芳綸材料在汽車制品中的應(yīng)用

袁鋒，高敬民，宋志成，楊佑

（株洲時(shí)代新材料科技股份有限公司，湖南 株洲 412007）

引言

近年來，隨著石油資源的枯竭和節(jié)能環(huán)保法規(guī)的進(jìn)一步強(qiáng)化，對汽車制品的尾氣排放提出了更苛刻的要求。據(jù)報(bào)道，2020年，歐盟、美國的節(jié)能環(huán)保法律法規(guī)規(guī)定：新出廠汽車每升汽油續(xù)駛里程與所排放的每立方米尾氣不應(yīng)超過的溫室氣體排放量。這對汽車制造是相當(dāng)嚴(yán)格的，要達(dá)到這個(gè)標(biāo)準(zhǔn)，意味著整車重量減輕30%～50%。我國工信部也將出臺新的規(guī)定：新出廠的小汽車百公里油耗必須在7L以內(nèi)[1]，因此，汽車輕量化已經(jīng)成為大勢所趨，這對新材料領(lǐng)域無疑不僅僅是挑戰(zhàn)，同時(shí)無疑也是機(jī)遇。

目前，汽車輕量化材料研究熱點(diǎn)主要集中在碳纖維和芳綸纖維，其中芳綸纖維以它高強(qiáng)度、高模量、密度低、耐高溫、本質(zhì)阻燃等諸多優(yōu)良性能在汽車領(lǐng)域中得到廣泛的應(yīng)用。芳綸的全稱是芳香族聚酰胺纖維，其定義是：至少有85%的酰胺鏈（-CONH-）直接與兩苯環(huán)相連接，芳綸又分為對位芳綸和間位芳綸。

對位芳綸的分子結(jié)構(gòu)具有較好的規(guī)則性，如圖1所示。它擁有芳綸纖維所特有的優(yōu)點(diǎn)，其強(qiáng)度是鋼的3倍，滌綸的4倍；在初始模量方面，比滌綸工業(yè)絲高出4～9倍，比聚酰胺纖維高出10倍以上。對位芳綸耐高溫穩(wěn)性能好，在150℃溫度下基本不會有任何變形，在 260℃高溫下仍可保持原強(qiáng)度的 65 %。

圖1 對位芳綸分子結(jié)構(gòu)式及球棍模型

間位芳綸的分子結(jié)構(gòu)呈鋸齒狀，如圖2 所示，間位芳綸晶體屬于三斜晶系，結(jié)構(gòu)中氫鍵在兩個(gè)苯環(huán)平面上，以格子狀排列呈氫橋的三維結(jié)構(gòu)[2]，由于氫鍵作用，使其化學(xué)結(jié)構(gòu)非常穩(wěn)定。因此賦予了它極佳的耐火和耐氧化性。它在260℃溫度工作1000h后，其強(qiáng)度保持率仍有65 %；在300℃環(huán)境中工作7天，保持率為50%；它的分解溫度接近500℃；幾乎不燃燒，離開火焰后即自熄。故被廣泛應(yīng)用于軌道交通、汽車、國防軍工等領(lǐng)域。

圖2 間位芳綸分子結(jié)構(gòu)式及球棍模型

1 芳綸材料在汽車制品中的應(yīng)用現(xiàn)狀

芳綸材料主要用于汽車輪胎、膠管膠帶、電機(jī)、剎車片、等部件，據(jù)統(tǒng)計(jì)，世界上最大的芳綸市場是汽車制動系統(tǒng)的摩擦制品[3]，這一部分的芳綸消耗量約占芳綸總產(chǎn)量的35%，芳綸材料在汽車中應(yīng)用如圖3所示。

