高分子材料在汽車輕量化方面的應(yīng)用.ppt

1、一 汽車輕量化,二 聚烯烴彈性體(POE、TPO)的應(yīng)用（陶氏）,三 可再生資源材料的應(yīng)用（杜邦）,四 泰科納塑料在汽車工業(yè)上的應(yīng)用,2011中國汽車用塑料及綠色發(fā)展高峰論壇,一 汽車輕量化,動(dòng)力系統(tǒng)和底盤,內(nèi)飾,外飾,電子設(shè)備,安全,環(huán)境,涂料,特性聚合物,聚氨酯,催化劑,特性化學(xué)品,巴斯夫應(yīng)用于汽車行業(yè)的產(chǎn)品,巴斯夫 致力于汽車輕量化解決方案,低密度的輕質(zhì)高性能材料,精益化結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),緊湊化的集成設(shè)計(jì)，減小部件體積,汽車輕量化的技術(shù)路線,0,2,4,6,8,10,密度 in g/cm3,鋼 鋁 鎂 聚酰胺 (PA6, 30%,glass fiber),7.8,2.7 2.0 1.36,減重預(yù)

2、估 以塑料代替鋼，制品重 量降低潛力達(dá) 50%以上 以塑料代替鋁，制品重 量降低 40% 已經(jīng)考慮為補(bǔ)償材料剛性 降低而采取的設(shè)計(jì)措施 典型塑料件壁厚設(shè)計(jì)：,2.5mm 3.0 mm,低密度工程塑料所帶來的減重效應(yīng),座椅泡沫,頂棚,儀表板背泡,方向盤,地毯底層,35g/l,22g/l,50g/l,320g/l,110g/l,40g/l,30g/l,60g/l,400g/l,150g/l,BASF,對(duì)比材料,減輕重量，但是決不犧牲性能!,巴斯夫低密度聚氨酯泡沫產(chǎn)品,Filling simulation,Fiber orientation,Stress simulation material mo

3、del Ultrasim,Performance evaluation by failure criteria,Part Design,Design Space,Topological Optimization Ultrasim,巴斯夫Ultrasim技術(shù)指導(dǎo)下的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),載荷N,15000 10000 5000 0,0,10,20,30,40,50,位移 mm,實(shí)測(cè)的斷裂載荷 15,0 15,3 kN,模擬計(jì)算出的斷裂載荷 15 kN,精益化設(shè)計(jì)：減重效果的最大保證 計(jì)算機(jī)模擬與實(shí)際結(jié)果非常吻合 20000,緊湊型設(shè)計(jì),利用塑料的高度設(shè)計(jì)自由 度實(shí)現(xiàn)高度功能集成,緊湊化的集成設(shè)計(jì)幫助縮小部件

4、體積,前端模塊 (概念設(shè)計(jì)) 下保險(xiǎn)杠加強(qiáng)筋 （歐寶） 油底殼 （福特）,發(fā)動(dòng)機(jī)懸置 （歐寶）,變速箱支架 (寶馬),車身結(jié)構(gòu)嵌件 (標(biāo)致) 概念座椅 (Smart) 在線噴涂翼子板 (戴姆勒),輕質(zhì)結(jié)構(gòu) 利用塑料節(jié)省40%的重量,巴斯夫汽車輕量化的成功經(jīng)驗(yàn),3256 g,1908 g,614 g,氣門室罩蓋,進(jìn)氣歧管,316 g 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置,油濾外殼,油底殼 2297 g,1910 g 扭力桿,587 g 發(fā)動(dòng)機(jī)懸置,傳統(tǒng)汽車動(dòng)力總成中的金屬部件: 總重量 10.8 kg,氣門室罩蓋,進(jìn)氣歧管,發(fā)動(dòng)機(jī)懸置,發(fā)動(dòng)機(jī)懸置,油濾外殼,扭力桿,油底殼,如果替換成塑料件，可以減重3.2 kg, 減重

5、幅度達(dá)到30%!,馬達(dá)外殼,翼子板,安全氣囊外殼,踏腳板,金屬件,塑料件,在內(nèi)外飾系統(tǒng)中也有很多潛在的 金屬替代減重可能性,優(yōu)點(diǎn):,減重效果高達(dá) 20-60% 高強(qiáng)度,成型周期短 耐候性好,隔音隔熱保溫,目標(biāo)應(yīng)用:,座艙后擱架 行李倉底板,備用輪胎蓋板 天窗,衣帽架,以蜂窩結(jié)構(gòu)聚氨酯制造的輕質(zhì)結(jié)構(gòu),30 less weight than comparable cars,Artega 跑車：全聚氨酯 R-RIM 外飾,+,LFI 長纖維注射成型聚氨酯,43,車身外部件,車頂模塊（Smart fortwo）,后座蓋（豐田，通用）,前格柵（曼）,牽引車引擎蓋（Fendt, JCB, CASE, 卡特

