汽车轻量化趋势下塑企发展前景分析

发布时间:2015-8-27浏览:

核心提示:汽车轻量化趋势下塑企发展前景分析

塑料是人工合成的高分子材料,由于其绝缘、稳定、耐热、耐腐蚀等特性,亦被称为“千用材料”。塑料作为现代科技的产物,如今已经广泛地渗透到生活的各个领域,给人们带来巨大的便利。轻量化不是一个新鲜的话题,以塑料制件替代金属制品早已经成为汽车以及高铁列车等交通工具减重最主要的技术手段,其明显的作用就是提高能源利用效率,减少二氧化碳排放。近几年,随着全社会节能环保的理念不断深入,安全、舒适、轻量、节能仍是未来汽车工业发展的主要趋势,车用塑料广泛应用于内饰、外饰、汽车引擎盖等其他部件,有助于减轻整体车重、美观、并起到控制振动和噪音、车身保温等功能。全球乘用车产量增加以及汽车轻量化趋势正推动车用塑料需求不断的增长,车用塑料消费量预计将由2012年的710万吨增至2018年的1130万吨,年均增长率达8%。据估计,未来十年,汽车的自重还将降低20%,塑料已经成为了21世纪汽车工业最好的材料选择,已经受到业内的广泛重视。

  1.塑料成为汽车轻量化节能减排最现实的选择

  众所周知,全球安全、环保、节能标准的提高,给车用塑料技术提出了新要求。当低碳时代大步走来,在世界的各个角落引发了绿色风暴,也是将“绿色制造共塑未来”作为今后的主题。中国塑料产业在汽车轻量化进程中正在经历从引进到创新、从追随到引导、从封闭到开放的转变,塑料、复合材料等新材料的自主开发与加工工艺的创新步伐进一步加快。

  据报道,日前,一款命名为Urbee2的3D打印塑料汽车面世,除了底盘和引擎,其余大部分材料都是塑料。这款塑料汽车和钢铁材质一样坚硬,但却是钢制汽车重量的一半。虽然这部车目前仅限于实验阶段,远远达不到量产的程度,但毋庸置疑的是,汽车零部件乃至整车都在朝着轻量化的方向发展。中国汽车产业的市场需求快速增长和轻量化发展战略的加快,推进中国自主品牌汽车升级与轻量化创新,中国汽车轻量化技术与塑料零部件开发将面临新的机遇和挑战。

  汽车材料制造商、整车厂、零部件和科院研所如何协同合作开发轻量化科技产品,共同推进当下汽车轻量化“以塑代钢“关键部件技术开发,应对汽车行业带来的环保挑战,是目前汽车工业及产业链配套关注的热点。谈及汽车的节能减排,更多人想到的可能是新能源汽车,但殊不知,在新能源汽车尚未发展成熟的当下,汽车轻量化是节能减排最现实的选择。实验证明,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%~8%;汽车整备质量每减少100公斤,百公里油耗可降低0.3~0.6升;汽车重量降低1%,油耗可降低0.7%,碳排放可以降低0.3%~0.5%。

  当前,汽车的轻量化已经成为车企应对各国政府节能减排政策的重要途径。欧盟已经批准一项加强二氧化碳标准的协议,到2020年欧盟地区新车单位里程二氧化碳排放都必须控制在每公里95克的水平。如果按照燃烧-排放计算,该排放水平大约对应百公里油耗4升。根据欧洲环境署(EEA)提供的数据,2012年欧洲新车平均二氧化碳排放水平为132.2克/公里,较2009年改善9%,2020年则将削减28.1%。日本汽车企业也一直把轻量化列为汽车整体设计中一项非常重要的指导纲领。根据规定,日本的车主购车后,要按期缴纳汽车重量税、汽车税等。这些税费与车体重量和排气量大小有关,车身越重、排气量越大,缴的钱越多。比如重量税,使用时间长、车体重的豪华车尾气排放量较大,差不多每年要交8万日元,而新的微型车仅需交1.2万日元,两者相差6倍多。近几年,中国政府也出台了一系列的节能减排措施,例如积极鼓励新能源汽车的发展、限制车企平均油耗等等。

  材料的绿色环保可分为四个概念:即材料的生物可降解性、可循环性、可再生性,以及汽车尾气的低碳排放。一直走在绿色生产前端的原材料供应商们都纷纷针对这些方面,不仅在传统材料上寻求突破,也在一些新兴材料,如可降解材料的技术和应用方面的创新上毫不放松。经过反复的研究和测试,每一年他们都会带来一些全新的概念,或成熟的想法。

