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【重磅行业报告】绿色环保逐成趋势 车用塑料引领未来

2017-01-12 小高 DT高分子在线

DT-导读


塑料零部件在汽车上的应用可以有效减轻车身重量,实现汽车的轻量化,从而节省燃油,是汽车实现节能减排的重要途径之一。

塑料本身又是可回收利用的,所以汽车零部件的回收利用是汽车塑料行业可持续发展的一件头等大事,在节约能源,促进环保,加快和谐发展方面意义重大。

本文分别综述了汽车动力系统、汽车内外装饰件和安全件、汽车车身部件和照明灯具等的工程塑料开发应用状况;同时指出了车用工程塑料未来的发展趋势。

鸡年纳福喜迎元旦



汽车工业发展概述

汽车工业的发展同塑料工业的发展是密不可分的。近几年来,随着中国汽车产量的不断提升,汽车塑料件产业也得到快速发展。

节能、减排、改善安全性是车用塑料的发展目标。该目标也促使各大塑料开发商与汽车企业良好互动,开发出越来越多的塑料新材料,满足人们对汽车环保化及轻量化,乃至美观、个性化的需求。随着汽车工业的迅猛发展,对车用塑料件的技术也提出了更高的要求。热塑性塑料在汽车各零部件上的应用也变得越发的广泛。



1、低碳经济力推我国车用工程塑料逆势崛起

塑料零部件在汽车上的应用可以有效减轻车身重量,实现汽车的轻量化,从而节省燃油,是汽车实现节能减排的重要途径之一。塑料本身又是可回收利用的,所以汽车零部件的回收利用是汽车塑料行业可持续发展的一件头等大事,在节约能源,促进环保,加快和谐发展方面意义重大。


哥本哈根气候会议正成为汽车行业的低碳起步原点。低碳经济已成为台前幕后人们关注的热点话题之一。在不久前结束的广州车展上,几乎每一家参展厂商都在低碳、节能、减排方面有不同程度的举措,超过60%的车企在企业战略中涉及新能源汽车方面的发展规划。汽车的低碳之路,除了图谋新能源,工程塑料应用于汽车行业也是大势所趋,人心所向。汽车塑料零部件作为可以回收利用的零部件,是实现汽车产业可持续发展的必要因素。如今汽车塑料零部件的可回收利用这一方面的研究发展已经被各国汽车制造商所高度重视,因此想在全球汽车市场疲软的大环境下生存发展,塑料零部件在可回收利用方面的研发是必不可少的。


车用塑料的应用由来已久,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(单一)的某一种品种,而是经过改性的,又称“改性塑料”。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。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。近期中国的汽车市场可谓是在全球汽车市场疲软的情况下逆势红火起来了,作为十大产业振兴计划的汽车产业,在汽车下乡以及汽车产业振兴计划细则相继出台的利好因素的带动下,销量节节攀升,甚至于远远超过未受经济危机影响的去年同期的销量。


例如:2010年中国政府将持续汽车下乡的优惠政策,并加大力度向全国推广。截止2009年11月底,中国汽车销售得益于相关政策的有力支持,突破了1200万辆的销售大关,创了历史新纪录,中国汽车塑料也因此获益匪浅,在汽车下乡政策力度或加大的条件下,中国汽车塑料将再创辉煌。时间跨越至2017年,汽车行业的变化更是日新月异。


2、车用动力系统的工程塑料部件

上述材料早已作为汽车内饰件优先选用材料,并不断扩大应用,作汽车外饰件材料,现在又开始令人瞩目的应用于制造汽车发动机室内的功能部件,将来可能取代金属制造汽车动力系统的几乎每一种零件。现在,轿车、面包车、小卡车上使用的塑料,大约25%用于发动机室内,发动机和燃油系统有越来越多的金属件改用塑料制造。


汽车发动机是产生高温和动力的地方,所以其零件宜用塑料制造。目前,塑料正在美国产汽车的气门套和进气总管制造中取得新的进展。新型玻纤增强尼龙6和66以及热固性乙烯基酯化合物正在取代金属气门套(也称作摇杆或凸轮盖),具有质量轻、成本低、设计灵活等优点。


