高分子材料在汽車方面的應用

1、一一 汽車輕量化汽車輕量化二二 聚烯烴彈性體聚烯烴彈性體(POE、TPO)的應用（陶氏）的應用（陶氏）三三 可再生資源材料的應用（杜邦）可再生資源材料的應用（杜邦）四四 泰科納塑料在汽車工業(yè)上的應用泰科納塑料在汽車工業(yè)上的應用2011中國汽車用塑料及綠色發(fā)展中國汽車用塑料及綠色發(fā)展高峰論壇高峰論壇可持續(xù)發(fā)展可持續(xù)發(fā)展一一 汽車輕量化汽車輕量化解決之道：解決之道：汽車輕量化汽車輕量化節(jié)能低碳節(jié)能低碳環(huán)保（回收）環(huán)保（回收）汽車重量汽車重量效果效果 10%燃油效率可提高燃油效率可提高 6%8% 100 公斤公斤油耗可降低油耗可降低 0.30.6 L/100 km 100 公斤公斤CO2排放，降低排

2、放，降低58 g/km汽車燃料油，汽車燃料油，占石油總消耗的占石油總消耗的35%；汽車排放汽車排放CO2，占人類活動占人類活動CO2的的20%；動力系統(tǒng)和底盤內(nèi)飾外飾電子設備安全環(huán)境涂料特性聚合物聚氨酯催化劑特性化學品巴斯夫應用于汽車行業(yè)的產(chǎn)品巴斯夫巴斯夫 致力于汽車輕量化解決方案致力于汽車輕量化解決方案低密度的輕質高性能材料精益化結構設計緊湊化的集成設計，減小部件體積汽車輕量化的技術路線0246810密度 in g/cm3鋼鋁鎂聚酰胺(PA6, 30%glass fiber)7.82.72.01.36減重預估以塑料代替鋼，制品重量降低潛力達 50%以上以塑料代替鋁，制品重量降低 40% 已經(jīng)

3、考慮為補償材料剛性降低而采取的設計措施 典型塑料件壁厚設計：2.5mm 3.0 mm低密度工程塑料所帶來的減重效應座椅泡沫頂棚儀表板背泡方向盤地毯底層35g/l22g/l50g/l320g/l110g/l40g/l30g/l60g/l400g/l150g/lBASF對比材料減輕重量，但是決不犧牲性能!巴斯夫低密度聚氨酯泡沫產(chǎn)品Filling simulationFiber orientationStress simulationmaterial model UltrasimPerformance evaluationby failure criteriaPart DesignDesign Sp

4、aceTopologicalOptimizationUltrasim巴斯夫Ultrasim技術指導下的結構設計載荷N15000100005000001020304050位移 mm實測的斷裂載荷15,0 15,3 kN模擬計算出的斷裂載荷15 kN精益化設計：減重效果的最大保證計算機模擬與實際結果非常吻合20000緊湊型設計利用塑料的高度設計自由度實現(xiàn)高度功能集成緊湊化的集成設計幫助縮小部件體積前端模塊(概念設計)下保險杠加強筋（歐寶）油底殼（福特）發(fā)動機懸置（歐寶）變速箱支架(寶馬)車身結構嵌件(標致)概念座椅(Smart)在線噴涂翼子板(戴姆勒)輕質結構利用塑料節(jié)省40%的重量巴斯夫汽車輕量

5、化的成功經(jīng)驗巴斯夫汽車輕量化的成功經(jīng)驗3256 g1908 g614 g氣門室罩蓋進氣歧管316 g發(fā)動機懸置油濾外殼油底殼2297 g1910 g扭力桿587 g發(fā)動機懸置傳統(tǒng)汽車動力總成中的金屬部件:總重量 10.8 kg氣門室罩蓋進氣歧管發(fā)動機懸置發(fā)動機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, 減重幅度達到30%!馬達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:減重效果高達 20-60%高強度成型周期短耐候性好隔音隔熱保溫目標應用: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構聚氨酯制造的輕質結構30 less

6、 weight than comparable carsArtega 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用明顯減輕重量達30%以上(與SMC對比) ENGAGETM 聚烯烴彈性體聚烯烴彈性體(POE)及其及其應用應用 ENGAGE XLT 新一代新一代TPO材料高效材料高效增韌劑增韌劑二二 聚烯烴彈性體聚烯烴彈性體(POE、TPO)的應用（陶氏）

7、的應用（陶氏）Dow ElastomersENGAGETM POE 在汽車外部件上的應用ENGAGETM POE - 硬質TPO應用于后車保險杠ENGAGETM POE 硬質TPO應用于車身測擦條、腳踏板ENGAGETM POE - 硬質TPO應用于車身前翼板ENGAGETM POE - 硬質TPO應用于前車保險杠應用于車內(nèi)支柱ENGAGETM POE 軟質TPO應用于內(nèi)部門板ENGAGETM POE 軟質TPO應用于控制臺ENGAGETM POE 硬質/軟質TPO應用于儀表板/表皮ENGAGETM POE 硬質TPO應用于護膝墊板Dow ElastomersENGAGETM POE 在汽車內(nèi)