圖3 芳綸材料在汽車制品中應(yīng)用比例

芳綸材料用于汽車制品最大的優(yōu)勢主要體現(xiàn)在減輕了汽車重量，并提升整車性能。從表1可以看出汽車輕量化對整車性能的影響[4]。

表1 汽車輕量化對整車性能的影響

1.1 在摩擦制動上的應(yīng)用

隨著高速公路的快速發(fā)展，汽車的行駛速度越來越快，同時(shí)人們對汽車的環(huán)保性能也提出了更高的要求。因此，在工程機(jī)械的高速、重載和快速制動，以及汽車特別是賽車的制動上，對摩擦襯片材質(zhì)的要求也越來越高。而芳綸纖維以其獨(dú)有的特性，非常適合作高溫高摩擦下的摩擦材料。也因此成為取代石棉而成為下一代摩擦材料的增強(qiáng)材料。

制動摩擦材料是一種多組分酚醛樹脂基復(fù)合材料，常用作汽車剎車制動片和離合器襯墊。近年來，隨著芳綸纖維在制動摩擦中成功應(yīng)用，國內(nèi)研究人員對芳綸纖維增強(qiáng)摩擦材料的配方、制造工藝與制動過程中的摩擦機(jī)理的研究越來越多。楊自棟等[5]研究了Kevlar增強(qiáng)摩擦材料在汽車制動過程中的摩擦機(jī)理，從微觀層面上對摩擦接觸界面探討，得到了Kevlar含量對摩擦系數(shù)的影響最佳的配方，并通過試車取得了良好的耐磨效果。Kato[6]等和Gopal[7]等研究了芳綸漿粕在摩擦制動中的作用，認(rèn)為芳綸漿粕可以降低制動摩擦材料的摩擦系數(shù)，提高耐磨性。Lu[8]等通過研究得到了各種原材料對摩擦性能影響的靜態(tài)摩擦性能譜，芳綸漿粕因其具有弱固體潤滑劑特性，在摩擦性能譜中位于潤滑區(qū)和過渡區(qū)的邊界，耐磨性優(yōu)異，是可以優(yōu)先選擇的原材料之一。

芳綸纖維主要用于增強(qiáng)樹脂做剎車制動片和離合器襯墊，特別是芳綸漿粕和沉析纖維兩種產(chǎn)品作為高性能填充材料應(yīng)用，由于比表面積大，直徑分布均勻，在尼龍和聚四氟乙烯樹脂中分散很均勻，優(yōu)勢互補(bǔ)，其增強(qiáng)的復(fù)合材料的摩擦系數(shù)性能大幅提高，因此在交通運(yùn)輸、國防工業(yè)等高技術(shù)產(chǎn)業(yè)中應(yīng)用日益增多。

芳綸纖維作為增強(qiáng)劑，雖具有摩擦系數(shù)穩(wěn)定和磨損率低等諸多的優(yōu)點(diǎn)，但目前國產(chǎn)的漿粕與酚醛樹脂的浸潤性差，所以仍需對芳綸漿粕的表面處理技術(shù)進(jìn)行優(yōu)化研究，以充分發(fā)揮其優(yōu)良的性能。另外，在汽車摩擦材料中，芳綸纖維不適合作為單一的增強(qiáng)材料使用，并且含量不宜過高。研究表明，接觸面層的芳綸纖維在高強(qiáng)度的制動摩擦情況下，會由于局部的過熱、軟化，導(dǎo)致其失去原有的機(jī)械性能，摩擦因素會降低，此時(shí)的芳綸纖維在摩擦界面起到了一定的潤滑作用。

1.2 在膠管材料上的應(yīng)用

汽車用膠管是汽車用主要橡膠制品之一。隨著汽車工業(yè)的不斷進(jìn)步，同時(shí)對環(huán)保的要求越來越高，汽車用膠管所接觸介質(zhì)以及使用環(huán)境都在不斷變化，故而汽車用膠管近年來對材料構(gòu)成方面提出了更高的要求[9]。許多的汽車制造商要求一些汽車膠管的壽命與汽車壽命一致，加上能源問題，要求汽車質(zhì)量越來越輕，因此，現(xiàn)在的汽車膠管相比以前需具有以下特點(diǎn)：高度耐熱、尺寸穩(wěn)定、抗震動、質(zhì)量輕。

