<%@LANGUAGE="VBSCRIPT" CODEPAGE="936"%> 宝康母料新闻
 
新闻标题:塑料在汽车上的应用现状与前景展望        发布时间: 2008-5-19 17:45:38

宝康母料塑料依其优异的综合性能和价格优势日渐受到汽车行业的青睐,其在汽车上的应用正在从内外装饰件向车身覆盖件和功能结构件扩展。塑料及其复合材料在汽车上的应用与无机和金属材料相比有其独特的优势,作为最重要的汽车轻质材料,它不仅可减轻零部件的质量,降低采购成本,而且还可以实现汽车行业对未来汽车的舒适、安全、高速、节能环保的要求。 宝康母料


随着材料科学和汽车技术水平的不断提高,汽车专用料牌号层出不穷,汽车业已将汽车用塑料量的多少作为衡量汽车设计和制造水平的一个重要标志,并明确指出全塑车身是未来汽车的发展方向。可见,塑料在汽车行业的应用空间依然广阔, 塑料和汽车行业将达成共赢的格局。


1 塑料在汽车上的应用不断扩展 宝康母料


近年来,塑料在汽车上的应用越来越多,逐步从内外装饰件扩展到车身覆盖件和 功能结构件 方面。例如前照面、保险杠、发动机罩、行李箱盖、顶盖、翼子板、车门内护板和某些车身骨架构件等。甚至有些汽车大公司正在用复合材料做承载力最大的底盘车架,例如 福特汽车公司在 2001 年将复合材料底盘应用在一辆叫“探索者”的小皮卡样车上。


目前世界上不少轿车的塑料用量已经超过 120 千克 / 辆,个别车型还要高,德国高级轿车的塑料使用量已经达到 300 千克 / 辆。国内一些轿车的塑料用量也已经达到 200 千克 / 辆。可以预见,随着汽车轻量化进程的加速,塑料在汽车中的应用将更加广泛。 宝康母料


塑料在汽车上的应用有以下 5 大优势:


( 1 )汽车轻量化。轻量化是汽车业追求的目标,塑料在此方面可以大显其威。一般塑料的比重在 0.9 ~ 1.5 之间,纤维增强复合材料比重也不会超过 2.0 ,而金属材料的比重 A3 钢为 7.6 、黄铜为 8.4 、铝为 2.7 。因此应用塑料是减轻车体重量的有效途径;另外, 通过不同组分搭配的复合材料有含硬质金属的颗粒复合材料,有以夹层板材和树脂胶合纤维为主的层板复合材料和以玻璃纤维、碳纤维为主的纤维复合材料,这些复合材料具有很高的机械强度,可以代替钢板制作车身覆盖件或结构件,可进一步减轻汽车的重量。 目前,采用塑料制件已被公认为实现汽车轻量化的最有效手段。据美国有关部门测算,汽车质量每减轻 125 千克, 1 升汽油就可以多跑 1 千米路程,按全美国在路上行驶的汽车总量估算,一年可节约油耗折原油 300 万吨。


( 2 )塑料成型容易,可使形状复杂的部件加工简单化。例如仪表台用钢板加工 , 往往需要先加工成型各个零件,再分别用连接件装配或焊接而成,工序较多。而用塑料可以一次加工成型,加工时间短,精度有保证。


( 3 )塑料部件的弹性变形行为可以保护车辆和乘员。塑料制品的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量,对强烈撞击有较大的缓冲作用,对车辆和乘员起到保护作用。因此,现代汽车上都采用塑化仪表板和方向盘,以增强缓冲作用。前后保险杠、车身装饰条都采用塑料,以减轻外物体对车身的冲击力。另外,塑料还具有吸收衰减振动和噪声的能力,可以提高乘坐的舒适性。


( 4 )塑料耐腐蚀性强,局部受损不会腐蚀,而钢材制件一旦漆面受损或者先期防腐做得不好就容易生锈腐蚀。塑料对酸、碱、盐等抗腐蚀性能优于钢板,如果用塑料做车身覆盖件,特别适宜在污染较大的区域中使用 .