汽车发动机室内进气歧管是最有可能用工程塑料和热固性塑料包括聚苯硫醚、尼龙、聚醚整体塑料(BMC)和酚醛塑料制造的部件。首先实行商业化生产的塑料进气歧管,是德国富吕登伯格公司用聚酯BMC制造的歧管,其内表面十分光滑,有助于空气进入,使得发动机效率比用金属歧管高15%,歧管重量减轻1kg。ICI公司先进材料部采用专用级尼龙66,用其制造的进气歧管早在1990年使用于大批量生产的汽车上。通用电气公司塑料部与CMI国际公司联合研制供通用汽车公司和克莱斯勒公司使用塑料进气歧管,采用玻璃增强的PPS与尼龙和其他工程树脂的合金。其他公司如拜耳公司赫斯特-塞拉尼斯公司、菲利浦公司的PPS,巴斯夫公司和杜邦公司的高性能尼龙,也被机械制造厂家考虑用作制造进气歧管的材料。在美国,应用工程塑料制造进气歧管、气缸盖和油底壳等零部件,使汽车轻量化是种发展趋势。使用新型工程塑料制造的进气歧管,其重量可以降低2kg。预计仅发动机系统就可以通过应用工程塑料减轻自重12kg。由于工程塑料在减轻汽车重量方面有很大优势,预计今后几年工程塑料会在汽车行业得到大量应用。


发动机气缸盖罩是汽车发动机室内最适合用工程塑料注塑制造的部件之一。许多公司都主要选用增强乙烯基酯和酚醛树脂模塑的热固性塑料结构,因其耐热性高,防火安全性能好。不过有部分汽车设计师倾向于采用尼龙。报载戴姆勒一克莱斯勒公司最近采用了两种新型塑料气门套。一种是用于V-6引擎的增强尼龙66,据说是第一种在美国产大容量汽车上使用的热塑性塑料。同样,一种用于V8引擎的热固性塑料,据说也是首次在气门套上使用。杜邦公司的引擎盖专家Pat Granowicz声称塑料引擎盖质量减轻了65%,且油气分离器一体化,降低了油损耗,提高了引擎效率。曲轴箱强制通风阀一般栓接在引擎盖的外部,现在在内部采用振动焊接技术,将阀隔离开,改善了汽车的启动性能。



3、汽车内、外装饰的工程塑料结构件和安全件

塑料件根据主要用途,大体分为功能件和结构件两种。而汽车的装饰件大多为结构件,工程塑料在汽车装饰领域的应用范围最广。随着塑料工业的发展,各种新型树脂的出现以及通过合金、共混、复合等改性手段得到各种高性能材料,已经能够满足汽车行业对功能型塑料件和结构型塑料件及其应用材料提出的各种综合性能指标要求,塑料在汽车上的应用范围和用量将不断增加。主要的汽车塑料装饰件一般分为内饰件和外饰件,其中内饰件占整车塑料用量的56%,以往的汽车内饰件较多的工程塑料有ABS、PUR和塑料合金等。主要的汽车塑料内饰件有仪表板、内板、顶栅、门内手柄、装饰条等。


汽车的安全性能是汽车的一项重要生产指标,在汽车安全化发展进程中,工程塑料起着举足轻重的作用。目前,国外中高档轿车的保险杠已采用PC/PBT合金制造,因为此材料不仅机械性能高,特别是冲击强度比PP制保险杠高出许多。如GE公司的Xenoy-XT适合于制作汽车保险杠。它不仅能承受碰撞,保险杠与车体组装后一起涂装(以使保险杠与车体保持同一色泽)时,能耐155℃/30min的烘烤干燥。拜耳公司、巴斯夫公司也都有用于保险杠的品种。