芳綸纖維以其獨(dú)有的特性，已經(jīng)成為膠管產(chǎn)品增強(qiáng)纖維的首選材料。用芳綸纖維作膠管增強(qiáng)層的骨架材料主要有以下四大優(yōu)勢：（1）強(qiáng)度高，以滿足膠管產(chǎn)品的耐壓要求；（2）耐疲勞性好；（3）高穩(wěn)定性以及伸長率低，滿足直接蒸汽硫化的工藝要求，同時(shí)可以減小膠管在承壓狀態(tài)下的徑向變形；（4）質(zhì)量輕，符合汽車工業(yè)輕量化趨勢，用芳綸增強(qiáng)的膠管，在保證同等強(qiáng)度的條件下，可以比使用錦綸、維綸減輕三分之二以上的重量。

據(jù)統(tǒng)計(jì)，市面上一半以上車型內(nèi)燃機(jī)采用的是渦輪增壓機(jī)型，該內(nèi)燃機(jī)需要把壓縮空氣從渦輪增壓器傳向冷卻器，此時(shí)膠管工作溫度非常高， 一般維持在200 ℃ ， 最高可達(dá)230 ℃ ，在膠管冷的一端， 膠管也要經(jīng)受160℃～ 180 ℃ 溫度的作用[10]。而芳綸纖維以其優(yōu)越的耐熱、耐老化性能用作膠管的骨架材料無疑是最佳的選擇。另外，芳綸被大量的用來生產(chǎn)在燃料、冷卻水和加熱水、空調(diào)器、潤滑油和管線中使用的膠管。根據(jù)不同使用環(huán)境,對膠管的耐壓強(qiáng)度、介質(zhì)阻力等有不同要求。如ContiTech公司生產(chǎn)了一種汽油管,為泵送燃料而發(fā)展了管中管的原理，這類管不僅僅是用一種材料如橡膠所制成的,而是由好幾層組成的。每一層橡膠都根據(jù)特殊需要進(jìn)行增強(qiáng),所用的增強(qiáng)材料有鋼、芳綸、聚酰胺、棉花等的纖維。這是對環(huán)境保護(hù)做出了不小的貢獻(xiàn)。

目前，國內(nèi)由于受到多方面因素影響，作為汽車膠管骨架增強(qiáng)層所使用的材料仍然以錦綸和滌綸為主，其中以滌綸最為廣泛，芳綸應(yīng)用比例不足10%。而在國外，特別是歐洲國家，芳綸纖維已經(jīng)成為汽車膠管增強(qiáng)層的主要原材料。德國某公司采用芳綸作增強(qiáng)層，用氟橡膠作內(nèi)膠層、三元乙丙橡膠作外膠層生產(chǎn)了汽車發(fā)動機(jī)燃油膠管；美國蓋茨公司和克萊斯勒公司用芳綸纖維作為增強(qiáng)層制作了汽車散熱器膠管。這種膠管均可在 150℃下長期使用，現(xiàn)在已經(jīng)成為中高檔轎車的必配部件。據(jù)統(tǒng)計(jì)，歐洲國家汽車用膠管耗用的芳綸占所有橡膠制品耗用芳綸的70%以上。

我國汽車工業(yè)的快速發(fā)展給汽車膠管帶來了發(fā)展良機(jī)，按照每輛汽車所需膠管 20m計(jì)算，據(jù)統(tǒng)計(jì)，2014年我國汽車新增2.3×107輛，而2015年新增2.5×107輛，并仍在持續(xù)增長，所需要的汽車膠管在5×108m以上，再加上維修所用的膠管，市場潛力非常大。為了適應(yīng)國內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展，近些年，盡管受到國內(nèi)芳綸纖維主要依靠進(jìn)口的制約，很多企業(yè)通過引進(jìn)技術(shù)和自主開發(fā)，研制出了高性能芳綸纖維用于汽車膠管的制造。如中藍(lán)晨光生產(chǎn)的牌號 STARAMID對位芳綸纖維[11]，研究了其性能、表面處理對汽車膠管剝離強(qiáng)度的影響，得到了較好結(jié)果，為國產(chǎn)化對位芳綸在汽車膠管中的應(yīng)用提供了寶貴的經(jīng)驗(yàn)。

