语君123
塑料在汽车中的应用概况 受到能源危机的威胁，世界各国的汽车工业都在为汽车轻量化做各种努力。此外，消费者在需求层次、需求结构、需求品位的提高，以及轿车的乘坐舒适性、安全性、环保性、美观性等性能指标都已成为决定汽车产品市场成败的重要砝码。包括塑料在内的非金属材料在汽车上的应用正能满足这一需求。 为了满足汽车工业发展的需求，汽车塑料的品种和应用范围不断扩大。20世纪90年代，发达国家汽车平均用塑料量是：100～130kg/辆，占整车整备质量的7%～10%；到2002年，发达国家汽车平均用塑料量达到300kg/辆以上，占整车整备质量的20%。预计到2020年，发达国家汽车平均用塑料量将达到500kg/辆以上。 我国经济型轿车每辆车塑料用量为50～60kg；轻、中型载货车的塑料用量仅为40～50kg；重型载货车可达80kg左右。我国中、高级轿车基本为发达国家引进车型，汽车塑料的应用量基本与发达国家上世纪90年代水平相当，为100～130kg/辆。 塑料在汽车上的应用十分广泛，按功能应用主要分为三类：内饰件、外装件、功能结构件。 外装件：以塑代钢，增加塑料制品的应用量，减轻汽车重量，达到节能的目的。如保险杠等。 内饰件：以安全、环保、舒适为应用特征，用可吸收冲击能量和振动能量的弹性体和发泡塑料制造仪表板、座椅、头枕等制品，以减轻碰撞时对人体的伤害，提高汽车的安全系数。 功能结构件：多采用高强度工程塑料，减轻重量，降低成本，简化工艺。如用塑料燃油箱，发动机和底盘上的一些零件等。 汽车塑料新材料及其应用 塑料的特性表现在质量轻、不会锈蚀、耐冲击性好、透明度高和耐磨耗性、绝缘性好、导热性低，一般成型性着色性好、加工成本低等等，在汽车设计中采用大量的塑料，可以综合地反映对汽车设计性能的要求，即轻量化、安全、防腐、造型和舒适性等，而且有利于降低成本，节约材料资源。但由于普通塑料尺寸稳定性差、热膨胀率大、易燃烧、易老化等，许多特性不能与金属材料相比。因此，汽车所用塑料不是纯的(单一)的某一种品种，而是经过改性的，又称“改性塑料”。 塑料以合成树脂为主要成分，加入适量的添加剂，以增加其工艺性能与使用性能。添加剂有：填料和增强材料、填充剂、增塑剂、固化剂、稳定剂、润滑剂、抗静电剂、阻燃剂等。 按照使用特性，塑料分为通用塑料、工程塑料和特种塑料。通用塑料是指产量大、用途广、成型好、价格便宜的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。工程塑料指能承受一定外力作用、具有良好的机械性能和耐高、低温性能，尺寸稳定性较好，可以用作工程结构的塑料，如聚酰胺、聚砜等。特种塑料具有特种功能，如氟塑料和有机硅等。 按照理化特性，又可分为热固性塑料和热塑性塑料两种。热固性塑料是指在受热或其他条件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料，热固性塑料优点是强度、耐热性好，受压不宜变形；缺点是：成型工艺复杂，生产效率低。热塑性塑料是指在特定温度范围内能反复加热软化和冷却硬化的塑料，其优点是成型工艺简单，生产率高，具有一定的机械性能，可重复回收使用。缺点是：耐热性差，刚度较低。 随着塑料新材料的不断开发，塑料在汽车应用的领域不断扩大： 1、纳米复合材料的应用。热塑性聚烯烃(TPO基)纳米复合材料，应用于汽车内、外装饰件，优点是质轻、尺寸稳定性提高、强度更高、低温抗冲击性能更好。TPO系纳米复合材料汽车踏脚板，已用于通用汽车公司轿车，其具有较高的硬度、质量轻、低温下不发脆，而且容易回收。 丰田公司将纳米聚丙烯复合材料用于汽车前后保险杠，使原保险杠厚度由4mm减至3mm，重量减轻约1/3。丰田公司又相继推出了用于汽车内饰件的聚丙烯纳米复合材料。 