目前使用的仪表板可分为硬质仪表板和软质仪表板两种。硬质的一般在轻、小型货车上使用,经一次注射而成。这种仪表板尺寸很大,无蒙皮,表面质量要求很高,对材料要求耐湿、刚性。由于多点注塑成型,易形成流痕和熔接痕,一般表面需经涂装才能使用。材料可用MPPO、ABS等。软质仪表板由表皮、骨架材料、缓冲材料等组成。骨架材料的选用不同厂家有所不同,有的采用硬纸板、木材,有的采用PC/ABS合金,还有采用钢板作骨架材料,也有用ABS、GFAS等。表皮材料,如桑塔纳、捷达、富康轿车等采用PVC/ABS合金片材,并带皮纹,以骨架为内模,用真空吸塑法将表皮材料敷在骨架上,形成一层既美观又有良好手感的表面。


门内板的构造基本上类似于仪表板,由骨架、发泡材料和表皮构成。以奥迪轿车为例,门内板的骨架部分由ABS注塑而成,再把衬有PU发泡材料的涤纶表皮以真空成型的方法,复合在骨架上形成一体。顶棚由基材和表皮构成,基材要求轻量、高刚性、尺寸稳定、易成型等,一般使用热塑性聚氨酯发泡内材,PP发泡片材,玻璃纤维瓦楞纸,蜂窝状塑料带等。门内手柄,不仅是启闭门的功能件,而且也是装饰件。一般以ABS、改性PP等材料制成。每扇门有上下2根门槛饰件,一般用ABS经注射而成,带皮纹。为提高乘坐的舒适感,要求降低噪音。为此把消声材料埋入到部件的衬里去,如仪表板、地毯、发动机盖板、行李箱等,消声材料有废毛毡、发泡PU、玻璃纤维纸板等。由于车厢内外温差而造成侧窗玻璃模糊,影响司机的视线,侧窗防霜器孔中可喷出冷热气体,以消除侧窗的模糊。桑塔纳轿车的防霜器就是用PC/ABS制成。


塑料车身覆盖件表面光滑、尺寸精确、质量稳定、NVH(噪声、振动、冲击)指标也比金属覆盖件小,所以汽车中顶盖、发动机罩、汽车保险杠、散热器格栅、挡泥板、侧防撞条、后导流板等大半都使用工程塑料配件。汽车外饰件散热器格栅是为了发动机冷却而设置的开口部件,位于车体最前面,往往把汽车的铭牌镶嵌其间,是表现一辆轿车风格的重要零件。目前轿车上一般用ABS或PC/ABS合金,经注塑成型制成。也有采用耐候性较好的ASA材料,注塑成型后,表面可不经涂装。最近已出现用聚酯弹性体做的格栅,在表面溅射金属铬后使用。车外门把手一般用POM制作,电镀件采用PC/ABS合金,门锁一般使用刚性好的POM,玻璃升降器的支承机构及手摇把材料为POM,雨刷件的杆可用PBT或POM:球碗用POM车轮箍使用改性PA或PA/PPO再经表面镀铬。汽车底盘件大多承受较大的负荷,不易塑料化。


塑料件仅限于汽车转向制动、传动悬挂系统中,大部分用在需要耐磨的运动件上,零件不大。但对材料要求具有高强度、耐磨擦性好,多用改性POM、PBT等材料制造。此外,汽车发动机、水箱、油箱、电路系统等都大量的用到塑料制件。


塑料功能件主要指发动机部件及其罩下燃油进气系统和电器系统。虽然用塑料制作的发动机部件比金属部件成本低、质量轻、噪声小,但是要求塑料件必须能够耐175℃的高温、刚性高、尺寸稳定性好、耐腐蚀。因此,发动机部件使用的塑料主要是尼龙66、PPS、聚酯等。目前, Rogers公司用玻纤增强酚醛塑料制成了发动机气缸和油盘;BMW公司的六缸和四缸新型发动机使用了全塑料进气装置;Mann&Hummel公司使用35%的玻纤增强尼龙制造进气装置。


燃油箱是汽车中重要的安全部件之一,有单层或多层复合结构,要求其材质具有耐寒、耐热、耐蠕变、耐应力开裂、耐老化、耐溶剂和耐化学药品腐蚀等性能,以适应抗冲击、抗渗漏、阻燃、防爆等方面的要求。汽车塑料燃油箱的发展起步于欧洲,所以目前欧洲的制造商INERGY和KAUTEX TEXTRON公司一直是处于世界塑料燃油箱的领导者地位,并且市场占有率超过50%。随着汽车塑料燃油箱在北美和日本汽车市场的蓬勃发展,塑料燃油箱在世界范围的市场占有率:欧洲和北美市场处于领先地位,2005年欧洲市场占有率达到95%,在北美市场占有率达到了80%,而亚洲市场占有率仅有26%。


