汽車塑料應用的發(fā)展趨勢及建議

1、汽車塑料應用的發(fā)展趨勢及建議2006 年 09 月 13 日汽車塑料應用的發(fā)展趨勢及建議來源 :橡膠專網(wǎng)中國汽車工業(yè)協(xié)會相關行業(yè)分會 李靜當今，汽車的發(fā)展方向是：節(jié)約能源、防止環(huán)境惡化、改善安全性能。作為汽車的重要材料之一，汽車用塑料的發(fā)展 也以這三方面為目標。隨著研究的深入，汽車塑料的品種和應用范圍不斷擴大。由于塑料的優(yōu)越特性，在汽車設計中大量采用塑料，不僅可以實現(xiàn)汽車結構輕量化設計，而且可以綜合地反映對汽車設計 性能的要求，即輕量化、安全、防腐、造型和舒適性等。另外，還有利于降低成本，節(jié)約材料資源。塑料在汽車上的應用主要分為三類：內(nèi)飾件、外裝件、功能結構件。外裝件：以塑代鋼，可減輕汽車重量

2、，達到節(jié)能的目 的；內(nèi)飾件：以安全、環(huán)保、舒適為應用特徵，用可吸收沖擊能量和震動能量的彈性體和發(fā)泡塑料制造儀表板、座椅、頭 枕等制品，以減輕碰撞時對人體的傷害，提高汽車的安全系數(shù)；功能結構件：多采用高強度工程塑料，減輕重量，降低成 本，簡化工藝，如用塑料燃油箱、發(fā)動機和底盤上的一些零件。汽車塑料材料與制品的發(fā)展趨勢隨著塑料新材料的不斷開發(fā)，塑料在汽車應用的領域不斷擴大，主要表現(xiàn)在納米復合材料、可噴涂和免噴涂塑料、塑件鏡 片和塑料玻璃、纖維增強熱塑性塑料等的應用。納米復合材料的應用TPO 基納米復合材料，應用于汽車內(nèi)、外裝飾件，優(yōu)點是質(zhì)輕、尺寸穩(wěn)定性提高、強度更高、低溫抗沖擊性能更好。 TPO

3、系納米復合材料做汽車踏腳板，已用于 GM 公司轎車，其具有較高的硬度、質(zhì)量輕、低溫下不發(fā)脆，而且容易回收。豐田公司將納米 PP復合材料用于汽車前后保險杠，使原保險杠厚度由4mm減至3mm，重量減輕約1/3。豐田公司又相繼推出了用于汽車內(nèi)飾件的 PP 納米復合材料。納米粒子的介入，不僅改善了聚合物的強度、剛性、韌性，而且還有利于提高聚合物的透光性、阻隔性、耐熱性及防紫外 性等。由于加工簡便，效果明顯，業(yè)內(nèi)對聚合物納米復合材料的巿場前景持樂觀態(tài)度?？蓢娡亢兔鈬娡克芰厦绹ㄓ秒娖鞴鹃_發(fā)的可導電 PPO/PA 材料使車身塑料件能與金屬沖壓件一起進行陰極電泳 （即可實現(xiàn)全在線噴涂） ，從 而消除汽車車

4、身非金屬件與金屬件的色差問題。此外，用于制造汽車車身板的 PC/PBT 材料與 SLX 膜通過模內(nèi)裝飾注塑成型工藝制造塑料車身外板、前后翼子板及后舉升 門等，可以達到油漆的效果，可取消油漆線，以降低生產(chǎn)成本。該技術在國外轎車車身板的生產(chǎn)中開始使用，應引起國內(nèi) 同行關注。塑件鏡片和塑料玻璃由美國 GE 公司生產(chǎn)的特殊聚碳酸酯做成的前大燈鏡片，涂有防刮傷涂層，比玻璃鏡片更亮，更抗破碎，更具光學加工的 準確性。美國在風擋玻璃的三層安全玻璃里面又貼附了20卩m厚的聚氨酯膜。美國絕大部分客車采用丙烯酸樹脂板，窗玻璃塑料化可以達到節(jié)能和保護乘員安全的目的。纖維增強熱塑性塑料長纖維增強熱塑性塑料（ LFRT