雖然膠管對骨架材料和橡膠之間的粘合要求不像輪胎那么苛刻，但是仍然需要有一定的粘合水平。而芳綸纖維具有很高的化學(xué)惰性，表面很難活化，從而使得其與橡膠直接粘合存在困難。很多研究者對此進(jìn)行了改進(jìn)、優(yōu)化，如表面化學(xué)反應(yīng)、等離子體處理、粘合劑處理、浸膠、輻照等，這些方法不同程度的增加了芳綸纖維骨架與橡膠之間的粘合。杜邦公司擁有一種簡單方便的處理方式，能夠讓 Kevlar和Nomex纖維與橡膠的粘合能力成倍提高，甚至提高十倍，但是目前處于保密階段。

1.3 在膠帶材料上的應(yīng)用

膠帶產(chǎn)品耗用芳綸在橡膠制品耗用芳綸中所占比例：在歐洲為12.5%，在全世界則達(dá)到了22%以上的份額。在橡膠產(chǎn)品中，它每年消耗的芳綸纖維僅次于膠管產(chǎn)品。芳綸用于膠帶有以下幾大優(yōu)勢[12]：

①強(qiáng)度/線繩細(xì)度之比高，以最小的材料消耗和能源消耗制造大功率膠帶；

②高模量，尺寸穩(wěn)定性好，工作壽命長；

③耐高溫性優(yōu)越，在高溫環(huán)境工作仍能保持高精確度。

隨著生活水平的提高，汽車已經(jīng)不再是人們眼中的奢侈品，而是一種普遍的交通工具，因此人們越來越關(guān)注現(xiàn)代汽車的安全性、舒適性、經(jīng)濟(jì)性，是否能長時(shí)間在高速下行駛且噪聲低，同時(shí)也希望低維修保養(yǎng)頻率，或者是免維護(hù)，是否環(huán)保等等。要滿足這些要求，離不開高性能動力傳動膠帶的支持，而芳綸無疑是可確保高精度傳動比、高可靠性、長工作壽命的傳動帶的理想骨架材料。

1.4 在輪胎材料上的應(yīng)用

芳綸有“合成鋼絲”的美稱，20%的芳綸纖維用于橡膠骨架材料，汽車輪胎是其主要應(yīng)用之一。從技術(shù)層面出發(fā)，芳綸可作為輪胎任何部位的骨架材料[11]，它可以用來作子午胎的胎體、帶束層、冠帶層等部位的增強(qiáng)材料。斜交工程輪胎緩沖層的增強(qiáng)材料、載重輪胎胎圈加強(qiáng)層的增強(qiáng)材料也可用芳綸材料替代。此外，芳綸短纖維經(jīng)過粘合處理后還可被用到輪胎胎面等部件膠料中，起到補(bǔ)強(qiáng)作用。

芳綸輪胎具有以下優(yōu)點(diǎn)[13]：

（1）質(zhì)量輕，舒適性好。鋼絲的密度 7.85g/cm3，而芳綸密度為 1.44 g/cm3，僅為鋼絲的五分之一，單胎質(zhì)量減輕6%～9%。芳綸輪胎胎面、側(cè)胎柔軟，以及胎面對地面的移動性和剪切力小，因而其緩沖性能好，行駛噪音低，乘坐舒適。

（2）滾動阻力低，節(jié)油性能佳。由于芳綸簾線動態(tài)模量高、損耗因子低，具有較小的滯后損失，非常適宜作低滾動阻力高性能輪胎骨架。據(jù)了解，其滾動阻力最多可降低20%，降低了能源的消耗，達(dá)到節(jié)油目的，符合環(huán)保要求。

