汽車(chē)塑料應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)及建議

1、汽車(chē)塑料應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)及建議 2006年09月13日 汽車(chē)塑料應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)及建議 來(lái)源:橡膠專(zhuān)網(wǎng) 中國(guó)汽車(chē)工業(yè)協(xié)會(huì)相關(guān)行業(yè)分會(huì)李靜  當(dāng)今，汽車(chē)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(chē)的重要材料之一，汽車(chē)用塑料的發(fā)展也以這三方面為目標(biāo)。隨著研究的深入，汽車(chē)塑料的品種和應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大。由于塑料的優(yōu)越特性，在汽車(chē)設(shè)計(jì)中大量采用塑料，不僅可以實(shí)現(xiàn)汽車(chē)結(jié)構(gòu)輕量化設(shè)計(jì)，而且可以綜合地反映對(duì)汽車(chē)設(shè)計(jì)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(chē)上的應(yīng)用主要分為三類(lèi)：內(nèi)飾件、外裝件、功能結(jié)構(gòu)件。外裝件：以塑代鋼

2、，可減輕汽車(chē)重量，達(dá)到節(jié)能的目的；內(nèi)飾件：以安全、環(huán)保、舒適為應(yīng)用特徵，用可吸收沖擊能量和震動(dòng)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(shí)對(duì)人體的傷害，提高汽車(chē)的安全系數(shù)；功能結(jié)構(gòu)件：多采用高強(qiáng)度工程塑料，減輕重量，降低成本，簡(jiǎn)化工藝，如用塑料燃油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤(pán)上的一些零件。 汽車(chē)塑料材料與制品的發(fā)展趨勢(shì) 隨著塑料新材料的不斷開(kāi)發(fā)，塑料在汽車(chē)應(yīng)用的領(lǐng)域不斷擴(kuò)大，主要表現(xiàn)在納米復(fù)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(qiáng)熱塑性塑料等的應(yīng)用。 納米復(fù)合材料的應(yīng)用 TPO基納米復(fù)合材料，應(yīng)用于汽車(chē)內(nèi)、外裝飾件，優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕、尺寸穩(wěn)定性提高、強(qiáng)度更高、低溫抗沖擊性能更

3、好。TPO系納米復(fù)合材料做汽車(chē)踏腳板，已用于GM公司轎車(chē)，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(fù)合材料用于汽車(chē)前后保險(xiǎn)杠，使原保險(xiǎn)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(chē)內(nèi)飾件的PP納米復(fù)合材料。 納米粒子的介入，不僅改善了聚合物的強(qiáng)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(jiǎn)便，效果明顯，業(yè)內(nèi)對(duì)聚合物納米復(fù)合材料的巿場(chǎng)前景持樂(lè)觀態(tài)度。 可噴涂和免噴涂塑料 美國(guó)通用電器公司開(kāi)發(fā)的可導(dǎo)電PPO/PA材料使車(chē)身塑料件能與金屬?zèng)_壓件一起進(jìn)行陰極電泳（即可實(shí)現(xiàn)全在線(xiàn)噴涂），從而消除汽車(chē)車(chē)身非

4、金屬件與金屬件的色差問(wèn)題。 此外，用于制造汽車(chē)車(chē)身板的PC/PBT材料與SLX膜通過(guò)模內(nèi)裝飾注塑成型工藝制造塑料車(chē)身外板、前后翼子板及后舉升門(mén)等，可以達(dá)到油漆的效果，可取消油漆線(xiàn)，以降低生產(chǎn)成本。該技術(shù)在國(guó)外轎車(chē)車(chē)身板的生產(chǎn)中開(kāi)始使用，應(yīng)引起國(guó)內(nèi)同行關(guān)注。 塑件鏡片和塑料玻璃 由美國(guó)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(xué)加工的準(zhǔn)確性。 美國(guó)在風(fēng)擋玻璃的三層安全玻璃里面又貼附了20m厚的聚氨酯膜。美國(guó)絕大部分客車(chē)采用丙烯酸樹(shù)脂板，窗玻璃塑料化可以達(dá)到節(jié)能和保護(hù)乘員安全的目的。 纖維增強(qiáng)熱塑性塑料 長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料（LFRT）是新型輕質(zhì)高