  汽车轻量化更多要靠广泛应用塑料来实现,以塑带钢、以轻代重、以少代多是汽车轻量化最有效的途径。车用塑料发展与我国汽车产业发展密切相关。2003年以前,大部分的塑料零部件原料由外方指定,经过近十年的探索尝试,国内企业不断地提升自主创新能力,正在逐步摆脱依赖进口、模仿国外模式,在新材料开发、工艺改进以及产品设计理念上都取得了长足进步。随着人们对于汽车的使用、安全、环保等性能要求的不断提高,“汽车塑料化”进程被不断的加速,无疑,这对于车用塑料也提出了更高的要求,同时,这也使得车用塑料应当向以下几方面发展:发展冲击性能;不仅要降低成本更要加强强度;使用可回收和可降解等复合材料;向塑料合金方向发展。

  我国的汽车轻量化进程正在加快,除了目前已经广泛应用的塑料内饰件外,高性能工程塑料、热塑性弹性体、微发泡材料以及新型纤维复合材料在大型外饰件、结构件和承载件上的应用也呈现增长态势。更多新材料、新技术的广泛深入应用对于提高汽车动力性能、降低油耗、减少排放发挥了重要作用。特别是电动汽车、混合动力车等新能源汽车的发展更是离不开自主开发的新材料和新技术。车用塑料开发应用的一个重要推动力来自于材料厂商与整车厂的合作,这种合作在今后应该是更加开放的。大多数材料供应商认为,他们现在遇到的最大问题是缺乏进入参与主机厂同步开发的途径,产业链上下游之间各自封闭、缺乏有效的互动机制阻碍了新材料的推广应用。他们希望能为材料生产商、零部件制造商以及整车厂搭建一个开放的平等对话和有效沟通的平台,为提升我国汽车轻量化水平注入新动力。

  2.塑企发展的源动力科技创新是关键

  性能更好、能耗更低、外形更炫是未来汽车的三大追求。随创新塑料在汽车上的用量日益增多、相关技术水平的显着提高,塑料已经成为推动汽车行业迈向未来的巨大力量。减重减排成本更低,在汽车设计中采用智能轻质车身构造可以帮助降低汽车油耗并减少二氧化碳排放。最近,沙特基础创新塑料为其Extem热塑性塑料聚酰亚胺(TPI)树脂系列新添了一种可耐260℃高温的新级别产品。据称ExtemUH树脂专为汽车、航天、半导体、电气和化学应用而设计,其机械性能优于PEEK。这种材料可代替金属用在过去树脂材料未曾涉足的应用领域,且使用成本低于PAI树脂,该材料适用于注塑或挤出工艺。企业要想不断进步,科学技术是基础,凭借着优质的产品和积极的服务,沙伯基础与巴顿菲尔为塑料市场做出了良好的范例。创新带来的不仅是机会,还有收益。同样的道理可以用于我国国内塑市企业当中银行收紧银根,加息,油价上升等,已经让现代塑料加工型企业及中小企业越来越难生存。

  如何能让企业在国际国内的竞争夹缝中生存下来,成为了企业转变的一道难题。制造商要居安思危,在控制成本的同时,努力提高自身产品质量,依托科技创新增加产品附加值,树立质量过硬,价格具优势的中国企业形象。把价格的优势转移到产品质量的优势上面,同时要注重企业信誉的积累,视信誉如生命,严把质量关和交货时间,在制造强国的路上越走越近。

  由于未来的汽车基于风格和法规的要求,单位保险杠、仪表板的尺寸进一步增大,这就要求材料具有良好的加工性。另外随着多功能和小型汽车产量的不断增大,在未来的汽车塑料应用中,车用塑料材料仍会以PP、ABS为主导,通过各种改性和复合技术,如共混、共聚、纤维增强等使其高性能化,工程化和功能化,更进一步扩展在汽车中的应用领域,降低汽车的制造成本。通用塑料高性能化,可降低汽车制造成本。PP、ABS因密度小、良好的力学性能和加工性能,且成本低,其通过纤维增强和抗冲改性的品种用于汽车的内饰、仪表板、保险杠、轮罩等部件已被人们广泛接受。其在汽车中用量逐年增加,特别是在多功能汽车、小型车上的用量大幅增加。据统计PP在汽车塑料件中占近50%,近年每辆汽车PP最高用量达60kg,其中PP改性复合材料用量为45kg,纯PP料用量为15kg。

