生物基材料在汽车领域全面崛起！PLA纤维、复合材料、尼龙，橡胶、植物皮革

随着在我们生活的各个领域面临的环境绩效的压力越来越大，汽车制造商除了减少汽车排放之外还在做什么？

尽管电动汽车不会产生尾气排放，但令人不快的事实是，它们的清洁程度取决于为其提供动力的电力，是否来源于清洁能源。 而且正如 Polestar 和沃尔沃的生命周期分析所显示的那样，生产电动汽车比生产同等的燃油汽车碳排放更多。

碳减排涉及到汽车生产和制造方式的方方面面,在材料领域，生物基材料在汽车领域的应用一直是汽车行业的努力方向。

福特早在上世纪20年代起就致力于生物材料的使用，当时亨利·福特就在T型车上使用了麦草。此后，大豆材质的泡沫、密封件、垫圈，蓖麻材质的泡沫、塑料及天然纤维增强材料均开始被福特及其他车企使用。 多种多样的生物基材料被应用于汽车制造的各个方面。

汽车零部件创新应用！新型植物纤维，生物基复合材料或将替代玻璃、碳纤维

1.复合材料

到 2024 年，汽车制造中复合材料（由树脂增强纤维制成的材料）的全球市场预计将达到近 200 亿英镑。

塑料/聚合物与纤维的混合使它们更坚固，称为复合材料。最著名的复合材料是“玻璃纤维”，一种与玻璃纤维混合的聚合物。当我们将塑料/聚合物与来自可再生资源的纤维混合时，我们称它们为生物复合材料。最常用于增强聚合物/塑料的天然纤维是纤维素、大豆、大 麻和亚麻。

宝马试图在他们的汽车中使用大 麻等植物纤维材料。几年前，他们在电动i3的门板上添加了大 麻衬里。大 麻的使用有助于减轻车辆的重量，并且非常耐用。由于大 麻 在生长过程中吸收碳并释放氧气，因此大 麻面板比塑料板轻 30%，同时减排了二氧化碳。

加拿大政府向多伦多的材料供应商 GreenNano Technologies Inc. (GNT) 投资 120 万美元，以便该公司能够扩大新型轻质木纤维复合材料的生产规模，以制造汽车零部件。

政府在一份声明中表示，该项目将木浆与聚合物相结合，创造出一种特殊的强而轻的热塑性塑料，与其他产品相比，它具有更均匀和更好的性能。声明说：“新产品如果成功应用于汽车领域，可能会有许多消费和商业应用，包括航空航天部件、制药、太阳能电池板和化妆品。”

2.PLA聚乳酸及其复合材料

生物基塑料具有可降解､生产加工过程环保､原材料来源广泛､气味小､挥发性有机化合物(VOC)含量低等特性，在汽车行业应用潜力巨大。随着产能的大幅度提升，PLA聚乳酸作为一种来源于天然资源的生物基聚合物，也迎来了它的巨大发展。

PLA 可用于发动机罩下部件以及汽车制造和运输过程中使用的地毯、地垫、室内装潢和保护性包装等内饰部件。某些 PLA 具有高达 140°C 的耐热性、抗冲击性、抗紫外线性、高光泽度、出色的着色性和尺寸稳定性。PLA 是大多数聚酯（PC、PET、PBT）、聚苯乙烯 (ABS)、聚烯烃（如 PP）和聚酰胺 (PA6) 的绝佳替代品。

福特将 PLA 纤维用于其 Model U 的帆布车顶和地毯垫。日本丰田公司的Raum车型采用洋麻纤维/PLA复合材料制作备胎盖板，聚丙烯(PP)/PLA改性材料制作汽车门板､侧饰板等。

国内关于PLA在汽车行业的应用研究较晚，但是推广迅速。绿程生物材料技术有限公司推出了高强度高韧性的PLA复合材料，并在汽车进气格栅､三角窗框等零部 件中得到应用。

 

锦湖日丽公司成功研发了聚碳酸酯(PC)/PLA，力学性能好且可降解回收，应用于汽车内饰件奇瑞汽车公司唐少俊采用填充矿粉(滑石粉､碳酸钙)和加大增韧剂用量的方法对PLA进行改性，改善了耐热性和抗冲击性，用于汽车零部件制造。