5、 ）是新型輕質(zhì)高強度工程結構材料，因其重量輕、價廉、易于回收重復利用，在汽車上的應 用發(fā)展很快。應用部位有：保險杠、行李倉底板、蓄電池槽、車門、車身、座椅靠背、備胎架、發(fā)動機底座、儀表盤等。用天然纖維如亞麻、劍麻增強塑料制造車身零件，在汽車行業(yè)已經(jīng)得到認可。一方面是由于天然纖維是環(huán)保材料，另一方 面植物纖維比玻纖輕 40%，減輕車重可降低油耗。用亞麻增強 PP 制作車身底板。材料的拉伸強度比鋼要高，剛度不低于 玻纖增強材料，制件更易于回收。對操作工人，可免除因玻纖引起的皮疹和呼吸性疾病。中國江陰一些企業(yè)已經(jīng)開始生產(chǎn) 這類材料。塑料在汽車中的應用動力傳動系統(tǒng)發(fā)動機氣門室罩和油底殼采用聚酰胺、反應

6、注塑聚氨酯、環(huán)氧樹脂等玻璃纖維增強塑料模制或壓制而成；發(fā)動機的氣缸襯墊和密封墊用高性能的或用特殊工藝生產(chǎn)的傳統(tǒng)合成橡膠，其中包括CR和FRM。耐磨PP成型材料應用于齒輪、軸等耐磨成型制品，取代聚甲醛塑料。廂式車和貨車中，用復合材料（玻璃和碳纖維）傳動軸代替的金屬軸，減輕了重量，降低了噪聲和振動，并使工作更為平順。英國GKN技術公司用纖維增強塑料制造的傳動軸，重量減輕50%60%，抗扭性比鋼大1.0倍，彎曲剛度大1.5倍杜邦公司開發(fā)一種復合玻纖增強尼龍66用于V6發(fā)動機的有源集合塑料通風系統(tǒng)。懸架系統(tǒng)塑料彈簧可明顯減輕重量。用碳纖維增強塑料（CFRP）制造的板簧為 14kg，減輕重量 76%。在

7、美國、日本、歐洲都已使板簧、圓柱形螺旋彈簧實現(xiàn)了纖維增強塑料化，除具有明顯的防振和降噪效果外，還達到輕量化的目的。車身塑料在汽車車身上的應用主要有三種模式。1）外覆蓋件與結構件全部采用塑料：主要用于高檔跑車，其骨架結構件采用碳纖增強塑料，外覆蓋件采用玻纖增強塑料， 成本很高。2） 金屬骨架與全塑外覆蓋件車身相結合：車身采用玻纖增強熱塑性聚酯注射成型，其設備為8800噸注射機，設備費用昂 貴。3）部分采用塑料外覆蓋件： 一些高級轎車， 熱塑性纖維增強塑料（FRTP ），如玻纖增強 照纖維又可分為：碳纖增強塑料，為超高強度骨架結構采用金屬件，外覆蓋件則部分采用塑料件。按照塑料性質(zhì)來分主要有：PET

8、，GMT ;熱固性纖維增強塑料（FRP），如手糊玻璃鋼、RTM、SMC。按（比鋼高）材料，價格昂貴；玻纖增強塑料，為普通增強材料。開發(fā)塑料功能件，進一步減輕車重用玻璃纖維氈增強熱塑性塑料 （GMT）制造支架、托架和多功能制件等;應用塑料制造進氣歧管可減輕重量40%-60%，且表面光滑，流動阻力小，可提高發(fā)動機性能，并在提高燃燒效率、降低油耗及減振降噪方面有一定作用。開發(fā)在基體聚合物中摻入電導性填料的復合型電導性塑料”，和塑料本身具有電導性的電導性高分子化合物”，以其高功能性能供汽車生產(chǎn)選用。越來越多塑料材料用于汽車內(nèi)飾系統(tǒng)。儀表板、內(nèi)飾系統(tǒng)國外許多汽車廠用泡沫聚氨酯制造門板，不僅減輕重量，強度