6、彼勒, Same）,可獲得高亮表面,類似于 Al的熱膨脹性能 高平面硬度,長纖維注射成型聚氨酯應(yīng)用,明顯減輕重量達(dá)30%以上 (與SMC對(duì)比), ENGAGETM 聚烯烴彈性體(POE)及其應(yīng)用 ENGAGE XLT 新一代TPO材料高效增韌劑,二 聚烯烴彈性體(POE、TPO)的應(yīng)用（陶氏）,Dow Elastomers ENGAGETM POE 在汽車外部件上的應(yīng)用,ENGAGETM POE - 硬質(zhì)TPO 應(yīng)用于后車保險(xiǎn)杠 ENGAGETM POE 硬質(zhì)TPO 應(yīng)用于車身測(cè)擦條、腳踏板,ENGAGETM POE - 硬質(zhì)TPO 應(yīng)用于車身前翼板 ENGAGETM POE - 硬質(zhì)TPO

7、應(yīng)用于前車保險(xiǎn)杠,應(yīng)用于車內(nèi)支柱,ENGAGETM POE 軟質(zhì)TPO 應(yīng)用于內(nèi)部門板 ENGAGETM POE 軟質(zhì)TPO 應(yīng)用于控制臺(tái),ENGAGETM POE 硬質(zhì)/軟質(zhì)TPO 應(yīng)用于儀表板/表皮 ENGAGETM POE 硬質(zhì)TPO 應(yīng)用于護(hù)膝墊板,Dow Elastomers ENGAGETM POE 在汽車內(nèi)部件上的應(yīng)用 ENGAGETM POE 硬質(zhì)TPO,Trademark of,The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow,19,TPO材料的發(fā)展趨勢(shì) 更輕 更薄 發(fā)泡 在相似韌性條件下強(qiáng)度更高

8、 滿足更薄部件的強(qiáng)度要求 表面美觀度 減少虎皮紋 .我們新一代TPO增韌劑的用武之地!,Trademark of,The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow,21,Dow Elastomers 新型增韌劑的實(shí)驗(yàn)與對(duì)比 材料 C-700-35 抗沖共聚聚丙烯 Jetfill 700C 滑石粉 彈性體見下表 Irganox B-225 主副抗氧劑混合 抗沖改性彈性體,a,190oC/2.16 kg,b 200oC/5 kg,Trademark of,The Dow Chemical Company (“Dow”)

9、 or an affiliated company of Dow,22,Dow Elastomers TPO配方設(shè)計(jì) Coperion ZSK-25 Mega擠出機(jī) 樣品在相同條件下注塑,Trademark of,The Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow,23,Dow Elastomers Mechanical Properties: Types of rubber XLT 顯示出更好的沖擊性能和斷裂伸長率.,Performance 性能,特種工程塑料,工程塑料,通用塑料,Amorphous,Crystal

10、line,PC MPPO,ABS,SMA PMMA,PS,SAN,PVC,PP,LDPE,HDPE,TPC-ET POM PA PET PBT,Zytel RS Hytrel RS,DuPont Renewably Sourced,杜邦可再生資源材料 Zytel RS HTN Sorona EP,PI PEI PEEK PES PPS PAR LCP PSU HTN PA66+,杜邦生物基材工程塑料,三 可再生資源材料的應(yīng)用（杜邦）,內(nèi)飾織物,Sorona for carpets and mats PTT聚酯纖維用于地毯和墊子,Sorona EP PTT polyester for molde

11、d parts PTT聚酯用于注塑件,Cerenol for polyurethane parts BioFuels,生物燃油,Hytrel RS thermoplastic elastomer for injection and Extrusion 熱塑性彈性體用于注塑和擠出件 Zytel RS polyamides for injection and Extrusion 長鏈聚酰胺可用于注塑和擠出件,Sorona EP 豐田出風(fēng)口樣件 - 已商業(yè)化 成本優(yōu)勢(shì) 免噴涂Sorona 樣件 取代玻纖增強(qiáng)PBT 用于前面板出 風(fēng)口處 自由設(shè)計(jì) Sorona 機(jī)械性能比 PBT強(qiáng) 選擇Sorona材