( 5 )根据塑料的组分,可以通过添加不同的助剂来制出所需性能的塑料,改变材料的机械强度及加工成型性能,以适应车上不同部件的用途要求。例如保险杠要有相当的机械强度,而坐垫和靠背就要采用柔软的聚氨脂泡沫塑料。更方便的是塑料颜色可以通过添加剂调色产生不同的颜色,可以省去喷漆。有些塑料件还可以电镀,例如 ABS 塑料具有很好的电镀性能,可用于制作装饰条、标牌、开关旋扭、车轮装饰罩等。


2 塑料在汽车上的应用现状与发展          宝康母料


目前全球汽车用塑料的市场规模为 454 万 t/a ,单车用塑料量也迅速增加,国外汽车内饰件基本实现塑料化。塑料及其复合材料是最重要的汽车轻质材料,它不仅可减轻零部件约 40 %的质量,而且还可以使采购成本降低 40 %左右,因此近年来塑料在汽车中的用量迅速上升。据统计,世界汽车平均每辆塑料用量在 2000 年就达到了 105kg ,约占汽车总质量的 8% ~ 12 %,其中塑料在轿车中的用量比在货车、客车中的用量高,如奥迪 A2 型轿车,塑料件总质量已达 220kg ,占材料总用量的 24.6 %。塑料的应用范围正在由内装件向外装件、车身和 功能结构件 扩展,日本铃木汽车公司制造了一种采用超高分子塑料制作的轻型小汽车。该车所用塑料的相对分子质量极高,具有极好的弹性和很高的强度,整个汽车质量为 480kg ,比同样大小的其他汽车轻 1/3 。这种汽车具有质量轻、速度快和耗油低等优点。


目前国外发达地区车用塑料已占塑料总消耗量的 7% ~ 11 %,在中国的发展远远落后于发达国家。 对于中国来说,塑料等非金属材料在国产车上的应用状况还比不上进口车,塑料在汽车行业的应用尚处于初级阶段。 国内该行业的现状是:第一,汽车用塑料原料主要依靠进口,国产汽车专用塑料牌号少,产品性能不能满足要求;第二,汽车塑料品种数十种,材料标准混乱;第三,生产企业规模小且分散,缺乏龙头企业;第四,模具开发能力差,产品质量难以保证。


我国的车用塑料在未来会有一个高速的增长,预计 2010 年,全国汽车产量 724.57 万辆,届时汽车用塑料将达到 128.7 万 t ; 2025 年,全国汽车用塑料将达到 618.6 万 t 。可以看出,平均每辆汽车的塑料用量将从 130kg 提高到 521kg 。车用塑料居前 7 位的塑料材料品种与所占比例大致为:聚丙烯 21 %、聚氨酯 19.6 %、聚氯乙烯 12.2 %、热固性复合材料 10.4 %、 ABS8 %、尼龙 7.8 %、聚乙烯 6 %。


今后的发展方向是开发功能结构件、外装件用的增强塑料复合材料、高性能树脂材料与塑料,并对材料的可回收性予以高度关注。从塑料品种来看,聚烯烃材料因密度小、性能较好且成本低,近来有把汽车内饰和外饰材料统一到聚烯烃材料的趋势,因此其用量会有较大的增长。预计聚丙烯今后可保持 8 %的年增长率,聚乙烯的增长势头也比较强劲。


3 汽车上主要的塑料制品          宝康母料


3.1 聚烯烃制品


聚丙烯在汽车市场需求继续增长,主要归功于聚丙烯能够与多种材料很好配混,能够以较低的价格模拟高价格的工程树脂性能,以及能够薄型化和减轻重量等,这使聚丙烯不仅在替代非聚合物,而且在与其它聚合物,如 PVC 、 ABS 、 HDPE 和工程塑料的竞争中也具有很大优势。


许多汽车制造商都看好聚丙烯部件。汽车制造商一般希望汽车部件能够采用单一材料制造,以利于回收再用,同时还希望材料的成本较低,在许多情况下聚丙烯因具有最佳的综合性能而成为首选,如 DSM 公司已经开发一种由单一聚丙烯材料制造的仪表盘。


未来在汽车工业领域聚烯烃制品将大量替代各种昂贵的有色金属和合金材料,这不仅能提高汽车造型的美观与设计的灵活性,降低零部件加工、装配与维修的费用,而且还可以降低汽车的能耗。随着汽车工业的快速发展,车用聚烯烃制品需求将更加旺盛。


据业内专家分析 ,预计到 2010 年需求量将达到 23 万 t ,并将保持年均 10 %的增长率。未来在汽车工业领域将大量使用聚烯烃制品。 宝康母料


据统计,汽车产业每增值 1 元,会给相关产业群上游带来 2.63 元的增值,这个产业群对我国经济的增长贡献率达 12 %左右。作为聚烯烃原料的科研开发部门和生产厂家,应该抓住车用聚烯烃制品这个商机,增加聚烯烃原料的车用品种和牌号,开发可用作汽车功能件、结构件的品种,加快汽车行业与国际接轨的步伐。