汽车安全气囊系统除了传感器、微处理器、气体发生器和气囊等重要部件外,气囊盖板也是十分重要的一个部件。热塑性弹性体是汽车安全气囊盖的主要使用材料。作为安全气囊盖板的热塑性弹性体主要有聚烯烃共混型热塑性弹性体(TPO、TPV)、聚氨酯型热塑性弹性体(TPU)、聚酯型热塑性弹性体(TPEE)。不同级别车型,用不同的安全气囊系统配置。从低档车的只配主驾气囊到高档车的多个气囊甚至十几个气囊,每台车气囊盖板材料的使用差别很大。由于TPEE兼具橡胶的柔软性、弹性和热塑性塑料的刚性、易加工性,而且同其他热塑性弹性体相比,耐热性最高,所以在汽车领域得到普遍应用,作为安全气囊盖板材料显示出独特的优越性。但近几年来TPO技术的突破性发展,以其较高性价比的优点使其在汽车安全气囊盖板中的使用越来越广泛。


4、汽车车身的工程塑料部件

塑料汽车的特点是重量轻、节省燃料;生产所用的模具简单,易于成形,成本较低。汽车轻量化的关键在于汽车车身,用塑料制作车身覆盖件可以一次成型,不需要进行后处理和机械加工,可降低成本。塑料已经在装饰件及车身某些部件上得到广泛应用,可是人们追求的目标是应用在整个车身外壳上。塑料汽车的关键是汽车的稳定性以及车架的强度,经过多年的研究,已基本上解决了生产难题。最具有名声的全塑汽车是美国通用公司的土星汽车,其车身和车架采用新型增强塑料。还有德国尼奥普兰公司的全塑壳大型轿车,质量只有普通轿车的43%,可节省燃料20%~30%。它的一辆试验车横穿撒哈拉沙漠,能耐70℃的高温。且与4lkm/h时速的载货汽车相撞时,驾驶员和乘客均无损伤。福特汽车公司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,世界各国都在进行着车身塑料化的开发研究工作,戴姆勒一克莱斯勒公司生产的CCV概念车成为第一款真正意义上的塑料汽车,它采用一种几乎全塑的车身外壳。这款由克莱斯勒公司主持设计的概念车,车身外壳采用聚对苯二甲酸乙二酯(PET)材料模压注塑成形,由4片模压注塑成形的全塑片材(两片内板件,两片外板件)在车身中心线处对接,形成整体式的车身结构。车身由PET塑料制造的6大部分组成(一般的金属车身组装需要大约80个部件),而且不用油漆,能够使汽车的造价降低一半。车身材料含有玻璃增强纤维,加强车身的刚度和硬度,还含有稳定剂、冲击延展剂、颜色等添加剂。CCV全塑车身是目前世界上最大的注塑件,要求模具精度高,成型表面平整,而且要控制住塑性材料的流动性,板块黏合要求绝对可靠,CCV解决了这些技术难题,它通过新结构新技术新工艺,开创了全塑车身的发展之路。但是,由于强度、刚度、韧性和固化周期等一系列问题还影响着车身的全塑料化,不过复合材料车身的发展将有助于解决这一难题。车身板用塑料主要是以SMC(热固性片状模塑料)为主进行了很多开发应用研究工作。


塑料复合材料板材用于制造车身,为聚氨脂薄膜增强反应注射模工艺制造。具有优异的机械和物理性能和抗表面裂纹能力,但表面质量比SMC差。薄壁技术制造PV-RRIM是非常有吸引力的,但成本高于SMC。SMC具有好的机械性能、表面质量和自然时效性,但如果不使用粘结剂时较脆。SMC和PV-RRIM是热固材料,比热塑材料更贵。制造热固材料的另一种方法是树脂转换模(RTM),在法国应用较多,可制造具有高弯曲强度的车身面板和阻流板。玻璃纤维增强聚丙烯(PP),聚碳酸酯/聚丁烯对酞酸盐(PC/PBT)混合物,聚碳酸酯-丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(PC/ABS)混合物也用于制造车身面板。