  聚胺6和66等级(PA6和PA66)的产品在汽车应用领域格外具有优势,为进一步减轻车身重量提供了巨大的潜能。聚胺产品制造的轻质部件已经被融入很多汽车设计理念,据报道,朗盛半结晶产品业务部针对其中一些理念开发出了一系列应用。朗盛最新开发的高填充聚胺和聚酯产品,如Durethan DP BKV60EF H2.0,为复合材料部件和全塑料部件的生产提供了全新的设计空间。采用60%玻纤增强的PA 6材料与经过30%玻纤增强的标准PA6材料的应用工艺相同并具有相似的流动性。由于该材料的弹性模量很高,因此韧性提高了近100%,这意味可以用该材料生产外壁更薄的车身部件从而显着减轻部件重量,同时还具有相似的力学性能,且制造成本也更低。用这种高科技热塑材料制造的前端部件,比采用聚胺6并经过30%玻纤增强的标准材料生产的同类系列部件轻大约35%。“智能”材料组合还可以减轻部件的重量。例如,同样采用DurethanBKV30H2.0为塑料原料生产奥迪TT车型所用的前端部件,铝复合前端部件就比钢板作为复合材料生产的同类部件轻15%。

  朗盛采用的另一创新方法是以复合材料板为基础。它们包含一种嵌入了连续纤维制成的特种织物的聚胺基体。这些板材采用热塑成型工艺生产,并添加聚胺经过注塑成型工艺进行强化。最终生产出的全塑复合部件比采用钢材生产的同类产品重量更轻、更结实也更有韧性。

  Teknor Apex旗下公司Chem Polymer新近推出一种抗冲击能力高强的尼龙66材料,其流动性能优于同类材料,而且弯曲强度和低温韧性能够满足许多汽车部件以及防碰撞填充物的要求。塑料汽车部件已经可以满足弯曲强度的高要求。Chemlon 109具有出色的流动性能,适用于生产紧固件等精密或多腔部件,凭借出色的弯曲强度,能够承受装配和最终使用造成的应力。

  它还具有卓越的韧性,仪表盘甚至整个发动机等汽车部件低温储存和运输使用的防碰撞填充物或垫板等都可用其制造。这种材料的关键性质之一,就是-40℃时的缺口冲击强度达到4.5英尺-磅/英寸(240J/m),弯曲强度达7,000 psi(48.3兆帕)。轻松面对高温度,汽车引擎罩下正常工作温度要求不断提高,泰科纳为此提供了一个解决方案:Celstran PA66-GF50-02HT。该新型长纤维增强热塑性材料(LFT)是针对进气通风处理以及长期承受较大负荷的应用而专门开发的。

  即使处于极高温度下,它依然能表现出很好的耐老化性。该特种材料适于替代PA46或PPA的应用,或需要耐高温的部件如HTN。Celstran具有突出的高刚度和尺寸稳定性,在210℃持续工作温度及短期225℃峰值条件下,仍具有较低的蠕变性。在210℃高温持续受力下的热老化试验中,泰科纳的工程塑料也显着优于其它塑料材料。正常使用1000h後,此改良型LFT材料的拉伸强度仍保留在初始值的50%以上,制件初始的刚性/韧性比在测试中获得了极好的结果。与此同时,这些部件能够承受很长时间周期应力的作用,充分展示了这些制件可以在引擎罩下提供可靠的长期服务。

  对于现代消费者来说,汽车已不再仅仅是简单的代步工具,而正逐步成为一种生活与文化品位的体现,他们要求汽车不但要性能好,而且要造型时尚、美观、个性化。色彩是产品设计中一个十分重要的元素,也适用于塑料部件。拜耳材料科技采用Fantasia技术和模克隆材料制成的多彩Koziol灯具,其灯罩拥有绚丽的色彩,变化多端的效果。这是一种能为塑料表面添加各种颜色和特殊效果的技术。拜耳拥有将色彩注入已成型部件的Aura技术,使用Aura浸渍色工艺,可以在部件完成生产后再色,无论是单件产品还是批量产品。这一工艺在小批量生产中特别具有成本优势,这意味客户可以根据其需求的数量来进行染色,并且可以方便地在自己的设备车间进行操作。而使用Aura技术能使颜色涂层渗透入表面材料内部,这就消除了产品因磨损或刮擦而掉色的可能。