（3）耐切割、耐刺扎。芳綸的剛性是鋼的 4～6倍，韌性是鋼的2倍，并且由于分子結(jié)構(gòu)呈惰性，具有很強(qiáng)的耐化學(xué)、物理腐蝕，耐磨性能優(yōu)越，因此其使用壽命更長。

（4）耐熱、耐疲勞性能好。以芳綸纖維作輪胎簾子線，其剛性好、伸長率低、蠕變小，具有優(yōu)良的耐熱性能。芳綸纖維在 150℃下收縮率為零，能夠長期運(yùn)行，特別適用于跑氣保用輪胎的胎體骨架材料。另外，在動態(tài)力學(xué)方面，芳綸具有復(fù)合模量隨溫度的增加而遞增，損耗模量隨溫度的增加而遞減的特性，使得其具有優(yōu)異的高溫使用性能。在輪胎工作時(shí)，簾子線不僅要承受內(nèi)胎的內(nèi)壓，還要承受汽車重力及運(yùn)動過程中的作用力，高速運(yùn)轉(zhuǎn)中與地面摩擦產(chǎn)生大量的熱會使輪胎溫度升高，因此芳綸非常適合替代鋼絲作為汽車輪胎簾子線。

（5）成本低。輪胎重量減輕意味著單胎材料成本降，芳綸與膠料的粘合效果不受水分、溫度的影響，較鋼絲效果好，并且可以不需要促進(jìn)鋼絲粘合的專用粘合劑，因而膠料的成本低于鋼絲輪胎膠料，大約可降低成本18%。

據(jù)荷蘭Acordis-Akzo公司統(tǒng)計(jì)，2000年全世界輪胎行業(yè)消耗了160t以上的芳綸骨架材料，其中歐洲占了40%的份額。美國 DuPont公司曾報(bào)道，加上芳綸短纖維，這一年全世界輪胎制造業(yè)消耗了1000t以上的芳綸纖維。

芳綸在子午胎中絕大部分被用來取代鋼絲簾線做帶束層的增強(qiáng)材料，在乘用車胎和輕型載重胎中以全纖維胎體、帶束層結(jié)構(gòu)取代半鋼結(jié)構(gòu)，獲得了非常好的效果。鄧祿普公司成功地開發(fā)出使用Kevlar作帶束層的超輕量輪胎，其重量較原來減輕30%，單胎重量從11.8kg減至8.6kg，節(jié)約了燃油費(fèi)。同時(shí)還改進(jìn)了輪胎的接地性能，提高了乘坐舒適性等。21世紀(jì)初期，國內(nèi)數(shù)家輪胎廠用進(jìn)口芳綸簾子布做胎體或帶束層骨架材料生產(chǎn)子午胎，每年用量為15t左右。另外，TEIJIN公司在輪胎100份生膠中摻加1～3份Tawron芳綸短纖維，發(fā)現(xiàn)其耐久性提高了 18%～20%，生熱降低了 10%，滾動阻力在不同車速下降低了10%～25%，同時(shí)膠料的抗崩花掉塊性能提高了近20%[14]。

賽車用輪胎是芳綸在輪胎市場中最大的客戶，所有一級方程式賽車的輪胎都是用芳綸作為主要的增強(qiáng)材料。當(dāng)然，其他輪胎領(lǐng)域，芳綸的用量也呈現(xiàn)出增長趨勢，如米其林公司生產(chǎn)的Pilot Super Sport系列輪胎，采用Twaron作輪胎帶束層，夠有效抓住胎面中央部位，消除胎面隆起的現(xiàn)象。一方面讓胎面受力分布均勻，抓地力在胎面中央的緊張程度高于胎肩，增強(qiáng)了對輪胎向心力的控制，一方面保證了胎面磨損均勻，增加了其壽命。另外在輪胎面采用了Dual-Compound胎面復(fù)合配方技術(shù)，左右兩側(cè)使用不同的比例的膠料配比，強(qiáng)化了輪胎的支撐性能，甚至在頻繁高強(qiáng)度轉(zhuǎn)彎的情況下依舊能保證超長時(shí)間的耐久性。目前，該系列輪胎主要用于法拉利F12 Berlinetta車型和599 GTO跑車。

