汽車輕量化的潮流

 

      汽車的輕量化，就是在保證汽車的強(qiáng)度和安全性能的前提下，盡可能地降低汽車的整備質(zhì)量，從而提高汽車的動(dòng)力性，減少燃料消耗，降低排氣污染。實(shí)驗(yàn)證明，汽車質(zhì)量降低一半，燃料消耗也會(huì)降低將近一半。若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6%-8%;汽車整備質(zhì)量每減少100公斤，百公里油耗可降低0.3-0.6升;汽車重量降低1%，油耗可降低0.7%。當(dāng)前，由于環(huán)保和節(jié)能的需要，汽車的輕量化已經(jīng)成為世界汽車發(fā)展的潮流。

 

       工程塑料用于汽車輕量化

 

       工程塑料用于汽車的主要作用是使汽車輕量化，從而達(dá)到節(jié)油高速的目的。發(fā)達(dá)國(guó)家將汽車用塑料量作為衡量汽車設(shè)計(jì)和制造水平高低的一個(gè)重要標(biāo)志，世界上汽車塑料單用量最大的是德國(guó)，塑料用量占整體材料的15%。近年來(lái)我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展迅速，目前汽車年產(chǎn)量超過(guò)400萬(wàn)輛，按照國(guó)外塑料用量預(yù)測(cè)，汽車行業(yè)年用改性塑料在50萬(wàn)噸以上，這其中工程塑料占了很大一部比例，五大工程塑料性能特性各不相同，在汽車上的用途也各有偏重。

 

       尼龍PA

 

       尼龍主要用于汽車發(fā)動(dòng)機(jī)及發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件，主要品種是GFPA6、GFPA66、增強(qiáng)阻燃PA6等產(chǎn)品。

 

       (1)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件上的應(yīng)用由于發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件主要是發(fā)熱和振動(dòng)部件，其部件所用材料大多數(shù)是玻纖增強(qiáng)尼龍。這是因?yàn)槟猃埦哂休^好的綜合性能，用玻纖改性后的尼龍，主要性能得到很大的提高，如強(qiáng)度、制品精度、尺寸穩(wěn)定性等均有很大的提高。另外，尼龍的品種多，較易回收循環(huán)利用，價(jià)格相對(duì)便宜等，這些因素促成尼龍成為發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件的理想選擇材料。進(jìn)氣歧管是改性尼龍?jiān)谄囍凶顬榈湫偷膽?yīng)用，1990年德國(guó)寶馬汽車公司，首先將以玻纖增強(qiáng)尼龍為原料制造的進(jìn)氣歧管應(yīng)用在六汽缸發(fā)動(dòng)機(jī)上;以后美國(guó)福特與杜邦公司合作，共同用玻纖增強(qiáng)PA66制造的進(jìn)氣歧管應(yīng)用在V6發(fā)動(dòng)機(jī)上，以后世界各大汽車公司紛紛跟進(jìn)，改性尼龍進(jìn)氣歧管得到廣泛的應(yīng)用。

 

       (2)在汽車發(fā)動(dòng)機(jī)部件上的應(yīng)用。發(fā)動(dòng)機(jī)蓋，發(fā)動(dòng)機(jī)裝飾蓋，汽缸頭蓋等部件一般都用改性尼龍作為首選材料，與金屬材質(zhì)相比，以汽缸頭蓋為例質(zhì)量減輕50%，成本降低30%。除了發(fā)動(dòng)機(jī)部件外，汽車的其他受力部件也可使用增強(qiáng)尼龍，如機(jī)油濾清器，刮雨器，散熱器格柵等。

 

       聚酯

 

       在汽車制造領(lǐng)域，PBT廣泛地用于生產(chǎn)保險(xiǎn)杠、化油器組件、擋泥板、擾流板、火花塞端子板、供油系統(tǒng)零件、儀表盤、汽車點(diǎn)火器、加速器及離合器踏板等部件。PBT與增強(qiáng)PA、PC、POM在汽車制造業(yè)中的競(jìng)爭(zhēng)十分激烈，PA易吸水，PC的耐熱性耐藥性不及PBT;在汽車用途接管方面，由于PBT的抗吸水性優(yōu)于PA，將會(huì)逐漸取代PA，。在相對(duì)濕度較高、十分潮濕的情況下，由于潮濕易引起塑性降低，電器節(jié)點(diǎn)處容易引起腐蝕，?？墒褂酶男訮BT。在80℃、90%相對(duì)濕度下，PBT仍能正常使用，并且效果很好。

 

       GE公司的PBT/PC合金，商品名為Xenoy1731，在高級(jí)轎車中應(yīng)用最為廣泛;它的耐熱性好，耐應(yīng)力開(kāi)裂，具有優(yōu)良的耐磨，耐化學(xué)腐蝕性，低溫沖擊強(qiáng)度高，易加工和涂飾性好，主要應(yīng)用于高檔轎車保險(xiǎn)杠，車底板，面板和摩托車護(hù)板等。

 

      聚甲醛POM

 