法国拜耳公司的研究人员研制出了一种适合用作车身材料的塑料混合物。用它制造的汽车零部件,在遭受撞击、恶劣气候及长期使用后仍然能保持原有形状不变。拜耳公司这次推出的聚合塑料,内含的矿物质填充物使其能在高温下保持原有形状,而且还能吸收水分,以免喷漆晾干过程中产生水泡。用这种塑料生产的汽车挡泥板仅重1.5kg,是钢质挡泥板重量的一半,并且还能回收再利用。该聚合塑料由聚酸胺和ABS聚合物构成,前者一般用来生产各种管道,后者是汽车骨架的材料之一。目前占汽车全部重量14%的材料是塑料,这一比例将随着塑料及其衍生产品品质的提高而逐步增加。该材料既能满足消费者对汽车舒适性和安全性越来越高的要求,而且整车的重量也不会增加。如今塑料已经被用在汽车除挡风玻璃外的所有部件上。鉴于如此多的优点,今后塑料在汽车制造业中的用途还会更广,工艺和强度也将能媲美钢材。


5、车用照明灯具中的工程塑料部件

在车前大灯塑料应用方面,考虑到大灯玻璃的透明性、耐热性、耐冲击性以及易于成型性,多数采用表面涂覆硬膜的PC,从而进一步提高了耐擦伤性和耐候性。


前大灯反射镜壳一般用BMC(团状模塑料)、PPS、PC、PBT等制成。后排指示组合灯,其灯罩材料为PMMA,灯壳为填充PP,他们之间用热熔胶粘剂粘接。随着振动焊接技术的发展,灯壳材料开始采用耐热ABS。世界领先的汽车车灯制造商法雷奥(Valeo)为该公司的自适应前灯系统选择了杜邦公司的Zytel HTN PPA塑料产品。这种车灯系统在大众帕萨特和雪铁龙C4等众多车型上均有所应用。该系统可以给司机提供更为清晰的夜间视野,从而加强安全性。这种自适应前灯系统可以根据车辆的行驶速度和转弯角度自动改变灯光的强度和方向,从而使司机在夜间可以更清楚地看到道路弯曲的地方,夜间照明灯光强度的增高,大大减小了司机在道路弯曲处及十字路口的驾驶压力和疲劳状况,这样就提高了司机在各种天气和路况下驾驶的舒适性。


法雷奥设计的氙气前灯适合中、高档的驾驶速度,在道路弯曲处它可以把司机的视野距离扩1倍。杜邦公司在开发热塑性塑料方面走在世界的前列,它开发的塑料可以用来代替金属。随着汽车制造商在追求更轻便的、燃油效率更高的汽车,杜邦的高强度、耐高温的树脂产品可以用来代替汽车上的金属部件。用来代替法雷奥车灯系统中金属部件的高强度、耐高温的Zytel HTN PPA产品就是一个很好的例子。


工程塑料供应商Solvay公司推出两种用于高反射的汽车前灯的最佳材料。

一种是聚砜Udel LTG-2000品级,使用温度可达175℃,它比大多数高温PC和PC/PEI合金更耐温;一种是聚醚砜Radel LTG-3000,特别适合用于205℃的高温,它比许多PEI品级具有更高耐温性,耐冲击性提高了50%,熔体流动速率也增加了33%。


Lanxess公司推出两种聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)品级:Pocan KU2-7003和TP006-004。它们可用于制造汽车前灯罩,替代耐高温热塑性塑料如共聚碳酸酯和聚醚砜,且在价格上更有优势。两种产品均具有优异的表面性能,而且可以直接金属化,不需底漆预处理,可以在160℃下使用。KU2-7003已经用于雪铁龙C2和C3汽车前灯。两种品级加工时都不会释放挥发性气体,积垢非常少,这使金属化的灯罩表面性能更好。两种材料的流动性都好,适合于制造大型和几何形状复杂的灯罩。此外,另一种用于灯罩的脱模性更好的Pocan也即将商品化。