纳米粒子的介入，不仅改善了聚合物的强度、刚性、韧性，而且还有利于提高聚合物的透光性、阻隔性、耐热性及防紫外性等，由于加工简便，效果明显，业内对聚合物纳米复合材料的市场前景，持乐观态度。 2、可喷涂和免喷涂塑料。美国GE公司开发的可导电的聚苯醚/聚酰胺材料使车身塑料件能与金属冲压件一起进行阴极电泳(即可实现全在线喷涂)，从而消除汽车车身非金属件与金属件的色差问题。 此外，用于制造汽车车身板的PC/PBT材料与SLX膜通过模内装饰注塑成型工艺制造塑料车身外板、前后翼子板及后车厢门等，可以达到油漆的效果，降低生产成本。该技术在国外轿车车身板的生产中开始使用，国内应引起关注。 3、塑件配光镜和塑料玻璃。由美国GE公司生产的特殊聚碳酸酯做成的前照灯配光镜涂有防刮伤涂层，比玻璃镜片更亮，更抗破碎，更具光学加工的准确性。 美国在风窗玻璃的三层安全玻璃里面又贴附了20μm厚的聚氨酯膜。美国绝大部分客车采用丙烯酸树脂板，风窗玻璃塑料化可以达到节能和保护乘员安全的目的。 4、纤维增强热塑性塑料。长纤维增强热塑性塑料(LFRT)是新型轻质高强度工程结构材料，因其重量轻、价廉、易于回收重复利用，在汽车上的应用发展很快。 用天然纤维如亚麻、剑麻增强塑料制造车身零件，在汽车行业已经得到认可。用亚麻增强聚丙烯制作车身底板，材料的拉伸强度比钢要高，刚度不低于玻纤增强材料，制件更易于回收。对操作工人，可免除因玻纤引起的皮疹和呼吸性疾病。我国江阴一些企业已经开始生产这类材料。 5、在动力传动系统中的应用。发动机气门室罩和机油盘采用聚酰胺、反应注塑聚氨酯、环氧树脂等玻璃纤维增强塑料模制或压制而成；发动机的气缸衬垫和密封垫用高性能的或用特殊工艺生产的传统合成橡胶，其中包括CR和FRM；耐磨聚丙烯成型材料应用于齿轮、轴等耐磨成型制品。厢式车和货车中，用复合材料(玻璃和碳纤维)传动轴代替的金属轴，减轻了重量，降低了噪声和振动，并使工作更为平顺。英国GKN技术公司用纤维增强塑料制造的传动轴，重量减轻50％～60％，抗扭性比钢大0倍，弯曲刚度大5倍。杜邦公司开发一种复合玻纤增强尼龙66用于V6发动机的有源集合塑料通风系统。 6、悬架系统。用碳纤维增强塑料(CFRP)制造的板簧为14kg，减轻重量76％。在美国、日本、欧洲都已使板簧、圆柱形螺旋弹簧实现了纤维增强塑料化，除具有明显的防振和降噪效果外，还达到轻量化的目的。 7、车身。塑料在汽车车身上的应用主要有三种模式：(1)外覆盖件与结构件全部采用塑料：主要用于高档跑车，其骨架结构件采用碳纤增强塑料，外覆盖件采用玻纤增强塑料，成本很高。(2)金属骨架与全塑外覆盖件与车身结合：车身采用玻纤增强热塑性聚酯注塑成型，其设备为8800t注塑机，设备费用昂贵。(3)部分采用塑料外覆盖件：一些高级轿车，骨架结构采用金属件，外覆盖件则部分采用塑料件。 8、开发塑料功能件。用玻璃纤维增强热塑性塑料(GMT)制造支架、托架和多功能制件等；应用塑料制造进气歧管可减轻重量40％～60％，且表面光滑，流动阻力小，可提高发动机性能，并在提高燃烧效率、降低油耗及减振降噪方面有一定作用。开发在基体聚合物中掺入电导性填料的“复合型电导性塑料”，和塑料本身具有电导性的“电导性高分子化合物”，以其高功能性能供汽车生产选用。 9、仪表板、内饰系统。国外许多汽车厂用泡沫聚氨酯制造门板，不仅减轻重量，强度、吸声性和安全性能也好。聚丙烯由于价格低廉，在美国汽车市场上得到广泛应用，不仅用聚丙烯替代ABS，而且有些车型内饰全部使用聚丙烯。目前国内使用的仪表板可分为硬质仪表板和软质仪表板两种。硬质仪表板一般为改性聚丙烯采用注塑成型，在经济型车上使用。软质仪表板为聚氨酯反应发泡成型，通常用于中高档轿车。 国际汽车塑料应用发展趋势 国际汽车塑料应用正在向着——技术含量高、电子化、模块化、舒适、安全、环保性方向发展。 