5、強(qiáng)度工程結(jié)構(gòu)材料，因其重量輕、價(jià)廉、易于回收重復(fù)利用，在汽車(chē)上的應(yīng)用發(fā)展很快。應(yīng)用部位有：保險(xiǎn)杠、行李倉(cāng)底板、蓄電池槽、車(chē)門(mén)、車(chē)身、座椅靠背、備胎架、發(fā)動(dòng)機(jī)底座、儀表盤(pán)等。 用天然纖維如亞麻、劍麻增強(qiáng)塑料制造車(chē)身零件，在汽車(chē)行業(yè)已經(jīng)得到認(rèn)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(chē)重可降低油耗。用亞麻增強(qiáng)PP制作車(chē)身底板。材料的拉伸強(qiáng)度比鋼要高，剛度不低于玻纖增強(qiáng)材料，制件更易于回收。對(duì)操作工人，可免除因玻纖引起的皮疹和呼吸性疾病。中國(guó)江陰一些企業(yè)已經(jīng)開(kāi)始生產(chǎn)這類(lèi)材料。 塑料在汽車(chē)中的應(yīng)用 動(dòng)力傳動(dòng)系統(tǒng) 發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)室罩和油底殼采用聚酰胺、反應(yīng)注塑聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂等

6、玻璃纖維增強(qiáng)塑料模制或壓制而成； 發(fā)動(dòng)機(jī)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(yīng)用于齒輪、軸等耐磨成型制品，取代聚甲醛塑料。 廂式車(chē)和貨車(chē)中，用復(fù)合材料（玻璃和碳纖維）傳動(dòng)軸代替的金屬軸，減輕了重量，降低了噪聲和振動(dòng)，并使工作更為平順。英國(guó)GKN技術(shù)公司用纖維增強(qiáng)塑料制造的傳動(dòng)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(kāi)發(fā)一種復(fù)合玻纖增強(qiáng)尼龍66用于V6發(fā)動(dòng)機(jī)的有源集合塑料通風(fēng)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(qiáng)塑料（CFRP）制造的板簧為14kg，減輕重量76%。在美國(guó)、日本、

7、歐洲都已使板簧、圓柱形螺旋彈簧實(shí)現(xiàn)了纖維增強(qiáng)塑料化，除具有明顯的防振和降噪效果外，還達(dá)到輕量化的目的。 車(chē)身 塑料在汽車(chē)車(chē)身上的應(yīng)用主要有三種模式。 1）外覆蓋件與結(jié)構(gòu)件全部采用塑料：主要用于高檔跑車(chē)，其骨架結(jié)構(gòu)件采用碳纖增強(qiáng)塑料，外覆蓋件采用玻纖增強(qiáng)塑料，成本很高。 2）金屬骨架與全塑外覆蓋件車(chē)身相結(jié)合：車(chē)身采用玻纖增強(qiáng)熱塑性聚酯注射成型，其設(shè)備為8800噸注射機(jī)，設(shè)備費(fèi)用昂貴。 3）部分采用塑料外覆蓋件：一些高級(jí)轎車(chē)，骨架結(jié)構(gòu)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(lái)分主要有：熱塑性纖維增強(qiáng)塑料（FRTP），如玻纖增強(qiáng)PET，GMT；熱固性纖維增強(qiáng)塑料（FRP），如手糊玻璃鋼、R

8、TM、SMC。按照纖維又可分為：碳纖增強(qiáng)塑料，為超高強(qiáng)度(比鋼高)材料，價(jià)格昂貴；玻纖增強(qiáng)塑料，為普通增強(qiáng)材料。 開(kāi)發(fā)塑料功能件，進(jìn)一步減輕車(chē)重 用玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性塑料(GMT)制造支架、托架和多功能制件等； 應(yīng)用塑料制造進(jìn)氣歧管可減輕重量40%-60%，且表面光滑，流動(dòng)阻力小，可提高發(fā)動(dòng)機(jī)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(kāi)發(fā)在基體聚合物中摻入電導(dǎo)性填料的“復(fù)合型電導(dǎo)性塑料”，和塑料本身具有電導(dǎo)性的“電導(dǎo)性高分子化合物”，以其高功能性能供汽車(chē)生產(chǎn)選用。 越來(lái)越多塑料材料用于汽車(chē)內(nèi)飾系統(tǒng)。儀表板、內(nèi)飾系統(tǒng) 國(guó)外許多汽車(chē)廠用泡沫聚氨酯制造門(mén)板，不僅減輕重量，強(qiáng)度、吸

9、聲性和安全性能也好。聚丙烯由于價(jià)格低廉，在美國(guó)汽車(chē)巿場(chǎng)上得到廣泛應(yīng)用，不僅用聚丙烯替代ABS，而且有些車(chē)型內(nèi)飾全部使用聚丙烯。 目前國(guó)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(jì)型車(chē)上使用。軟質(zhì)儀表板為聚氨酯反應(yīng)發(fā)泡成型，通常用于中高檔轎車(chē)。 發(fā)動(dòng)機(jī) 利用塑料質(zhì)輕、防銹、吸振、設(shè)計(jì)自由度大的特點(diǎn)，汽車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)有關(guān)塑料結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用在發(fā)達(dá)國(guó)家有了長(zhǎng)足的進(jìn)步，是中國(guó)汽車(chē)行業(yè)今后重點(diǎn)發(fā)展的方向之一。 發(fā)動(dòng)機(jī)零部件塑料化的開(kāi)發(fā)和發(fā)展可以分成兩大類(lèi)：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(dòng)機(jī)汽缸蓋、皮帶輪罩、冷卻風(fēng)扇、發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣歧管、油門(mén)