当今的新型汽车车灯正在向着简约时尚、轻量化、耐老化、尺寸稳定、高耐热、低成本、重环保的趋势发展。一般来说,车灯分照明灯和信号灯两种,前者包括前大灯、雾灯、倒灯等,而后者则包括转向信号灯、示廓灯、尾灯等。不同形状的车灯、不同功能的车灯,以及车灯内的不同部件,对于车灯材料的要求都不尽相同。如仅就车灯的使用温度而言,由于前大灯和雾灯的点灯功率最高,几乎是其它车灯的3倍,甚至更高,因此要求这两种车灯的材料应具有较高的耐热性。而反射镜是车灯内受热温度最高的塑料部件,同样也需具有优良的热性能,特别是前大灯和雾灯的反射镜,对耐热性能的要求更高。为了应对此潮流,最大地满足汽车车灯对于新材料的需求,国内市场推出了一系列汽车车灯专用工程塑料。


国外卡车大灯罩已开始用聚碳酸酯制作,塑件表面增硬涂层,且涂有防刮伤涂层,比玻璃镜片更亮、更抗破碎、更具有光学加工的准确性。开发的PBT/PET车灯专用料,以PBT/PET代替PC。装饰圈材料过去一直以耐热PC材料为主,近年来逐渐被PBT/PET加矿物填充材料所替代。此类材料相对于耐热PC突出的特点是耐热高、加工性好、成本低。使其在众多车型上得到了应用。该系列产品表面光泽高;具有优良的加工稳定性及良好的耐水解性;具有优异的流动性和耐热性能,可实现前大灯的反射镜和装饰圈的一体化;材料价格与耐热PC相比,成本降低40%左右,有助于大幅降低系统成本。灯具尽管通过喷涂底漆可以得到良好的电镀效果,但随之也会带来一些问题,如增加成本;增加单位制件的生产时间,生产效率降低;产品生产工艺环节复杂,不良率增大;底漆溶剂挥发污染环境;无法达到一些特殊设计效果(如皮纹设计)等。因此,免喷涂材料成为另一个重要市场方向。为满足当前这种最新的需求,市场又推出免喷涂车灯用材料,该材料的主要特点包括:制品表面光泽度高,完全能够直接真空镀膜而无需喷装底漆;具有低挥发性,160℃高温下、24h后,成雾后玻璃板光透过变化率在5%以内;流动性好,提高了设计自由度和加工成型效率;耐热性优良,可满足车灯装饰框耐温160℃的要求;能够100%可回收再利用;具有优异的耐化学品性及优良的尺寸稳定性。


6、车用工程塑料的发展趋势

随着塑料制品在汽车应用上的范围扩大、用量增加,预计在今后的10年里,我国汽车工业对塑料制品的需求量将达到年均10%的增长率。我国汽车消费的各种塑料排列次序为聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、不饱和聚酯、ABS、酚醛树脂、聚乙烯和聚酰胺。资料显示,PP、PE等通用塑料的改性品种由于性能高,质量好,其应用正在加快发展。纤维增强聚合物FRP等新品种由于技术的成熟,用量也在迅速增加,而PVC、ABS等则会部分地被热塑性聚烯烃弹性体GFPA、TPO等新材料所代替,因而会相对放慢增长速率。


车用塑料零部件成型领域,近年来,我国也开发了不少行之有效的新技术,包括气体辅助注射成型技术、可熔型芯技术、三维和多层中空成型技术、表面处理技术等。但国内汽车用塑料复合材料无论用量、品种还是成型技术都还处于较低的水平。


主要存在的问题有:原材料供应不畅、专用树脂牌号少、材料标准不一、成型工艺及模具制造等有关工艺、技术问题还未能得到很好的解决。因此,从总体上看,我国汽车用塑料制品的发展趋势是,增加塑料原料品种和牌号,尤其是在工业上用作功能件、结构件的品种有待开发,提高模具开发和制造能力。


据报道,轿车零部件消耗的热塑性塑料正以年均超过6%的速度递增,而由于PP价格低廉且性能优越,汽车内外饰件的发展将以PP为主,现在市场上使用的PP零件占42%的市场份额,且可望以每年8%的速度增长,特别是在汽车内饰方面。