1、模块化供货趋势：美国李尔公司已将车厢内饰件全部实现了模块化供货，车厢内被简化为前座、后座、仪表板、车门衬、车门和行李箱衬等六大件，率先在车身件上实行了模块化。这些部件及所有电气、机械设备都已预先装配好，可在整车装配线上直接安装。 德尔福公司也推出了包括座舱模块、车门模块、前端模块、制动模块、空气/燃油合成模块等在内的系统化集成模块，将模块化的领域进行了扩展。 2、电子化：例如，豪华轿车的座椅总成具备电动调整、预热等功能，还有的具备腰部按摩功能，并逐步向经济型轿车扩散。 3、准时化供货：由于内饰产品可供选装的配置在各总成中种类最多，所以内饰行业基本上都要与主机厂实行同步生产，准时化供货，避免发生大量的库存。 4、安全、环保性：在欧洲和美国对汽车塑料环保的定义是严格的，涉及一个产品的整个生命周期，既：使用环保的原材料、在环保的条件下制造生产、在使用和回收过程中不会对人的健康和环境有任何危害的的产品。汽车塑料部件在选材时，要选择塑料品种趋于集中统一，便于分类回收和整体回收，这是塑料回收、再生和利用的基础。例如：用回收的废旧保险杠造粒生产仪表板、护板等，用回收的座椅泡沫材料再生后作汽车内衬；仪表板表皮用热塑性聚烯烃，骨架用聚丙烯注塑件，填充用聚丙烯泡沫，这样便于将来仪表板整体回收。国外各大汽车公司都成立了专门的汽车回收试验中心。 5、扩大塑料在汽车上的应用范围和技术水平：开发塑料在功能件上的应用，如：多功能支架、仪表板托架、发动机护板等，塑料进气歧管等在国外汽车上得到广泛应用；应用玻纤增强热塑性塑料制作汽车部件，减轻汽车自重；采用先进的成型技术和设备(如气辅注塑、低压注塑)生产汽车塑料部件，提高产品质量。 我国汽车塑化发展的特点和建议 近几年来，我国汽车塑料制品生产企业一方面积极引进外资、引进先进的技术和加工设备，并对企业进行全面技术改造，保证了轿车塑料制品本地化生产的顺利进行；另一方面为降低成本，根据我国的国情优化设计，合理地选择材料；同时密切跟踪国外汽车塑料材料应用的发展趋势，进行材料、工艺、设备等方面技术研究，进行技术储备，以适应将来汽车工业高速发展的需要。 这些企业利用引进车型的技术，扩大塑料材料在汽车上的应用水平，不仅满足了汽车工业的需要，也形成了一批规模化、专业化的汽车塑料制品供应商，如上海延锋伟世通、长春富奥-江森公司等。这些企业不仅是国内技术最完备、生产规模最大的汽车饰件专业生产企业，而且部分生产工艺水平达到了国内领先和国际同步水平。 但由于我国在汽车上塑料的应用量还相对较少且起步较晚，汽车塑料专用树脂牌号少、生产工艺落后、产量低，因而在工程塑料、高性能工程塑料的使用落后于发展潮流，主要依靠进口专用树脂生产；产品设计、模具设计和模具制造水平有限，制造周期长，生产准备周期长，试制费用高；开发力量薄弱，开发投入有限，开发手段落后，缺乏开发人才。 另外，汽车塑料零部件厂家规模不大，水平低，缺少统一的汽车塑料零部件规范与标准；不少企业生产、试验与检测设备尚属落后，不能保证和准确反应产品的最终性能；在CAD/CAM/CAE技术的应用上与国外先进行业相比存在很大差距；国内企业的环保意识与重视程度与国外尚有一定差距，对材料利用的统合，材料的回收、再生和利用方面的研究缺乏考虑。 针对我国汽车塑化发展存在的问题，提出以下几点建议 1、国内汽车零部件、汽车塑料行业企业要在汽车行业中占有一席之地，必须提高国际竞争力，把企业开发能力和产品水平提到更高的层次上参与汽车工业的发展与竞争。 2、高度重视环保工作。从设计开发阶段就要进行汽车用塑料材料回收、再生利用的研究，以满足环保的需要。这项研究不仅是汽车行业的事情，也是整个社会的事情，应借鉴汽车发达国家对环保的经验，作为重要课题研究。 3、塑料原材料生产企业、汽车塑料制品生产企业、与汽车主机厂应加强合作，建立新材料开发研究联合体，协调新材料及新产品的开发工作。开发适合我国国情的汽车专用树脂、专用料、工程塑料系列产品，以提高我国汽车塑料的应用水平。 4、在汽车塑料制品设计及生产中利用计算机辅助分析技术，加强对新工艺的研究，保证制品设计质量，缩短产品开发周期。重视低压注塑成型、气辅注塑成型等先进工艺在汽车上的应用。 5、推动汽车塑料材料、制品向专业化、标准化、高品质化、环保化方向加速发展，提高质量，降低成本。 