在汽车聚烯烃制品应用上,我国已开发出不少行之有效的新技术,气体辅助注射成型技术、三维和多层中空成型技术、表面处理技术等将得到很好的应用。


3.2 聚氨酯在汽车行业的新运用    宝康母料


汽车工业对未来汽车的舒适性、安全性及节能等要求都离不开聚氨酯。具有隔热及隔音功能的车顶材,具有舒适性要求的汽车座垫,阻隔噪音及振动保持安静空间的车底材料和密封材料。此外还有仪表盘、车门、安全气囊、座椅靠背、挡泥板、减冲吸收剂、油封、不爆轮胎及涂料等等。各种聚氨酯制品被应用于汽车的各个角落。此外,还被制成轮胎防滑链,因其具有柔韧性、耐久性及不损害路面的特性而受到汽车材料工程开发商的重视。另外,具有优良耐久 / 耐侯性的聚氨酯涂料也应用于摩托车、轻轨电车、新干线及船舶等的涂装。


目前聚氨酯在汽车塑料中的用量为 20 %,车用海绵则达 60 %。随着汽车工业的发展, 聚氨酯的新用途自然会随之与日俱增。且聚氨酯在汽车中还有不少新运用。美国固特异轮胎橡胶公司和艾美莱轮胎公司合作,共同研发聚氨酯汽车轮胎。与普通橡胶相比,聚氨酯材料耐磨性好,用聚氨酯材料制造轮胎大多采用浇注工艺,比橡胶轮胎均匀性更好,而且不会出现胎面剥离现象。但由于聚氨酯材料熔点较低,所以很少用于制造高速轮胎。随着聚氨酯材料性能以及聚氨酯轮胎生产工艺的改进,大规模生产聚氨酯轮胎在不久将成为现实。


3.3 纤维增强塑料


在各种复合材料中,最重要的是纤维增强复合材料。目前西欧纤维增强塑料的年用量已超过 40 万 t ,其中约 50 %应用于汽车工业。 宝康母料


汽车方面的需求量目前占增强塑料市场总消费量的31%。纤维复合材料最重要的应用市场是汽车业和建筑业,其中玻璃纤维增强热塑性塑料是最重要的一种汽车用纤维复合材料,它轻质高强,其拉伸、弯曲、压缩弹性模量、抗蠕变及耐疲劳特性好,可采用注射、挤出、压制、层压等多种成型方法加工,成型周期短、生产效率高,因此其应用领域在不断扩大。


纤维增强塑料是利用纤维的强度和刚度来改进塑料力学性能的。为了更好的发挥纤维在塑料中的增强作用,在塑料中纤维长度必须大于临界长度 LC ,否则其增强作用就同一般的粉末填料相同,因而目前长纤维增强热塑性塑料( LFRT )已成为热塑性塑料市场增长最快的品种。


现在玻璃纤维增强热塑性塑料作为一种新型轻质高强工程结构材料,已广泛应用于汽车、机械、电器、轮船、建筑、航空航天等工业部门及高新技术领域。我国纤维增强塑料人均年用量和世界平均水平相差 3.57 倍,和发达国家最高水平相差 14.3 倍。根据发达国家的经验,汽车业和建筑业将占去增强塑料消费市场的 50 %以上。我国人口众多,汽车工业又正处于快速发展阶段,了解世界发展趋势,缩短和世界先进水平的差距,将有助于我国纤维增强塑料产业的发展。


3.4 玻纤毡增强热塑性塑料( GMT ) 宝康母料


近年来,欧美玻纤毡增强热塑性塑料 (GMT) 在汽车中的应用日趋广泛。目前, GMT 成型工艺有两种。一种是干法成型,即利用玻璃纤维针刺毡或连续原丝毡与聚丙烯等热塑性塑料复合成片材,在裁切成所需形状后经红外加热使树脂至塑熔状态,置于模具中加压成型为最终产品。这种片材所制的产品等用于汽车部件,如保险杠衬里等。另一种成型工艺为湿法成型,其工艺类似造纸工艺。它是将短切玻璃纤维与热塑性塑料(如聚丙烯)粒子在水中混合,借助于助剂的作用使塑料颗粒悬浮在水中,将此浆料送到纸机的网上脱水形成片材,该片材经特制的加热系统使塑料粒子达到塑熔状态,将纤维固结在一起最终形成干的片材。用这种片材经模压可以制出各种外观良好的汽车外装饰部件,其强度虽低于干法 GMT 制品,但是却高于短纤维增强热塑性塑料注塑制品。目前这种工艺在我国尚属空白,美国、芬兰及日本均已建线生产。


由于 GMT 具有很多的优异性能,如耐化学性好、强度 / 重量比大,在高、低温环境中的抗冲击性能优良等, GMT 产品广泛应用于汽车工业。而 GMT 的最大单项用途是汽车前端组件,此项用途开发于数年前,现仍在大幅增长。汽车工业使用非 PVC 底板保护材料的趋势和提高车身下部空气动力性能的愿望,为 GMT 提供了新的机遇。为此开发出了比以前更薄,但仍具有良好抗冲击性能和刚度的车底保护板。这一用途在欧洲将长期成为 GMT 的一个大市场。