目前国外汽车内饰件已基本实现塑料化,而塑料在汽车中的应用范围正在由内装件向外装件、车身和结构件扩展,今后的重点发展方向是开发结构件、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。从品种上看,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。


复合型材料在汽车零部件上的应用也越来越显示出强大的生命力。汽车上使用复合材料的零件主要是仪表板、门护板、顶盖内护板、地毯、座椅及包裹架护板,它们基本上是由表皮(塑料、织物、地毯),隔音减振部分(泡沫或纤维)和骨架部分组成,这种形式的零件除满足一定的使用功能外,又使人感到舒适美观,而且由于这些材料生产工艺简单,成本低廉、适用性强而发展得比较迅速,它将是今后汽车内饰材料的主要发展方向。


工程塑料,尤其是高性能工程塑料,因其具有良好的机械性能、综合力学性能,还具有耐热、耐酸、寿命长、可靠性好等特点越来越广泛地用于汽车工业,其前景非常好,例如发动机上的一些零部件像调速阀、水泵、输油管、轮罩、风扇、油门踏板等已开始使用PA、PPS、PBT等注塑或吹塑成型。


玻璃纤维增强塑料具有质轻、强度高、耐腐蚀、绝缘、耐瞬时高温、传热慢、隔音、防水、易着色、能透过电磁波、成型方便、具有可设计性等优点,被广泛用于生产保险杠、车顶盖、导流罩、电瓶托架、挡泥板、前脸部件、裙边部件及车身壳体等。为了有效合理地利用能源及原材料、降低汽车成本,不同类型轿车内饰件使用的材料可以归结到统一使用的几种材料上,这样会扩大这几种原料的生产规模,无论是在材料质量方面还是在成本方面都是最经济的。


随着汽车负荷的增大,普通塑料已无法满足高应力零件如悬架弹簧、高温零件,如活塞等发动机零件,以及对表面质量要求越来越高的外板等部件的使用要求。对此有两个途径可供选择:一是采用纤维增强型复合材料;二是采用高级工程塑料及较简单的加工方法。高级工程塑料EP的特点:不仅机械强度高,而且综合机械性能好;耐热性、耐久性优良,寿命长,可靠性好;某一方面性能特别好。高分子材料的发展方向除了高性能化外,高功能化也是很有前途的。今后塑料在功能零部件上的开发利用将会十分活跃。


汽车工业中大量使用塑料,以代替各种有色金属和合金钢材,这是汽车工业提高设计的灵活性,降低零部件加工、装配和维修费用的有效途径。同时,采用塑料生产汽车车身和零部件也是实现汽车轻量化、节能化的方向之一。汽车应用塑料车身及其他塑料零部件,还能减少工厂设备的投资,减轻劳动强度。车用塑料的使用已成为衡量汽车工业发展水平的标志。随着汽车向轻量化、环保化方向的发展,纳米技术在生产中逐步应用,塑料和复合材料研究也进一步深入,可以预料,塑料将在汽车工业上的应用越来越广泛,开发并使用全塑汽车已不是梦想,一个塑化的汽车工业时代即将到来。



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编辑:小高

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一、论坛背


最为严苛的第四阶段燃油消耗标准已于2016年1月1日起实施。按照国家要求,到2020年,车企燃油限值要从2015年的6.9L/百公里降至5.0L/百公里,年均降幅达6.2%左右。这意味着目前1/4新车车型若不进行技术升级将面临淘汰。汽车轻量化是提高车辆燃油经济性降低油耗的重要途径,研究表明若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%。

我国整车重量与世界先进车企平均水平相比重50-100kg, 同级车相比重6%,白车身重量平均重5%。因此,汽车轻量化对国内整车企业来说刻不容缓!以塑代钢和使用复合材料是汽车轻量化的重要技术路径之一!发达国家汽车平均用塑料量达到300kg/辆以上,占整车质量的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;车身复合材料使用比例世界先进水平已达到5%。而国内新车塑料用量只能达到欧洲车企的一半,自主品牌车企复合材料使用比例不足1%,与国际先进水平相比差距较大。