       汽車行業(yè)飾POM最大的潛在市場(chǎng)。POM質(zhì)輕，加工成型簡(jiǎn)便，生產(chǎn)成本低廉，材料性能與金屬相近。改性POM的耐磨系數(shù)很低，剛性很強(qiáng);非常適合制造汽車用的汽車泵、汽化器部件、輸油管、動(dòng)力閥、萬(wàn)上節(jié)軸承、馬達(dá)齒輪、曲柄、把手、儀表板、汽車窗升降機(jī)裝置、電開(kāi)關(guān)、安全帶扣等。制造軸套、齒輪、滑塊等耐磨零件是改性POM的強(qiáng)項(xiàng)，這些部件對(duì)金屬磨耗小，減少了潤(rùn)滑油用量，增強(qiáng)了部件的使用壽命;因此可以廣泛替代銅、鋅等金屬生產(chǎn)軸承、齒輪、拉桿等。POM生產(chǎn)的汽車部件質(zhì)輕，噪聲低，成型裝配簡(jiǎn)便，因此在汽車制造業(yè)獲得越來(lái)越廣泛的應(yīng)用。

 

       聚碳酸酯PC

 

       改性PC由于具有高機(jī)械性能和良好的外觀，在汽車上主要用于外裝件和內(nèi)裝件，用途最為廣泛的是PC/ABS合金和PC/PBT合金。

 

       (1)汽車內(nèi)裝件PC/ABS合金是最適合用于汽車內(nèi)裝件的材料。這是因?yàn)镻C/ABS合金具有優(yōu)異的耐熱性、耐沖擊性和剛性，良好的加工流動(dòng)性。也是制造汽車儀表板的理想材料。PC/ABS合金的熱變形溫度為110℃~135℃，完全可以滿足熱帶國(guó)家炎熱的夏天中午汽車在室外停放的受熱要求。PC/ABS合金有良好的涂飾性和對(duì)覆蓋膜的黏附性，因此用PC/ABS合金制成的儀表板無(wú)需進(jìn)行表面預(yù)處理，可以直接噴涂軟質(zhì)面漆或覆涂PVC膜。PC/ABS合金還用來(lái)制造汽車儀表板周圍部件、防凍板、車門把手、陰流板、托架、轉(zhuǎn)向柱護(hù)套、裝飾板、空調(diào)系統(tǒng)配件等汽車零部件。

 

       (2)汽車外裝件PC/PBT合金和PC/PET合金既具有PC的高耐熱性和高沖擊性，又具有PBT和PET的耐化學(xué)藥品性、耐磨性和成型加工性，因此是制造汽車外裝件的理想材料。PC/PBT汽車保險(xiǎn)杠可耐-30℃以下的低溫沖擊，保險(xiǎn)杠斷裂時(shí)為韌性斷裂而無(wú)碎片產(chǎn)生。彈性體增韌PC/PBT合金和PC/PET合金更適合制作汽車車身板、汽車側(cè)面護(hù)板、擋泥板、汽車門框等。高耐熱型PC/PBT合金和PC/PET合金的注射成型外裝件可以不用涂漆。PC/PET合金可制作汽車排氣口和牌照套。PC/ABS合金也可以制作汽車外裝件，如汽車車輪罩、反光鏡外殼、尾燈罩等。PC/ABS具有良好的成型性，可加工汽車大型部件，如汽車擋泥板。

 

       聚苯醚PPO

 

       改性PPO在汽車上主要用作對(duì)耐熱性、阻燃性、電性能、沖擊性能、尺寸穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度要求較高的零部件。如PPO/PS合金適用于潮濕、有負(fù)荷和對(duì)電絕緣要求高、尺寸穩(wěn)定性好的場(chǎng)合，適合制造汽車輪罩、前燈玻璃嵌槽、尾燈殼等零部件，也適合制造連接盒、保險(xiǎn)絲盒、斷路開(kāi)關(guān)外殼等汽車電氣元件。PPO/PA合金由于具有優(yōu)異的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、耐油性、電絕緣性、抗沖擊性。可用于制作汽車外部件，如大型擋板、緩沖墊、后阻流板等。對(duì)玻璃化轉(zhuǎn)變溫度要求較高的發(fā)動(dòng)機(jī)罩時(shí)PPO/PA合金今后的應(yīng)用方向。

 

       PPO/PBT合金的熱變形溫度高，對(duì)水分敏感度小，是制造汽車外板的理想材料。汽車行業(yè)的發(fā)展的方向是高檔次、微型化、輕質(zhì)化和多元化，以塑代鋼在汽車應(yīng)用中的研究也變的十分活躍。目前國(guó)內(nèi)汽車用塑料平均占總材料的7%，德國(guó)的這一比例在15%;我們需要加大研發(fā)工作，做到配件結(jié)構(gòu)的設(shè)計(jì)、塑料材質(zhì)的選擇和行業(yè)同步發(fā)展。

 

       隨著電池能源行業(yè)的發(fā)展，汽車輕量化依舊會(huì)成為一大熱點(diǎn)，更多的頂級(jí)豪車會(huì)摒棄金屬，選擇一些高性能特種工程塑料，碳纖維等高級(jí)材料。未來(lái)汽車輕量化還會(huì)采用上述材料的多元復(fù)合材料，單一材料還是難以滿足使用和生產(chǎn)的需求。