10、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(duì)中國(guó)汽車(chē)塑料發(fā)展的幾點(diǎn)建議： （一）中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的高速發(fā)展，不僅得到世界各大汽車(chē)集團(tuán)的矚目，也受到世界各汽車(chē)零部件公司的關(guān)注，許多跨國(guó)汽車(chē)零部件公司都在中國(guó)建立合資、獨(dú)資零部件企業(yè)。這些企業(yè)資金雄厚、技術(shù)先進(jìn)、開(kāi)發(fā)能力強(qiáng)，不僅會(huì)給同行業(yè)企業(yè)產(chǎn)生更大的壓力，而且有壟斷國(guó)內(nèi)技術(shù)要求高的零部件巿場(chǎng)的可能。這對(duì)中國(guó)的汽車(chē)塑料行業(yè)既是競(jìng)爭(zhēng)，更是威脅。 中國(guó)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(chē)零部件、汽車(chē)塑料工業(yè)提出嚴(yán)峻的挑戰(zhàn)：汽車(chē)零部件、汽車(chē)塑料行業(yè)能否及時(shí)跟上整車(chē)企業(yè)的步伐？能否借助這股拉動(dòng)力加大技術(shù)投入，生產(chǎn)技術(shù)含量

11、高的配套產(chǎn)品？ 根據(jù)技術(shù)開(kāi)發(fā)水平，我們認(rèn)為汽車(chē)零部件企業(yè)與汽車(chē)廠之間存在三種關(guān)系（見(jiàn)表一）。 表一 汽車(chē)零部件企業(yè)與汽車(chē)廠之間的關(guān)系。國(guó)內(nèi)汽車(chē)零部件、汽車(chē)塑料行業(yè)企業(yè)要在汽車(chē)行業(yè)中占有一席之地，必須提高國(guó)際競(jìng)爭(zhēng)力，把企業(yè)開(kāi)發(fā)能力和產(chǎn)品水平提到更高的層次上參與汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展與競(jìng)爭(zhēng)。 （二）高度重視環(huán)保工作。從設(shè)計(jì)開(kāi)發(fā)階段就要進(jìn)行汽車(chē)用塑料材料回收、再生利用的研究，以滿(mǎn)足環(huán)保的需要。這項(xiàng)研究不僅與汽車(chē)行業(yè)相關(guān)，也是整個(gè)社會(huì)要關(guān)注的事情，應(yīng)借鑒汽車(chē)發(fā)達(dá)國(guó)家對(duì)環(huán)保的經(jīng)驗(yàn)，作為重要課題研究。 歐洲和美國(guó)對(duì)于汽車(chē)塑料環(huán)保的定義是嚴(yán)格的，涉及一個(gè)產(chǎn)品的整個(gè)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

12、產(chǎn)；在使用和回收過(guò)程中不會(huì)對(duì)人的健康和環(huán)境有任何危害的產(chǎn)品；對(duì)塑料制品中的有害物質(zhì)、氣味要有評(píng)價(jià)方法，并應(yīng)當(dāng)標(biāo)明含量。 在報(bào)廢車(chē)輛處理方面：歐共體法律要求，汽車(chē)制造商到2006年要負(fù)責(zé)免費(fèi)處置所有報(bào)廢汽車(chē)，至少汽車(chē)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(gè)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(lèi)多，用量大，鑒別和篩選周期長(zhǎng)，回收利用成本較高。所以在產(chǎn)品設(shè)計(jì)過(guò)程中，就要考慮回收和回收成本問(wèn)題。 盡管目前中國(guó)汽車(chē)工業(yè)還缺少這方面環(huán)保要求，但汽車(chē)塑料行業(yè)在發(fā)展中應(yīng)當(dāng)促進(jìn)這一環(huán)保領(lǐng)域的創(chuàng)新。 （三）塑料原材料生產(chǎn)企業(yè)、汽車(chē)塑料制品生產(chǎn)企業(yè)、與汽車(chē)主機(jī)廠應(yīng)加強(qiáng)合作，建立新材料開(kāi)發(fā)研究聯(lián)合體，協(xié)調(diào)