2.生物基PA

聚酰胺 (PA) 是工程热塑性塑料，具有良好的机械性能，如刚度、耐热性、耐化学性、耐火性、良好的外观和可加工性。PA和 PA 复合材料约占现代汽车塑料零件的10%。

汽车应用中使用的大多数 PA 来自化石。经过几十年的研发，一些生物基PA已实现商品化，包括完全生物基PA11，PA1010，以及部分生物基PA610、PA410、PA1012、PA10T、PA56等。Rilsan®PA 11（由阿科玛收购）是第一种用于汽车行业的生物 PA。它源自蓖麻油，用于软管、燃料管线、摩擦部件、快速连接器和气动制动器鼻子。

目前更多的生物基PA产品还在研发中，包括完全生物基PA6、PA46、PA4等，以及部分生物基PA66、PA69等。

更多了解：生物基尼龙企业

3.PHA

PHAs不仅具有传统高分子材料的力学性能，还兼具优异的可降解性和生物相容性，常用的有聚3-羟基丁酸酯(PHB)､聚3-羟基丁酸酯和3-羟基戊酸酯共聚物 (PHBV)､聚3-羟基丁酸酯和3-羟基己酸酯共聚物(PHBH)等。随着PHAs合成及改性方法的不断开发和优化，PHAs的售价会逐步降低，对汽车行业有巨大的吸引力。

 

据 PHAs 生产商Kaneka公司和Telles公司预测，未来2年将有30%的PHAs应用于汽车领域。目前关于PHAs在汽车行业的应用报道较少，主要是以纺织品形式使用，如用作汽车脚垫。根据其应用形式，未来将在低VOC､低气味､抗静电､阻燃､表面改性及力学 性能提升等方面进行改性，进一步推广PHAs在汽车行业的应用。

4.生物基PU与皮革

PU泡沫在汽车内饰件上的应用主要用于汽车仪表盘、座垫、靠背、头枕、车门、扶手、方向盘总成、汽车顶棚、门内板和密封件等部位。

美国重点开发大豆油基植物油多元醇，美国福特汽车公司已成功地开发成了大豆油基PU泡沫，用于汽车座垫和座椅靠背。

马来西亚利用当地资源，开发出一系列棕榈油多元醇，广泛应用于PU硬泡领域。日本丰田汽车公司已成功开发了蓖麻油基PU泡沫塑料座垫。

大众汽车 目前的主要重点是下一代皮革替代品的基础研究， 因为大众汽车已经做出了不再在全电动 ID 中使用动物产品的总体决定。

围绕咖啡豆银皮、纤维素等天然植物材料，大众汽车展开了环保皮革的生产制造。更多了解：大众汽车一线研发Gottschling 博士专访，生物基材料如何实现在汽车上的创新应用？

大众途锐 R 插电式混合动力车的真皮座椅由普利亚皮革制成——它们使用橄榄叶提取物进行可持续鞣制。

5.生物基橡胶

目前无论是合成橡胶还是天然橡胶，都面临着资源不足的难题。合成橡胶以石油等化石资源为原料，在能源、资源与环境都受到严重挑战的今天，以大量不可再生的能源、资源消耗为代价的现代合成橡胶工业，正面临着严峻的考验。

在合成橡胶方面，欧美发达国家注重传统橡胶合成单体的生物基化，比如美国固特异(Goodyear)公司利用糖源开发生物基异戊二烯，进而合成出生物基异戊橡胶，最终制备出生物基异戊橡胶轮胎；阿朗新科利用甘蔗渣开发出生物基乙烯，与石油基丙烯共聚合，合成生物基三元乙丙橡胶，其中的生物基原料比例可达70%。

这不仅仅是关于汽车本身是由什么制成的：它所处的位置也会对可持续性产生影响。因此，人们一直在努力提高轮胎的可持续性。米其林一直在 Moto E 自行车锦标赛中试用一种轮胎，该轮胎由 40% 的再生生物基材料制成。未来，这可能会更进一步。

文章来源：TK生物基材料

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