  当前汽车设计领域最热门的趋势之一便是在内饰配件、门把手及其它装饰性细件中重新使用铬,以达到高级、奢华的外观效果。沙伯基础创新塑料专家针对注塑成型和电镀处理对特殊等级的 Cycoloy 聚碳酸酯/丙烯-丁二烯-苯乙烯共聚树脂和 Cycolac ABS 树脂进行了改良,可帮助汽车制造商轻松将具有珠宝般动人光彩的铬元素融入其设计中。由于镀铬成本相对较高,这一做法的作用显得尤为突出。通过更高的产量来降低系统成本。

  3.车用塑料高性能化、环保化,轻量化主题在高端车上备受推崇

  汽车工业的发展同塑料工业的发展是密不可分的。目前发达国际汽车塑料的用量占塑料总消费量的8%-10%,发达国家汽车平均用塑料量100千克-130千克/辆,占整车整备质量的10%左右。塑料在汽车中的应用范围正在由以内装饰件为主转向外装饰件和功能结构件、由通用塑料为主转向工程塑料、复合材料或塑料合金等,今后的重点发展方向是开发结构件和外装件。塑料汽车内装饰件主要有仪表板、车门内板、副仪表板、杂物箱盖、座椅、后护板等,仪表板是主要的汽车内装饰件之一。而塑料汽车外装饰件主要有保险杠、挡泥板、车轮罩、导流板等。目前汽车保险杠是塑料用量最大的部件之一。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。随着汽车工业的不断发展,人们对汽车轻量化和环保性的要求越来越高,塑料作为新型零部件材料,在汽车上的应用前景越来越广阔。

  据有关统计,在所有的车用塑料中,聚丙烯所占份额最高达37%;其次是聚氨酯,占比17.3%;ABS树脂占12.3%;复合材料占11.5%;高密度聚乙烯占10.8%;聚碳酯占6.8%;聚甲基丙烯酸甲酯占4.4%。截至2012年,亚太地区成为引领世界车用塑料的最大消费市场,占到50.5%;其次是欧洲28%、北美11.3%和世界其它地区10.1%。大汽车制造商如丰田汽车、现代汽车、三菱汽车、通用汽车、本田汽车和标致公司居前列。欧洲人曾做过统计,如果现有欧洲路面上跑的汽车全部采用PC材料替代车侧窗和后窗的玻璃,仅此一项每年将节省燃油约21亿升,价值相当于24亿欧元,而每年还可减少1000万吨的二氧化碳排放。

  减重不仅节约燃油,更减少了二氧化碳的排放,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6~8%。

  尤其是在高端车上轻量化仍是一大主题备受推崇。采用高级轻量化技术在降低二氧化碳排放量方面实现跨越式发展。据了解,路虎揽胜极光实现优异的减排效果,CO2 排放水平低于130g/km。该制造商采用了一系列高级轻质材料,将极光的质量减至1600kg以下,比揽胜运动版轻了35%,成为有史以来重量最轻的揽胜车型。为了降低耗油量和排放量,路虎公司在多项应用中使用了沙伯基础创新塑料的多种树脂,如将Noryl GTX树脂应用于前翼子板、Xenoy iQ树脂应用于行人保护吸能块,并将STAMAX长玻纤聚丙烯(LGFPP)应用于仪表板及内门模块。朗盛成功应用在奥迪A8前端的技术性突破成果——塑料-金属复合技术,不仅减轻了车辆的重量,还兼顾提高了安全性和舒适性。除铝之外,这一混合材料部件首次使用了轻质有机板材。该轻质材料用于在前端下梁上打造一个1.0mm薄的U型截面,与相应厚度的铝相比,重量减轻了20%。此外,新结构概念采用的双扭环极大地提高了车辆前端的刚度,如果车辆发生正面相撞,产生的力将分布在三个传力平面及四个传力路径上,进而提高安全性。将有机板材用于复合技术的另一个好处在于:无金属结构部件可以作为纯“塑料设计”生产,不再需要进行防腐保护,节约成本,简化车身生产过程。据悉,这项技术并不局限于前端,还可用于车身中需要加固及吸收大量碰撞能量的任何部分部件。