9、、吸聲性和安全性能也好。聚丙烯由于價格低廉，在美國汽車市場上得到廣泛應用，不僅用聚丙烯替代ABS，而且有些車型內(nèi)飾全部使用聚丙烯。目前國內(nèi)使用的儀表板可分為硬質(zhì)儀表板和軟質(zhì)儀表板兩種。硬質(zhì)儀表板一般為改性聚丙烯采用注射成型， 在經(jīng)濟型車上使用。 軟質(zhì)儀表板為聚氨酯反應發(fā)泡成型，通常用于中高檔轎車。發(fā)動機利用塑料質(zhì)輕、防銹、吸振、設計自由度大的特點，汽車發(fā)動機有關塑料結構件的應用在發(fā)達國家有了長足的進步，是中 國汽車行業(yè)今后重點發(fā)展的方向之一。發(fā)動機零部件塑料化的開發(fā)和發(fā)展可以分成兩大類：一、替代金屬件的注射成型制品，如：速度表齒輪、油泵齒輪、發(fā)動 機汽缸蓋、皮帶輪罩、冷卻風扇、發(fā)動機進氣歧管、

10、油門和離合器踏板等；二、聚烯烴、尼龍等的吹塑成型制品，如：成 型連接管。對中國汽車塑料發(fā)展的幾點建議:（一）中國汽車工業(yè)的高速發(fā)展，不僅得到世界各大汽車集團的矚目，也受到世界各汽車零部件公司的關注，許多跨國汽 車零部件公司都在中國建立合資、獨資零部件企業(yè)。這些企業(yè)資金雄厚、技術先進、開發(fā)能力強，不僅會給同行業(yè)企業(yè)產(chǎn) 生更大的壓力，而且有壟斷國內(nèi)技術要求高的零部件市場的可能。這對中國的汽車塑料行業(yè)既是競爭，更是威脅。中國民族工業(yè)企業(yè)在自主創(chuàng)新上的重大突破，同樣給我們汽車零部件、汽車塑料工業(yè)提出嚴峻的挑戰(zhàn)：汽車零部件、汽車 塑料行業(yè)能否及時跟上整車企業(yè)的步伐？能否借助這股拉動力加大技術投入，生產(chǎn)技

11、術含量高的配套產(chǎn)品？ 根據(jù)技術開發(fā)水平，我們認為汽車零部件企業(yè)與汽車廠之間存在三種關系（見表一）卷UM 14 « U訓即H寧Fi童仍rliST框F 鼻鼻立也-*幻蛇力血也含"忙卒占b爲血-du空斗山比骨表一汽車零部件企業(yè)與汽車廠之間的關系國內(nèi)汽車零部件、汽車塑料行業(yè)企業(yè)要在汽車行業(yè) 中占有一席之地，必須提高國際競爭力，把企業(yè)開 發(fā)能力和產(chǎn)品水平提到更高的層次上參與汽車工業(yè) 的發(fā)展與競爭。（二）高度重視環(huán)保工作。從設計開發(fā)階段就要進行汽車用塑料材料回收、再生利用的研究，以滿足環(huán)保的需要。這項研 究不僅與汽車行業(yè)相關，也是整個社會要關注的事情，應借鑒汽車發(fā)達國家對環(huán)保的經(jīng)驗，作

12、為重要課題研究。歐洲和美國對于汽車塑料環(huán)保的定義是嚴格的，涉及一個產(chǎn)品的整個生命周期，即：使用環(huán)保的原材料；在環(huán)保的條件下制造生產(chǎn)；在使用和回收過程中不會對人的健康和環(huán)境有任何危害的產(chǎn)品；對塑料制品中的有害物質(zhì)、氣味要有評價方法,并應當標明含量。在報廢車輛處理方面：歐共體法律要求，汽車制造商到2006年要負責免費處置所有報廢汽車，至少汽車總重量85%的材料都必須回收利用，其它15%的材料采用垃圾掩埋法處理；到2015年這兩個比例將分別為 95%和5%。金屬材料部分已經(jīng)能夠充分回收利用；而非金屬材料特別是塑料，由于種類多，用量大，鑒別和篩選周期長，回收利用成本較高。所以在產(chǎn) 品設計過程中，就要考慮回收和回收成本問題。盡管目前中國汽車工業(yè)還缺少這方面環(huán)保要求，但汽車塑料行業(yè)在發(fā)展中應當促進這一環(huán)保領域的創(chuàng)新。（三）塑料原材料生產(chǎn)企業(yè)、汽車塑料制品生產(chǎn)企業(yè)、與汽車主機廠應加強合作，建立新材料開發(fā)研究聯(lián)合體