GMT 在汽车后座中的应用已有 15 年之久。根据新的安全要求,中部座位的乘客也须佩带安全带。新的设计将此安全带固定装置与座位整体成型。在这方面, GMT 比钢材更具有成本和重量优势。在美国,已采用 GMT 制造的 I 形梁代替传统的 C 形截面保险杠。这种 I 形梁性能好,成本低,重量轻。这一用途已传入欧洲。


近年来随着 GMT 技术的不断改进,出现了性能更为优越的 GMT 。它具有以下优点和用途:制件性能稳定,重复性好,适用于轿车仪表盘、座位等结构件。含矿物填料,用作保险杠时兼具有高强度和高韧性,可吸收高能量。流动性好,用于发动机减噪装置时可设计成壁厚小但有细筋增强的制件。制件可回收利用,经济性好,是某些汽车车身底板的理想材料。


3.5 塑料合金        宝康母料


巴斯夫为 2006 ~ 2007 通用 Opel Zafira Tracker SUV 汽车内饰件提供了一种玻纤填充的 Terblend N ABS/ 尼龙 6 合金,这在全球尚属首例。该车型 1.8 米长的顶部支架注塑件用 Terblend N NG-02(8% 玻纤 ) 和 NG-04(20% 玻纤 ) 混配的合金制作,材料不需喷涂,耐热,耐刮伤,减震性能好于 ABS 、 PC/ABS 以及 PP 。


GE 塑料集团最新推出的最新绿色创想产品 Noryl GTX 树脂,他是聚酰胺 (PA) 和改性聚苯醚 (PPE) 的合金材料。它结合了 PPE 聚合物的尺寸稳定性、耐热性与 PA 聚合物的耐化学性和易加工特性。这使得此类本身具有良好耐化学性的材料,又具备了良好的硬度、抗撞击性和在线喷涂所要求的耐热性。同时 Noryl GTX 树脂具有良好的环保和经济优势,可替代汽车车身壁板上的传统钢材。它不仅可以减轻车身的重量,从而降低燃料消耗并减少二氧化碳的排放量,而且还可以回收再利用。另外,它还给设计者带来了更大的创作空间。


4 塑料在汽车行业的应用前景


塑料由于重量轻、耐腐蚀、加工容易被汽车行业界所重视。目前塑料主要应用在衬套、装饰件及车身某些部件上。可是人们的追求的目标是应用于整个车身外壳。目前,已经有人做出了一种接近真正意义上的塑料汽车,就是在 2007 年 3 月份日内瓦车展上首次亮相的“透明塑料”概念汽车“ eXasis ”,它是由德国拜耳公司使用模克隆聚碳酸酯透明塑料制作而成。         宝康母料


eXasis 具有昆虫外形,黄色光泽的车身,突出的车轮,仿佛是上半个世纪汽车联盟传奇赛车和越野车的融合体。这款概念车采用韦伯动力的 750 毫升机械增压每缸四气门双缸发动机,最大输出马力和扭矩高达 150 匹和 150Nm 。由于使用乙醇燃料,因此大幅减少了二氧化碳的排放。它后轮驱动, 6 速手动变速,百公里加速 4.8 秒,最高速度为每小时 210 千米。 eXasis 在透明体中融合了迷人的流畅轮廓线条,拥有鲜明的自我特色。


近年来,汽车轻量化成为降低汽车排放、提高燃烧效率的有效措施,也是汽车材料发展的主要方向,它使塑料在汽车中的用量迅速增加。目前发达国家已将汽车用塑料量的多少作为衡量汽车设计和制造水平的一个重要标志。


“以塑代钢”国外已先行一步,汽车业“以塑代钢”的趋势在 2007 国际塑料橡胶展会上得以充分体现。据观察,诸多国外塑料生产企业都将其与汽车有关的业务作为推广重点,并展示其用塑料材料制造的汽车零部件产品。如, GE 塑料集团采用树脂和最新复合材料技术生产的车用塑料产品,美国首诺公司用工程塑料制成的进气歧管,德国朗盛集团研发的车用塑料零部件等。可以看出车用塑料已经成为高性能塑料产品研究开发的热点,而且成果喜人。 随着汽车轻量化和节能需求进程的加速,相信塑料在汽车业的应用空间依然广阔,塑料和汽车行业将达成共赢的格局。 宝康母料

 

 



宝康简介 | 宝康文化 | 新闻中心 | 联系我们 | 管理员登陆
copy right©河北宝康塑料母料有限公司 All Rights Reserved
地址:河北省保定市高开区保满路85号