圖4 Pilot Super Sport系列輪胎

另外，人們對跑氣保用輪胎的關(guān)注越來越多，這也在一定程度上促進(jìn)了芳綸纖維用量的增長。因?yàn)榕軞獗Ｓ幂喬ヒ鉀Q的主要問題是泄氣后輪胎溫升過高、耐熱問題，而芳綸為胎體骨架材料的跑氣保用輪胎相比人造絲具有更好的強(qiáng)度、耐高溫性能。

近期歐盟對新生產(chǎn)的輕型轎車制定了CO2限排標(biāo)準(zhǔn)，從2012年起，汽車制造商和進(jìn)口商在歐盟地區(qū)注冊的車輛如果CO2排放量不達(dá)標(biāo)，將逐步被淘汰。在2010年6月11～12日召開的橡膠工業(yè)骨架材料中外技術(shù)論壇上專家表示，新法規(guī)將對未來汽車材料選擇帶來重大影響，低密度、高強(qiáng)度新型材料以及跑氣保用輪胎等新產(chǎn)品將更受青睞。

雖然芳綸輪胎有諸多優(yōu)點(diǎn)，但是由于國內(nèi)芳綸研究起步較晚，芳綸生產(chǎn)廠家少，且高端芳綸材料仍主要依靠進(jìn)口，導(dǎo)致其價(jià)格居高不下，限制了其在國內(nèi)廣泛的應(yīng)用。另外，由于芳綸同鋼絲、尼龍的區(qū)別，采用現(xiàn)有的設(shè)備，在產(chǎn)品成型中還存在一些問題有待解決，如成型壓合時(shí)出現(xiàn)存氣，芳綸簾布不能自動卷曲和供料等。這些問題也成為了今后研究熱點(diǎn)和方向。

1.5 在電機(jī)、電路板絕緣材料上的應(yīng)用

采用芳綸纖維制成的芳綸絕緣紙用于電機(jī)絕緣材料，有著其它絕緣材料不可比擬的優(yōu)勢。在眾多的絕緣材料，絕緣性優(yōu)于芳綸紙的雖然很多，但在高等級耐熱絕緣領(lǐng)域，芳綸紙有著不可替代的重要地位。如DMD絕緣材料（聚酯纖維無紡布與聚酯薄膜的復(fù)合物），F(xiàn)級（155℃）電氣絕緣已經(jīng)是其耐熱極限。而F級絕緣只是間位芳綸紙的基礎(chǔ)應(yīng)用，它更多用于H級（180℃）絕緣上。隨著我國汽車工業(yè)的發(fā)展，對車用電機(jī)產(chǎn)品要求也越來越高，特別是因?yàn)槭臀C(jī)、環(huán)境問題，越來越多的汽車制造商開始尋求燃油以外的新能源汽車，純電動汽車、半電動汽車已經(jīng)開始成為一種新的發(fā)展趨勢，這些都無疑增加了車用電機(jī)產(chǎn)品需求量，并希望其具有更加優(yōu)越的耐熱、耐高溫、壽命長等性能，因此間位芳綸絕緣紙?jiān)谲囉秒姍C(jī)絕緣材料中的應(yīng)用便成了最佳的選擇。筆者所在公司——TMT生產(chǎn)的芳綸紙、紙板及異型件已經(jīng)應(yīng)用到高速列車牽引電機(jī)、變壓器等電氣設(shè)備關(guān)鍵部位，并得到客戶高度認(rèn)可。目前，公司正在進(jìn)行建廠擴(kuò)產(chǎn)，其目標(biāo)主要定位在高端芳綸絕緣紙及其芳綸制品，市場并不局限于軌道交通領(lǐng)域，同時(shí)有望在電動汽車、城市無軌列車中得到廣泛的應(yīng)用。