电导率（total dissolved solids，简写为TDS）：水的导电性即水的电阻的倒数，通常用它来表示水的纯净度。 电导率是物体传导电流的能力。电导率测量仪的测量原理是将两块平行的极板，放到被测溶液中，在极板的两端加上一定的电势（通常为正弦波电压），然后测量极板间流过的电流。根据欧姆定律，电导率(G)--电阻(R)的倒数，是由电压和电流决定的。 电导率的基本单位是西门子（S），原来被称为姆欧，取电阻单位欧姆倒数之意。因为电导池的几何形状影响电导率值，标准的测量中用单位电导率 S/cm来表示，以补偿各种电极尺寸造成的差别。单位电导率（C）简单的说是所测电导率（G）与电导池常数(L/A)的乘积这里的L为两块极板之间的液柱长度，A为极板的面积。 =ρl=l/σ (1)定义或解释 电阻率的倒数为电导率。σ=1/ρ (2)单位: 在国际单位制中，电导率的单位是西门子/米。 (3)说明 电导率的物理意义是表示物质导电的性能。电导率越大则导电性能越强，反之越小
室内空气质量检测与传感器的应用 [摘要]室内空气品质对人的影响至关重要，利用传感器检测空气质量是当今流行的一种方法，本文介绍了传感器在空气质量检测方面的原理应用，分析了当前气体传感器的优点和不足，以及气体传感器的发展趋势和前景。 [关键词]空气质量 气体传感器 室内环境污染 一、空气对于人的重要性 人们每时每刻都离不开氧，并通过吸入空气而获得氧。一个成年人每天需要吸入空气达6500升以获得足够的氧气，因此，被污染了的空气对人体健康有直接的影响。人的一生中有90%以上时间在室内度过，可见，室内空气品质对人的影响更是至关重要。 二、室内环境污染背景 当今，人类正面临“煤烟污染”、“光化学烟雾污染”之后，又出现了“室内空气污染”为主的第三次环境污染。美国专家检测发现，在室内空气中存在500多种挥发性有机物，其中致癌物质就有 20多种，致病病毒 200多种。危害较大的主要有:氡、甲醛、苯、氨以及酯、三氯乙烯等。大量触目惊心的事实证实，室内空气污染已成为危害人类健康的“隐形杀手”，也成为全世界各国共同关注的问题。据统计，全球近一半的人处于室内空气污染中，室内环境污染已经引起7%的呼吸道疾病，22%的慢性肺病和15%的气管炎、支气管炎和肺癌。 三、关于开展室内空气质量服务的几点设想 着手调查国内家庭和办公室内空气质量的基本情况。 了解并着手引进室内空气质量检测设备。 进行规模较大的宣传活动，首先应由气象主管部门与环保主管部门联合建立室内空气质量问题的管理机制。 对国际环保部门有关室内空气质量的法规、技术标准、室内污染测定方法及对测定仪器等问题进行专门的调查和研究。 四、空气检测仪的强力武器——传感器 检测技术是人们认识和改造世界的一种必不可少的重要技术手段。而传感器是科学实验和工业生产等活动中对信息资源的开发获取、传输与处理的一种重要工具。下面将介绍六种在空气质量检测方面发挥重要作用的传感器。 金属氧化物半导体式传感器。金属氧化物半导体式传感器利用被测气体的吸附作用，改变半导体的电导率，通过电流变化的比较，激发报警电路。由于半导体式传感器测量时受环境影响较大，输出线形不稳定。金属氧化物半导体式传感器，因其反应十分灵敏，故目前广泛使用的领域为测量气体的微漏现象。 