8、部件上的應用ENGAGETM POE 硬質TPOTrademark ofThe Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow19TPO材料的發(fā)展趨勢 更輕 更薄 發(fā)泡 在相似韌性條件下強度更高 滿足更薄部件的強度要求 表面美觀度 減少虎皮紋.我們新一代TPO增韌劑的用武之地!彈性體共聚單體密度(g/cc)a熔融指數(shù)DSC 玻璃化轉變溫度 (C)TMENGAGE XLT辛烯0.8700.5-65TMENGAGE 8180辛烯0.8630.5-55Trademark ofThe Dow Chemical Company (

9、“Dow”) or an affiliated company of Dow21Dow Elastomers新型增韌劑的實驗與對比材料 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a190oC/2.16 kgb 200oC/5 kg組分 (wt%)E8180 - 20.7 XLT - 20.7C-700-35 (抗沖聚丙烯)59.359.3TMENGAGE 8180 (對比)20.7-TMENGAGE XLT-20.7Jetfil 700 C (滑石粉)2020Irganox B-225 (抗氧劑)0.

10、20.2Trademark ofThe Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow22Dow ElastomersTPO配方設計 Coperion ZSK-25 Mega擠出機 樣品在相同條件下注塑Trademark ofThe Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow23Dow ElastomersMechanical Properties: Types of rubber XLT 顯示出更好的沖擊性能和斷裂伸長率顯示出更好的沖擊性能和

11、斷裂伸長率.Performance性能特種工程塑料特種工程塑料工程塑料工程塑料通用塑料通用塑料AmorphousCrystallinePCMPPOABSSMA PMMAPSSANPVCPPLDPEHDPETPC-ETPOMPAPET PBTZytel RSHytrel RSDuPontRenewably Sourced杜邦可再生資源材料ZytelRS HTNSorona EPPIPEI PEEKPES PPSPAR LCPPSU HTNPA66+杜邦生物基材工程塑料三三 可再生資源材料的應用（杜邦）可再生資源材料的應用（杜邦）內(nèi)飾織物Soronafor carpets and matsPTT聚

12、酯纖維用于地毯和墊子Sorona EPPTT polyester for molded partsPTT聚酯用于注塑件Cerenolfor polyurethane partsBioFuels生物燃油Hytrel RS thermoplasticelastomer for injection andExtrusion 熱塑性彈性體用于注塑和擠出件Zytel RS polyamidesfor injection andExtrusion長鏈聚酰胺可用于注塑和擠出件Sorona EP 豐田出風口樣件 - 已商業(yè)化成本優(yōu)勢 免噴涂Sorona 樣件取代玻纖增強PBT 用于前面板出風口處自由設計 So

13、rona 機械性能比PBT強選擇Sorona材料的原因Sorona 2045G, 45% 玻纖增強料，同時具有優(yōu)異的機械性能和表觀45% glass filled SoronaEPSorona2045GSorona 產(chǎn)品生命周期分析Sorona 與尼龍6 生命周期分析結果比較（按 ISO 標準） 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-14040ISO-14044ISO-14047ISO-14042ISO-14048ISO-14049Environmental management- Life

14、 cycle assessment- Principles and frameworkEnvironmental management- Life cycle assessment- Requirements and guidelinesEnvironmental management- Life cycle impact assessment- Examples of application ofEnvironmental management- Life cycle assessment- Data documentation formatEnvironmental management-

15、 Life cycle assessment- Examples of application of ISO-14041 to goal and scope definition and inventory analysisHolistic Approach:Evaluate the impact of all upstream and downstream products and processes.評估涉及所有上游和下游產(chǎn)品及加工過程Third party certified. 第三方認證Sorona 纖維商業(yè)化應用例子豐田汽車小型豪華版用車60% 織物使用杜邦Sorona 纖維 hea

16、dliner 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） 可應用于單絲，消費產(chǎn)品，運動產(chǎn)品，手持通訊設備，汽車等領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，熱性能和超強耐化學品性能繼耐水解性能 與PA11,PA12 相比，具有相當或更低的成本燃油管路冷凍液管路氣剎管油管連接頭%

17、renewablecontentHytrel RS 熱塑性彈性體與常規(guī) Hytrel 具有相同性能100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7060504030203040506070shore 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)良的耐化學性和耐油性 高撕裂強度，韌性，回彈性和抗沖性 應用于運動產(chǎn)品，家具和消費品中安全氣囊蓋CVJ bootHytrel RS 可能應用性能與常規(guī) Hytrel TPE 相同其他熱塑性彈性體需要柔軟觸感的應用安全氣囊蓋進氣 管Over molded pa

18、rts(門鎖)軟管和管材(真空軟管)等速萬向節(jié)防塵罩空氣制動軟管Ticona Delivers Automotive Solutions四四 泰科納塑料在汽車工業(yè)的應用泰科納塑料在汽車工業(yè)的應用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, Polyester, LCP, LFRT)Under the Hood Applications發(fā)動機部件(PPS, Polyest

19、er, 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傳動系統(tǒng)(LFRT, Polyester)Example of Weight and Fuel Reduction Door Module減重及減少燃料消耗案例 門模塊SteelCelstran PP8 kg per veh