12、料的原因 Sorona 2045G, 45% 玻纖增強(qiáng) 料，同時(shí)具有優(yōu)異的機(jī)械性能和,表觀,45% glass filled SoronaEP Sorona2045G,Sorona 產(chǎn)品生命周期分析 Sorona 與尼龍6 生命周期分析結(jié)果比較（按 ISO 標(biāo)準(zhǔn)） 含 37%可再生資源成分 減少 63% 溫室氣體排放 減少30%能量消耗及減少 21%水消耗. 主 要 ISO 14000-系列文件 ：, ,ISO-14040 ISO-14044 ISO-14047 ISO-14042 ISO-14048 ISO-14049,Environmental management- Life cycle

13、 assessment- Principles and framework Environmental management- Life cycle assessment- Requirements and guidelines Environmental management- Life cycle impact assessment- Examples of application of Environmental management- Life cycle assessment- Data documentation format Environmental management- L

14、ife cycle assessment- Examples of application of ISO-,14041 to goal and scope definition and inventory analysis Holistic Approach: Evaluate the impact of all upstream and downstream products and processes. 評(píng)估涉及所有上游和下游產(chǎn)品及加工過程 Third party certified. 第三方認(rèn)證,Sorona 纖維商業(yè)化應(yīng)用例子,豐田汽車,小型豪華版用車,60% 織物使用杜邦Sorona

15、 纖維, headliner 頭枕, sun visor 遮陽板, other fabric covered surfaces,其它纖維覆蓋物, floor mats. (Also on Prius).,腳墊 （Prius中也同樣使用Sorona 織物）,Zytel RS 長鏈尼龍 由蓖麻油中提煉的癸二酸制成PA610 (60%來源于生 物基材）和PA1010(100% 來源于生物基材） 可應(yīng)用于單絲，消費(fèi)產(chǎn)品，運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品，手持通訊設(shè),備，汽車等領(lǐng)域,散熱器末端水箱罩蓋（水室）, 高性能聚酰胺具有高柔性，韌性，熱性能和超強(qiáng)耐化 學(xué)品性能繼耐水解性能 與PA11,PA12 相比，具有相當(dāng)或更低的成

16、本 燃油管路,冷凍液管路,氣剎管,油管連接頭,%renewablecontent,Hytrel RS 熱塑性彈性體 與常規(guī) Hytrel 具有相同性能,10 0,在 Hytrel RS產(chǎn)品中, 其軟段部分石油基來源的聚 醚由生物基材的聚醚替代 70 60 50 40 30 20,30,40,50,60,70,shore D hardness 可再生成分含量與Hytrel硬度成反比, 優(yōu)異的彈性和低溫柔韌性 有益的饒曲疲勞性 優(yōu)良的耐化學(xué)性和耐油性 高撕裂強(qiáng)度，韌性，回彈性 和抗沖性 應(yīng)用于運(yùn)動(dòng)產(chǎn)品，家具和 消費(fèi)品中,安全氣囊蓋,CVJ boot,Hytrel RS 可能應(yīng)用 性能與常規(guī) Hyt

17、rel TPE 相同 其他熱塑性彈,性體需要柔軟 觸感的應(yīng)用,安全氣囊蓋 進(jìn)氣 管,Over molded parts (門鎖) 軟管和管材 (真空軟管),等速萬向節(jié)防塵罩 空氣制動(dòng)軟管,Ticona Delivers Automotive Solutions 四 泰科納塑料在汽車工業(yè)的應(yīng)用,Auto Electrical Systems 車載電子系統(tǒng) (Polyester, PPS, LCP, POM),Under Body Covers 底盤蓋 (LFRT, Polyester),Airbag 安全氣囊 (Polyester),Safety Systems 安全系統(tǒng) (POM, Polye

18、ster, LCP, LFRT),Under the Hood Applications 發(fā)動(dòng)機(jī)部件 (PPS, Polyester, LCP, POM, LFRT),Instrument Panel 儀表盤 (LFRT),Front End Module 前端模塊 (LFRT, Polyester),Window Winders 門窗升降系統(tǒng) (POM, Polyester, LFRT) Door Module 門模塊 (POM, LFRT, Polyester),Battery Tray 電池支架 (LFRT, Polyester),Sun Roof Systems 天窗系統(tǒng) (POM, Polyester, PPS, LFRT) Seating Systems 座椅系統(tǒng) (POM, Polyester, LFRT) Fuel Systems 油路系統(tǒng) (POM, PPS) Door Lock Systems 門鎖系統(tǒng) (POM, Polyester),Speaker Grills 音響格 (POM) Mirrors 后視鏡 (POM, Polyester, LFRT) Wiper Systems 雨刷系統(tǒng) (POM, Polyester, LFRT) Power Distribution Box 傳動(dòng)系統(tǒng),(LFRT, Polyester),Exa