聚氨酯替代汽車材料現狀及替代空間提升分析近期，萬眾矚目的小米SU7Ultra正式發布，除了其智駕功能以及在上賽超越保時捷的圈速等亮點外，這款國產“新豪車”在新材料的高端配置上也備受關注。其中一大亮點是全車使用了5㎡豪車配置的Alcantara超細纖維面料，而這一100%意大利制造的品牌是由日本化工巨頭東麗持有70%的股份。一、PU超纖革Alcantara由約68%聚酯纖維和32%聚氨酯組成，該材料的外觀和觸感類似于絨面革，與東麗另一款名為Ultrasuede的產品基于相同的技術。這一點，我們在東麗官網看到，該公司的確將上述兩類材料同歸為具有絨面革紋理的超細纖維面料一類，其產能分別是Ultrasuede-1000萬平方米/年；Alcantara-1200萬平方米/年。1966年，隨著掃描電子顯微鏡（SEM）的引入，日本東麗開始致力于對真皮微觀結構的研究和模仿，并以聚氨酯（PU）／超細纖維（MF）復合材料為基材，研發了超纖革，1970年海島型超細纖維工業化技術確立，開創了合成革工業史上的新革命，PU/MF超纖革成為了繼PVC革、普通PU革之后的創新型第三代合成革。海島型是指的一種特定的MF紡絲成型工藝，這種工藝屬于熔融紡絲法，生產的是雙組分超細纖維，而根據該纖維成品的截面形態，除海島型，熔紡雙組分超細纖維還包括桔瓣型。雙組分超細纖維比單組分超細纖維性能更好，具有優異的力學性能、良好的吸水性、較大的比表面積和可規模化生產等特性。由于這一產品是在充分剖析天然皮革微觀結構的基礎上加工制成的，所以不論是在外觀、結構還是性能上它都與天然皮革相似，此外，與天然皮革相比，超纖革在厚度均勻性、耐霉菌性、材料利用率和成本等方面更具有優勢。從外觀上來看，超纖革主要分絨面和光面兩類，絨面超纖具有高端大氣的絨感風格，光面超纖的力學性能可以媲美真皮。而目前，國內車用超纖革市場主要還是被日本東麗以及其控股公司意大利Alcantara等進口廠商占領，國產替代空間廣闊。紅旗的國威、國耀兩款車采用了Alcantara的高端內飾從材料端看，這種PU/MF復合材料的生產過程通常是通過壓軋將聚氨酯乳液浸漬到基布的間隙中，利用聚氨酯的黏附結構，獲得類似天然皮革的質感，含浸工藝及其所用的聚氨酯性能決定了超纖革的品質。具體來說，PU超纖革是由三維交織的MF和具有微孔結構的PU填充體復合而成，隨著PU在纖維間的填充、海島纖維進一步超纖化（開纖），逐步形成了以PU為填充體，超細纖維為骨架的三維網狀結構。而PU填充的的開孔度以及其與MF之間的離型度都將影響這類復合材料的最終性能。以聚氨酯這一原料來說，目前超纖革在這一方向的研究主要從聚氨酯漿料的環保安全性以及耐水性等角度入手。環保方面，溶劑型聚氨酯濕法凝固的浸漬復合法，雖然可以得到性能優良的超纖革布，但是這種方法存在一些問題，比如采用大量的二甲基甲酰胺（DMF）作為溶劑，不僅污染環境，而且會在成品中殘留導致產品安全問題，所以采用相對環保的水性聚氨酯（WPU）替代溶劑型PU，是目前這種高端復合材料的主要研究和發展方向。