  更小、更轻但动力更强的发动机技术是汽车提高燃油效率的一个重要做法。涡轮增压技术在柴油机已是一个成熟的巿场,今后在汽油车上将有非常快速的增长,而涡轮增长技术的普及将对材料提出更高要求,如耐温性,杜邦针对此领域已推出相关高性能材料,如Zytel Plus聚酰胺耐温可达230℃。朗盛将响应生产更省油汽车的趋势,其中针对涡轮增压发动机发展趋势,朗盛开发了系列假塑性聚酰胺产品,用于发动机空气管理系统的吹塑零部件生产。如朗盛采用具有特殊热稳定性的Durethan AKV 325制造涡轮增压发动机吹塑增压空气管道。朗盛还开发了一种名为Durethan BC 700 HTS的特别柔软的新型聚酰胺6,通过挤压吹塑生产带有集成波纹管的增压空气管道。由于要进行废气再循环,增压空气管道必须具有较高的耐废气/漏气冷凝物性能。这种新材料十分柔软,因而具有良好的密封性能,而根据OEM测试规定,与同样用在批量生产中吹塑增压空气管道的热塑性聚酯弹性体和弹性体组件共聚多酰胺相比,该材料具备更佳的耐油、耐燃油以及酸性冷凝物性能。

  长纤维增强热塑性材料LFT是20世纪90年代中期以后开发的新材料,它最突出的优点就是刚度高、强度高、减震性回弹性好、耐热、抗蠕变、尺寸稳定、使用寿命长。LET一经问世,就在汽车工业区上得到了迅速推广,并将塑料在汽车上的应用拓展到了车身覆盖件和结构件,从而更多地替代了钢材和其它金属材料。全球第一款全塑结构车门,采用30%玻纤增强PC/PBT合金气辅注塑成型,它替换了40个独立的金属零件,使每扇车门减轻3.3千克,每辆车则减轻5.94千克。由沙伯基础创新塑料开发成功的这款车门模块,由于能在总装线上把模块置入车门,简化了装配过程,因此还能降低10%以上的成本,产品也因此获得了2011年美国塑料工程师协会汽车创新大奖。

  巴斯夫在Smart概念车上配备的全塑轮毂也使用了LFT制作,每个轮子不但减轻了3千克,还提高了乘坐舒适性和燃油经济性。在2012年北京国际车展上,一款Bamboo的概念车,车身底部、轮毂部件、尾门、仪表板盖和横向稳定杆都采用LFT制成,部分结构件使用了泰科纳碳纤维增强PPS材料。经过几年的经济衰退,全球乘用车量有望从2012年的6310万台增至2018年的9440万台,年均增长率为6.9%,而亚太地区的年均增长率更高,达8.6%。这主要由于该地区的需求将不断增长。

  当前我国塑料制品行业整体表现为,产业集中度低、生产力分散、专业化生产程度低,深加工比率比较低的。我国塑料制品行业没有进行高质量的改革、兼并、重组,而是随塑料行业实施了更加粗放型的管理。导致地方企业基本设备投资过度,低值产品产量异常增长。尤其是部分塑料产品过度集中导致竞争也过度。因而塑料制品企业欲寻求突破,得到更大的发展空间应该要注重自主创新的能力,提高产品的质量也需要降低成本,注重绿色环保。我国塑料制品业在生物基塑料这方面开发力度不够,与国际先进企业有着很大的差距,这也是未来我国塑料制品业发展的方向之一。塑料企业的自主创新,让塑料产业的路走得更宽。

  4.塑料替代打造轻量化零部件复合材料实现轻质车身梦想

  一般称为复合材料的是由纤维等增强材料与基底等2种或2种以上性质不同的材料,通过各种工艺手段组合而成。它与纤维增强塑料、纤维增强金属、金属-塑料层叠材料等相当,具有质量轻、强度高、刚度好的特点,这些复合材料在汽车零部件上应用很盛行。随着科学技术的发展,具有轻质、高强度、耐腐蚀、易合成型等优点的非金属材料越来越多的取代传统的金属材料,在汽车上得到了应用。在汽车工业中非金属材料有塑料、橡胶、摩擦材料、涂料、胶黏剂、复合材料、玻璃、纺织材料、密封材料及润滑油等。其中汽车用复合材料在汽车工业中越来越得到广泛的重视和应用,而且有着一定的市场开发前景。

  复合材料可以减轻车身重量,降低油耗,减少尾气排放,提高装载量;其抗冲击性强,能量吸收能力强,可以非常好地改善汽车的安全性能,F1上大量使用碳纤维,就是一个最好的证明;复合材料的可设计性灵活,可视的碳纤维外观使汽车造型更加美观时尚;其抗疲劳、耐腐蚀性能好,可以延长车身寿命,这一特点在航空航天领域得到普遍认可。复合材料在汽车上主要可应用于发动机罩、翼子板、车顶、行李箱、门板、底盘等结构件中。碳纤维最初主要应于赛车当中,随着车用复合材料技术地不断成熟发展,现在也被广泛地应用于超级跑车和高价值民用轿车上。