催化燃烧式传感器。催化燃烧式传感器原理是目前最广泛使用的检测可燃气体的原理之一，具有输出信号线形好、指数可靠、价格便宜、无与其他非可燃气体的交叉干扰等特点。催化燃烧式传感器采用惠斯通电桥原理，感应电阻与环境中的可燃气体发生无焰燃烧，是温度使感应电阻的阻值发生变化，打破电桥平衡，使之输出稳定的电流信号，再经过后期电路的放大、稳定和处理最终显示可靠的数值。 定电位电解式传感器。定电位电解式传感器是目前测毒类现场最广泛使用的一种技术，在此方面国外技术领先，因此此类传感器大都依赖进口。定电位电解式气体传感器的结构:在一个塑料制成的筒状池体内，安装工作电极、对电极和参比电极，在电极之间充满电解液，由多孔四氟乙烯做成的隔膜，在顶部封装。前置放大器与传感器电极的连接，在电极之间施加了一定的电位，使传感器处于工作状态。气体与的电解质内的工作电极发生氧化或还原反应，在对电极发生还原或氧化反应，电极的平衡电位发生变化，变化值与气体浓度成正比。 迦伐尼电池式氧气传感器。迦伐尼电池式氧气传感器的结构:在塑料容器的一面装有对氧气透过性良好的、厚10-30μm的聚四氟乙烯透气膜，在其容器内侧紧粘着贵金属(铂、黄金、银等)阴电极，在容器的另一面内侧或容器的空余部分形成阳极(用铅、镉等离子化倾向大的金属)。用氢氧化钾。氧气在通过电解质时在阴阳极发生氧化还原反应，使阳极金属离子化，释放出电子，电流的大小与氧气的多少成正比，由于整个反应中阳极金属有消耗，所以传感器需要定期更换。目前国内技术已日趋成熟，完全可以国产化此类传感器 红外式传感器。红外式传感器利用各种元素对某个特定波长的吸收原理，具有抗中毒性好，反应灵敏，对大多数碳氢化合物都有反应。但结构复杂，成本高。 PID光离子化气体传感器。PID由紫外灯光源和离子室等主要部分构成，在离子室有正负电极，形成电场，待测气体在紫外灯的照射下，离子化，生成正负离子，在电极间形成电流，经放大输出信号。PID具有灵敏度高，无中毒问题，安全可靠等优点。 五、气体检测仪器仪表产业发展现状深度分析 近年来，随着中国经济的高速发展，仪器仪表产业也得到了快速发展，自2004年产销首次突破千亿元大关，行业发展进入了快车道，2006年行业总产值突破两千亿元;2007年仪器仪表行业总产值达3078亿元，增长率高达5%;据仪器仪表行业协会统计，08年上半年仪器仪表行业总产值实现 9亿元，同比增长8%，其中分析仪器、环境监测仪器仪表增长率高达32%。 科学技术的进步为气体检测仪器仪表行业的发展提供了条件，市场和政府政策的推动、人们安全意识的提高、相关法规法律的完善是气体检测行业发展的核心动力，这些推动使气体检测仪器仪表行业处于产业高速增长期。 从技术发展的角度看，根据使用传感器原理的不同，常见的气体检测仪器仪表各自有适用气体及应用领域，新技术新产品正在成为未来气体检测仪器仪表的主流。 六、对未来空气质量检测的展望 随着人们生活水平的不断提高和对环保的日益重视，对各种有毒、有害气体的探测，对大气污染、工业废气的监测以及对食品和居住环境质量的检测都对气体传感器提出了更高的要求。纳米、薄膜技术等新材料研制技术的成功应用为气体传感器集成化和智能化提供了很好的前提条件。气体传感器将在充分利用微机械与微电子技术、计算机技术、信号处理技术、传感技术、故障诊断技术、智能技术等多学科综合技术的基础上得到发展。研制能够同时监测多种气体的全自动数字式的智能气体传感器将是该领域的重要研究方向。 参考文献: [1]陈艾敏感材料与传感器[M]北京:高等教育出版社 [2]高晓蓉传感器技术[M]成都:西安交通大学出版社 [3]彭军传感器与检测技术[M]北京:高等教育出版社 [4]王元庆新型传感器原理及应用[M]北京:机械工业出版社 [5]赵茂泰智能仪器原理及应用[M]北京:电子工业出版社