圖5 芳綸絕緣紙?jiān)陔姍C(jī)中的應(yīng)用圖例

除此之外，電動汽車的發(fā)展勢必會增加電路板的消耗，同時(shí)對其性能要求也有所提高，芳綸纖維復(fù)合材料特種電路基板具有無可比擬的優(yōu)越性。首先，在溫度變化時(shí)，芳綸纖維復(fù)合材料特種電路基板幾乎不產(chǎn)生熱變形。而普通玻璃鋼線路板經(jīng)過多次高低溫沖擊必然引起開裂。研究表明芳綸復(fù)合材料電路板具有較低的介電損耗系數(shù)和介電常數(shù)，且芳綸復(fù)合材料電路板比相同玻璃鋼電路板輕20%。美國杜邦公司生產(chǎn)的芳綸復(fù)合材料電路板，其尺寸穩(wěn)定性極佳，早在1982年就開始出售。日本帝人公司也將它的Technora纖維用作無引線陶瓷基片載體的增強(qiáng)材料，制成特種電路基板，它與其它基板相比，尺寸穩(wěn)定性好，介電常數(shù)低，更小巧輕質(zhì)。這些都有利于汽車電子產(chǎn)品小型化和輕量化。

1.6 在其它方面的應(yīng)用

芳綸在汽車其它方面的應(yīng)用主要集中在芳綸復(fù)合材料，因?yàn)槠渚哂懈邚?qiáng)、輕質(zhì)、耐磨、阻燃等一系列優(yōu)異性能，在中高端汽車、大型汽車、特別是軍用汽車領(lǐng)域應(yīng)用尤為廣泛。

1.6.1 用于車體骨架結(jié)構(gòu)

芳綸蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料是一種以芳綸紙經(jīng)過涂膠、切紙、疊合、熱壓、拉伸、浸膠、片切等工序，然后將碳纖維面板、鋁板等材料貼合在芳綸蜂窩表面制作而成。其具有比鋁蜂窩更輕質(zhì)和更好的力學(xué)、阻燃、隔音性能。其主要可替代鋼板用于汽車底板非承重部位和汽車座椅骨架，能有效減輕車體質(zhì)量的3%以上。此外，意大利某公司用厚度12.5mm的 48kg/m3芳綸蜂窩為芯材，采用采用真空袋壓及熱壓罐成型工藝，制備了滿足不同部位彎曲程度、不同形狀的復(fù)合材料夾心結(jié)構(gòu)。這意味著芳綸蜂窩夾層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料不僅僅只能用于制造平面結(jié)構(gòu)或者只能在一個(gè)方向上彎曲的零部件，可以更好的應(yīng)用到汽車發(fā)動機(jī)艙蓋板、車門、車頂?shù)炔课唬瑸檩p量化汽車的制造提供有力的保障[15]。

1.6.2 用于電機(jī)貯能飛輪

在電動機(jī)/發(fā)電機(jī)飛輪系統(tǒng)，采用芳綸復(fù)合材料制成的貯能飛輪，其性能表現(xiàn)突出。德國某公司在汽車上將車軸與飛輪裝置連接在一起，當(dāng)車輛剎車或下坡運(yùn)行時(shí)，汽車前進(jìn)能轉(zhuǎn)化為驅(qū)動飛輪快速旋轉(zhuǎn)，可以很好的將剎車?yán)速M(fèi)的能量貯存起來，然后利用此能量還可以作為汽車行駛的動力，延長了電池使用壽命，同時(shí)可節(jié)省燃料達(dá)20%，減少了廢氣排出。

