性能指标分别提高了5.12%、1.00%、8.02%和11.40%。

采用碱处理和偶联剂处理竹纤维均能有效提高竹纤维/聚丙烯复合材料的力学性能，当NaOH质量分数为5%时，竹纤维/聚丙烯复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为67.04MPa、4.18GPa、51.53MPa、5.41GPa，较处理前，各项性能分别提高了29.81%、5.29%、33.08%和24.19%；当偶联剂的质量分数为3%时，竹纤维/聚丙烯复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为73.99MPa、6.07GPa、56.57MPa、6.17GPa，相比处理前，复合材料的各项性能分别提高了43.28%、52.90%、46.09%和41.70%。

竹纤维/聚丙烯复合材料的吸湿规律符合Fick吸湿定律，经过碱处理或者碱－偶联剂处理后，竹纤维/聚丙烯复合材料耐湿热老化性能有较明显的提升效果，综合考虑湿热老化后复合材料的性能，碱－偶联剂处理后复合材料耐湿热老化性能最优，当湿热老化60d后，复合材料的弯曲强度、弯曲模量、拉伸强度、拉伸模量分别为60.55MPa、3.91GPa、33.10MPa、3.58GPa，较未处理分别提高了49.51%、64.7%、18.06%、7.28%。竹纤维的质量分数为40%时，复合材料的力学性能较佳。

目前以竹纤维为增强体，以聚丙烯等热塑性树脂为基体，采用非织造工艺和热压工艺制备的汽车门板、衣帽架、顶棚、后备舱侧板等汽车用内饰材料，产业化应用已经成熟。

二、汽车用竹纤维增强热固性复合材料

国内产学研合作开展了另一项研究，采用缝合－模压工艺制备了单向连续竹纤维/不饱和聚酯树脂复合材料，首先研究了竹纤维含量对复合材料纵向静态力学性能及动态力学性能的影响。随着竹纤维含量的增加，复合材料静态力学性能呈先增加后减小趋势，当竹纤维含量为50wt%时，复合材料拉伸、弯曲性能最优，拉伸强度、拉伸模量、弯曲强度、弯曲模量分别达到285.52MPa、16.06GPa、359.80MPa、27.32GPa；复合材料的存储模量随竹纤维含量增加呈先增加后减小趋势，当竹纤维含量为50wt%时，复合材料存储模量最大，且随着竹纤维含量的增加，复合材料玻璃化转变温度向低温方向移动，损耗峰变宽。

利用碱、碱－偶联剂联合处理的方式，对竹纤维进行表面改性，经过不同表面的处理之后，将改善单向连续性竹纤维/不饱和聚酯树脂复合材料的各项性能。当采用5%碱－3%偶联剂联合处理时，复合材料综合性能最优，其拉伸强度、弯曲强度、弯曲模量、剪切强度较未处理的分别提高了34.29%、15.95%、11.26%、29.39%；复合材料存储模量（33℃）较未处理的提高了63.80%，损耗因子有所降低；复合材料24h、720h吸水率较未处理的分别减小了55.35%、27.32%。

同时，制备了单向连续竹纤维/环氧树脂复合材料，复合材料的拉伸强度达到了270.30MPa、拉伸模量达到了16.23GPa、弯曲强度达到了276.51MPa、弯曲模量达到了21.99GPa、剪切强度达到了24.08MPa。

制备的单向连续竹纤维增强热固性复合材料力学性能优良，有潜力取代玻璃纤维增强树脂复合材料在汽车材料（汽车外壳、座椅支撑架等汽车承力结构）领域的应用，以竹天然纤维为增强体相对传统内饰有着显著的节能环保优势。

通过本文对低碳环保材料的介绍及相关应用，能知道汽车行业作为中国工业的重要组成部分，其在原材料生产、相应零部件制造、使用和回收再利用等全寿命周期内都涉及碳排放的全过程，因此开发应用于汽车的低碳材料意义重大。最近，知名汽车品牌-长城汽车在新车研发中，正在全网征集国内外优质材料方案商，其中一项需求就有本文提到的低碳环保材料，那么除了低碳环保材料之外，让我们看看长城汽车还有哪些新材料新工艺需求。

需求

低碳环保材料

需求描述：

1.再生材料:再生碳纤维/再生塑料等材料；

2.生物基材料:车规级生物基聚乳酸改性材料、莱赛尔纤维等;

3.可回收、纯素、轻质皮低碳生产工艺等;

应用场景：整车（重点车身、内外饰零部件）

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