因此,本届论坛聚焦“车用塑料”和“车用复合材料”在汽车轻量化中的应用和创新。我们将力邀车用塑料和复合材料相关技术领域的科研院所、设备厂家、材料企业、复材企业、零部件企业、整车企业,打通全产业链的产学研技术合作,推动国内车用塑料和复合材料在汽车轻量化应用中的资源整合、技术发展及产业应用。

二、组织机构

主办单位:DT高分子在线

承办单位:宁波德泰中研商务咨询有限公司

支持单位:江淮汽车

三、会议日程规划

时间

论坛安排

会前一天

全天报到

第一天上午

08:00—09:00

签到

09:00—12:00

汽车轻量化最新技术及应用进展、整车企业轻量化技术发展规划、未来发展趋势分析

第一天下午

13:30—17:30

分论坛一:车用塑料

分论坛二:复合材料

第一天晚上

18:00—20:00

晚宴

第二天上午

09:00—12:00

分论坛一:车用塑料

分论坛二:复合材料

四、论坛议题

第一部分:汽车轻量化最新技术、应用、发展规划、趋势分析


汽车轻量化最新技术及应用进展

整车企业轻量化技术发展规划、未来发展趋势分析

车用塑料、复合材料在汽车行业中的应用现状、市场分析、发展趋势

改性塑料、复合材料在新能源车上的应用和挑战


第二部分:车用塑料


模块1:环保、安全的汽车内外饰材料

免喷涂(PC/ABS; ASA; 尼龙等)汽车内外饰材料开发及应用

低气味、低VOC汽车内饰材料开发及应用

高光、耐刮擦内外饰材料的开发及应用

发泡聚丙烯材料在汽车轻量化中的应用进展

微发泡技术在塑料注塑件中的应用

改性尼龙、芳香尼龙在发动机周边的应用

改性塑料在新能源汽车上的应用(电池外壳、充电桩)

生物基/可降解材料在汽车上的应用创新

汽车材料专用树脂、助剂、母粒的开发及应用


模块2:长纤维增强热塑性塑料(LFT技术)

LFT-G专用设备、模头设计技术

LFT-D技术在汽车零部件中的应用进展

加工工艺参数对LFT-D产品性能的影响

LFT专用树脂、助剂的开发及应用

低粘度、高流动性的热塑性树脂改性技术

连续长纤维增强热塑性塑料的开发及其在汽车零部件上的应用


模块3:模拟仿真、3D打印、先进加工成型设备和工艺

模流分析在汽车零部件中的应用

仿真分析在优化热流道系统中的应用

仿真分析在模具设计中的应用

仿真软件在汽车零部件结构设计中的应用

3D打印技术在汽车零部件设计中的应用

急冷急热成型技术的应用

智能制造技术(自动化计量设备、二板式注塑机、自动化加工设备……)


第三部分:复合材料

模块1:复合材料技术进展、应用创新、发展趋势

天然纤维复合材料在汽车内饰、零部件中的应用

玻纤/碳纤/芳纶/玄武岩纤维等复合材料在汽车上的应用

新树脂、快固化体系、新助剂的开发及应用

复合材料夹心蜂窝结构及泡沫

BMC、SMC材料的开发及应用案例


模块2:复合材料加工新工艺与新设备

复合材料自动化加工设备在汽车零部件中的应用

注射浸渍/间隙浸渍等成型技术

纤维预浸带(丝)的全自动化铺放技术与设备

热塑性预浸料(片材)的深加工技术与设备

高填充天然纤维复合材料关键设备开发及应用

HP-RTM设备与工艺技术在汽车轻量化中的应用

复合材料零部件的休整、切割技术及设备

复合材料的回收、利用技术

复合材料的连接/粘接/焊接/涂装技术


模块3:模拟仿真、结构设计与测试分析

复合材料在汽车车身上的结构设计和应用

无损检测技术在复合材料中的应用

复合材料的服役、疲劳性能分析与评价

测试标准的建设与制定


五、会议联络
联系人:张丹

手机:15381893086

电话:0574-87222597

邮箱:zhangdan@polydt.com 



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