不過，WPU材料眾多，性能各異，不同性能的水性聚氨酯對產品質量有很大的影響，而浸漬后的超纖革后續流程中的開纖、染色等工序對WPU的耐水、耐溫、耐堿、耐酸的穩定性等方面均有較高要求。目前，WPU/MF超纖革在生產質量穩定性方面面臨巨大考驗，這也是其尚未大規模取代溶劑型PU/MF超纖革的根本原因。耐水性方面，目前有研究者以聚己內酯二醇等合成了一種陽離子水性聚氨酯環保涂層，試驗分析，該涂層的耐水性和抗熱分解性能均優于一般超纖革聚氨酯涂層。二、聚氨酯在汽車領域大有可為據了解，目前，聚氨酯是第二大汽車用塑料，汽車用塑料材料主要品種和用量占比分別為：聚丙烯（37%）、聚氨酯（17.3%）、ABS共聚物（12.3%）、復合材料（11.5%）、高密度聚乙烯（10.8%）。應用方面，聚氨酯材料在在汽車內飾、減震、密封件、粘結劑、車衣等方面發揮著重要作用。具體來看：聚氨酯泡沫材料在聚氨酯產品中占比最大主要分為軟質聚氨酯泡沫，硬質聚氨酯泡沫。軟質聚氨酯泡沫不僅回復彈性極佳、觸感松軟、化學穩定性良好，耐油耐溶劑，而且還具備優秀的加工性、絕熱性、黏合性等優異性能,它還是一種性能優良的緩沖材料，被應用于汽車的坐墊、靠背、足墊、頭枕和其他汽車內飾件等；硬質聚氨酯泡沫質量輕，附著性好，比強度高，吸引降噪性能好，可以非常好的應用在汽車的隔熱，密封，消音等方面。在汽車走向輕量化的時代，聚氨酯彈性體材料（TPU）在汽車領域的應用越發廣泛。TPU也被稱為聚氨酯橡膠，與一般的金屬材料相比，其質量更輕；與橡膠相比，其耐磨性、耐腐蝕性、耐臭氧等性能更加優異，不易損壞。所以多地被應用于各種汽車聯軸節的軸套與墊圈、液壓氣動部件、懸掛減震隔膜、減震器等。同時，TPU還可與其他塑料或橡膠復合使用，用于汽車保險杠、安全氣囊、防塵罩等部件。聚氨酯涂料憑借其良好的耐腐蝕性、耐磨性、高彈性等優異的性能在汽車工業中的應用范圍很廣，與PU/MF超纖革一樣，其一大發展方向就是綠色環保。聚氨酯涂料在汽車上的應用有例如耐腐蝕涂料，用于發動機等半成品的涂料以及其他的一些特種涂料等，其中廣為熟悉的就是汽車車身涂料。在汽車生產過程中，為了將各種金屬框架，塑料，汽車零部件等拼接在一起，常常需要使用膠粘劑和密封膠。而聚氨酯膠黏劑對多種基材(如金屬、塑料、織物、玻璃等)有極好的黏結性，并能常溫固化以及一些特殊的優點，如極好的耐寒性、耐性、耐油性等，廣泛應用于裝配車窗玻璃、車身板件等方面。聚氨酯還可以用于制造特殊要求的齒輪和軸承。對于一些需要特定的傳動系統如低速、輕載且減震，聚氨酯齒輪和軸承是一種很好的選擇。聚氨酯憑借減輕重量、提高燃油經濟性、良好的隔聲性、極大的乘客舒適度和高耐腐蝕性來幫助提供更好的汽車行駛距離。就舒適度而言，在汽車、火車等車輛的減震系統中，聚氨酯減震器是重要的組成部分。另外，聚氨酯材料在汽車輪胎中的應用也是非常廣泛的。三、替代空間還有提升目前，全球范圍來看，德國、日本在汽車中使用的塑料制品量大幅領先其他國家，德國每輛汽車平均使用塑料近300kg，日本每輛汽車平均使用塑料100kg，相比較而言，我國每輛汽車使用塑料制品最多的也僅有70kg，與發達國家存在較大的差距，車用塑料未來還有很大提升空間。對于聚氨酯這類需求量較高的高性能材料