高分子材料在车灯中的应用及发展研究

于佳华

(长春职业技术学校，长春 130102)

1 引言

现代汽车行业的发展十分迅速，汽车不仅满足人们日常的出行需求，也体现了人们的生活品位。车灯作为整车重要的零部件之一，不仅体现了整车的外观美，还影响着整车的环保化、科技化和轻量化。车灯是整车的灵魂，不仅受到研发者的重视，消费者也越来越关注。车灯暴露在车辆之外，安全性、可靠性是其基本要求，由于内部光源和外部环境的影响，需要车灯材料具有良好的耐候性、耐高温、耐腐蚀、绝缘性好等特点。高分子材料具有质轻、可塑性强、机械性能好、耐冲击等良好的特点，满足了车灯对材料的要求，因此，高分子材料广泛地应用于车灯领域。Bayer、SABIC、Evonik、BASF等国际化巨头公司均在不断探索高分子材料在车灯领域的应用和发展。高分子材料作为一种综合性能良好的材料已广泛应用于汽车制造，尤其是近些年来很多研究者将高分子材料应用于汽车车灯的制作。

2 高分子材料在车灯领域中的应用

高分子材料分为合成和天然高分子两种，主要基体为塑料、纤维、橡胶。合成高分子材料具有质轻、可塑性强、耐候性、耐高温、透过率高等特点，被广泛应用于汽车行业，尤其是车灯领域。

2.1 聚碳酸酯(PC)

聚碳酸酯类材料比较突出的优点是具有优异的透明性及较好的耐高温性能，使用的温度范围比较广，稳定性也比较高，不易变形。车灯在使用时会出现发热的现象，导致车灯的温度变高，这要求汽车车灯的材料能够耐受一定的温度范围。目前，聚碳酸酯类材料用作前照灯和雾灯的比较多。前照灯与雾灯在行驶过程中往往使用的时间比较长，例如，在大雾长时间不能消散的时候，雾灯就需要长时间开启，这种长时间的使用对车灯的导光性能以及耐热性能的要求比较高，一般采用的都是聚碳酸酯类材料。目前，聚碳酸酯类在车灯中的应用已经占塑料类材料的50%左右，是主要的车灯塑料材料。

PC作为前照灯的主要材料，尤其是前照灯的灯罩，存在着工艺复杂、成本较高、易老化等缺点，改性聚碳酸酯是当前的研究重点。将硅元素加入到碳-氢链中，增强了聚碳酸酯的耐老化、抗紫外、流动性等性能，可以简化生产工艺，无须繁杂的涂装工艺，降低了整灯起雾、老化的概率。

2.2 聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)

PMMA又称亚克力，作为一种无定型的高透明热塑型材料，广泛应用于汽车车灯，尤其是汽车的组合后灯和氛围灯。PMMA具有透过率超过90%、折射率1.492的光学特性，耐候性好，表面硬度高，是尾灯的面罩、厚壁、光导的理想材料。光散射PMMA具有较高的散射特性，易实现均匀的点亮效果，是当前尾灯应用的重点材料之一。耐热级PMMA具有较高的透过率和耐热特性，是前照灯厚壁透镜的理想材料。高光黑PMMA不仅能够突出车灯的其他部件特征，还能体现整灯的厚重感和庄重感，是车灯内装饰件的理想材质之一。高透过率PMMA由于其接近透过率极限的特征，主要应用于光导部件和透镜部件。

2.3 聚酯(PBT/PET)

PBT和PET是一种主链上含有酯基的线性热塑型饱和聚酯，具有耐热高、可塑性强和成本低等特点，是装饰件应用的主要材料之一。PBT/PET加工稳定性比较优良，有较好的耐水解性能、良好的流动性和优良的耐热性能，是高温PC、高温PMMA的替代品。由于具有摩擦系数较小、优良的自润滑性能，制备的产品表面光泽性比较高。通常成型之后的产品需要经过真空镀铝、镀镍等技术的金属化处理。

2.4 其他

聚丙烯(PP)：具有良好的电绝缘型、耐疲劳、耐化学腐蚀、力学性能和耐热性能，通常应用于前照灯的灯壳和后盖等零部件。组合后灯的后盖、饰板和线束的支架和导槽等零部件多采用改性PP，如PP-T20。

丙烯腈-丁二烯-苯乙烯(ABS)、PC/ABS：一种可塑性强、韧性好、强度高的热塑性高分子材料，成型之后的产品表面具有较高的光洁度且易电镀和染色处理，主要应用于尾灯灯壳和饰板。同时，ABS可以与PC按不同的比例配成共混物，同时具有ABS和PC的特性，若PC占比较高，耐冲击性能比较高，若ABS含量占比较高，则流动性比较好。

前照灯的远近光反射镜大多采用PET、PI、BMC等材料。BMC是一种新型团状高分子材料，是由添加剂、脱模剂、引发剂、矿物填料、不饱和聚酯树脂等材料在增稠过程中发现的中间体材料，具有较强的机械强度、耐热、耐老化、耐水和溶剂等特点。同时，成型收缩小、尺寸精度高、耐高温等特点保证了近光具有清晰的明暗分界线和远光的高照度。

3 高分子材料在车灯领域中的发展趋势

简约化、科技化、高耐热、轻量化、环保化是未来车灯发展的趋势和方向。耐高温的透镜材料、高扩散性和透过率、较长耐候性、无污染健康的高分子材料是未来车灯应用的材料首选。

绿色化：人们的环保意识逐渐加强，对健康更加重视，所以，绿色环保的高分子材料在车灯领域所占的比重会逐渐加大。可重复利用、可降解、无污染的高分子材料既能降低整灯的生产成本，也不会对环境产生破坏性影响，有利于提升整车的环保性能和附加值。

高功能化：汽车安全是当前汽车发展遇到的一个重要问题。车灯作为外部零部件，有效增强整车安全性能是研发者关注的重点之一。高分子材料的高功能化为车灯的安全提供了发展思路和可能性。

智能化：车灯的未来发展趋势是智能化，交互式尾灯、OLED尾灯、投影式前照灯等是当前的发展重点。未来随着高分子材料的智能化发展，如具有记忆功能的高分子材料、水溶性高分子材料、自发光高分子材料等，为车灯的智能化提供了更加广阔的发展空间和发展思路，创造了无限的可能。

车灯面临的挑战是未来高分子材料的发展方向，高分子材料的发展为车灯的发展创造了思路和可能性。绿色化、高功能化、智能化既是高分子发展趋势，也是车灯的发展趋势。

4 结语

汽车行业的发展及人们生活水平的提高，使得汽车的销售量和使用量大幅度增加，这给环境造成了不小的压力。虽然我国大力开发电动汽车来代替传统的汽车，但是在技术上还不够成熟，所以，汽车的能源消耗是一个急需解决的问题。使用可回收利用的高分子材料来制作车灯，不仅可以减少能源的消耗，还能减轻环境的污染。高分子材料相对于传统材料具有更加优良的性能，对汽车的整体发展起到了推动作用，在未来将会得到更加广泛的应用。