1.6.3 用于汽車防彈裝備

因?qū)ξ环季]具有本質(zhì)阻燃和高效的防彈特性，隨著武器裝備整體性能的提升，芳綸復(fù)合材料在軍用防彈裝甲領(lǐng)域越來越廣，如坦克復(fù)合裝甲、警用防彈車、軍用裝載運(yùn)輸車內(nèi)飾板等均采用對位芳綸復(fù)合材料或者碳纖維/芳綸混雜復(fù)合材料制備而成[16]，提升其防彈性能，并且可以減輕車體重量，節(jié)省能源。美國ATL公司采用芳綸為基材織物生產(chǎn)出了一種可以折疊的高強(qiáng)度防彈軍用油箱，它的強(qiáng)度/質(zhì)量比是鋼絲骨架的3倍以上，并且具有很好的耐燃性[17]。這種油箱質(zhì)量的減輕意味著同樣條件下可裝載更多燃油，有數(shù)據(jù)表明，該油箱可比其它油箱多充 25%的燃油；同時(shí)加上其優(yōu)越的防彈和阻燃性能，在很大程度上提升了軍隊(duì)作戰(zhàn)能力。

1.6.4 用于汽車軸承

芳綸纖維在車用無油自潤滑軸承中也有一定的應(yīng)用，某些特殊車輛需要苛刻條件下工作，如處在粉塵環(huán)境中，或者空氣中含有腐蝕性氣體 CO，SO2，重型汽車等，這對車輛軸承潤滑帶來很多問題，傳統(tǒng)的油、脂潤滑極易發(fā)生磨損或者腐蝕損壞，維修周期短，此時(shí)無油自潤滑軸承就體現(xiàn)出它獨(dú)有的優(yōu)勢。高性能芳綸長絲纖維是一種非常優(yōu)越的無油自潤滑襯墊材料，廣泛應(yīng)用于航空、汽車領(lǐng)域，它具承載能力高、壽命長、免維護(hù)及自潤滑的優(yōu)點(diǎn)。我國自潤滑襯墊用的芳綸纖維均為美國杜邦公司進(jìn)口，隨著我國重點(diǎn)裝備大量研發(fā)及其自潤滑關(guān)節(jié)軸承應(yīng)用的大幅提高，發(fā)達(dá)國家對我國實(shí)行了更加嚴(yán)密的封鎖，自潤滑襯墊用芳綸長絲纖維已經(jīng)成為制約我國重點(diǎn)型號研制和生產(chǎn)的瓶頸，受制于人的局面相當(dāng)嚴(yán)峻，因此芳綸長絲纖維國產(chǎn)化是目前國內(nèi)急需解決的難題。

2 展望

因?yàn)榉季]的各種優(yōu)異性能，在各個(gè)領(lǐng)域中的應(yīng)用越來越廣泛，也受到越來越多的研究者的關(guān)注。在汽車制造中，輪胎、膠管膠帶、制動片、內(nèi)飾材料等很多部件均能見到芳綸的影子。而在我國，芳綸用于汽車制品仍然較少，占芳綸總用量的 10%不到。原因是國內(nèi)對芳綸材料的研究較晚，并且由于早期研究力量分散，取得的成效不大，近些年才開始逐步走向規(guī)?；a(chǎn)，但品種單一，芳綸材料各項(xiàng)性能較杜邦、帝人公司芳綸產(chǎn)品仍存在較大差距，在高品質(zhì)芳綸產(chǎn)品應(yīng)用中，國內(nèi)幾乎全部依靠進(jìn)口，導(dǎo)致其價(jià)格居高不下。因此國內(nèi)應(yīng)該繼續(xù)大力支持芳綸研究者們的工作，加大力度對不同種類高性能芳綸纖維的研究，爭取早日實(shí)現(xiàn)高性能芳綸國產(chǎn)化替代。

在汽車制品應(yīng)用方面，芳綸纖維與橡膠的粘合問題以及產(chǎn)品成型問題是限制其應(yīng)用的主要難題，這也將是今后研究的熱點(diǎn)方向。雖然目前芳綸材料仍主要見于高端汽車制品中，但隨著汽車輕量化趨勢、環(huán)保新規(guī)要求以及人們對汽車舒適性、安全性等的追求，芳綸材料在汽車領(lǐng)域中的應(yīng)用將會越來越普及。

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