  在商用车应用上,也逐渐从重型卡车中,广泛地延伸到大巴车和轻型小卡。为了确保足够的安全性能,在主承载车身结构件上汽车厂商通常要选择强度,刚性及耐冲击性能均很高的材料用于制作主承力结构件,这时环氧树脂碳纤维增强复合材料就成为理想的材料选择。环氧树脂碳纤维增强复合材料具有可设计性,质轻高强,与同体积的铝合金构件相比减重可达50%,耐冲击,耐腐蚀,抗疲劳, 材料寿命长,此类材料制作的主承载车身结构件,不仅大大提高了汽车的安全性,而且降低了车重,减少了燃油消耗,提高了经济性,另外还改善了美观性。车身次承力结构件主要包括:车门,发罩,行李舱门,前后杠,翼子板,扰流板等部件,其结构大都为层合实体结构和复合材料三明治夹心结构。蒙皮选用高强度高模量材料制作,承受较大的弯曲负荷;芯材选用一定刚度和强度的低密度材料,其抗剪切性能突出,可承受较大的冲击载荷;胶结层将蒙皮和芯材连接在一起,承受剪切应力;由于选用低密度芯材,重量会进一步降低。

  聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA),俗称亚克力或有机玻璃,是一种无定型、有香味、无毒、透明的热塑性塑料。它具有优良的物理机械性能、介电和电绝缘性能,优良的光学性能等优点。通过改性和镀层以后,PMMA不仅在汽车内外饰、汽车车灯等提高汽车美观的部件上得到广泛应用,而且已逐步应用到制造侧窗、天窗、三角窗、后窗、车内氛围灯等结构性及功能性部件上,为减轻汽车质量、提高汽车各方面性能发挥着积极的作用。

  由赢创开发的PLEXIGLAS宝克力塑料(PMMA)可以应用于汽车行业来制造透明的塑料玻璃。与传统玻璃相比,PLEXIGLAS宝克力塑料玻璃具备了使车身玻璃重量减轻40%~50%的潜力。这对降低燃料消耗起了积极的作用,有助于环境保护。同时,PLEXIGLAS宝克力塑料易于加工,适合设计制造曲率极大的车窗,从而满足设计师不同造型设计的需求。

  除了PMMA对无机玻璃的广泛替代外,以塑代钢在汽车轻量化方面的应用更是蔚然成风。如塑料材料生产的冷却系统管路较传统橡胶管或是金属管就具有很多优势。针对该应用领域,赢创特别设计了VESTAMIDHTplus高温聚合物,这是一款基于聚对苯二甲酰胺(PPA)的半结晶材料,在高温条件下能保持耐热稳定,最初用于赛车进气管进行测试时,不仅性能表现出色,而且重量仅为传统金属管道的一半,同时由于内壁非常平滑,能最大程度优化气流和发动机表现。经可靠试验论证,赢创VESTAMID产品还可用于外层燃油管,同时赢创也为粘合层、内层和阻隔层提供多样化的解决方案,适用于生物燃油的燃油管材料也已面世。

  作为一种性能出众的 树脂材料,聚醚醚酮(PEEK)连续运行温度可达260℃,熔点为343℃。因此,赢创以VESTAKEEP品牌出售的PEEK非常适合安装于发动机舱中的部件。复合材料以其质量轻、强度高的特点,在汽车工业方面具有典型的应用,并具有突出的三大优势:一是自身减重;二是集成化功能,使系统减重;三是使系统的制造、安装和维修简化。此外,大部分复合材料部件具有减振降噪的效果。

  复合材料自上世界60年代开始便以各种形式应用于汽车领域,其在汽车上的应用分为几大类:覆盖件(内外饰)、结构件(以其力学性能为主要应用)、功能件(以其某些方面特殊性能为主要应用)。典型的如用于汽车发动机罩、汽车扰流板等的三明治结构复合材料。如采用由赢创工业集团开发的ROHACELL聚甲基丙烯酰亚胺(PMI)硬质结构泡沫材料作为夹层芯材、由碳纤维增强的VESTAMIN固化环氧树脂体系为面层的三明治复合材料汽车发动机罩,与金属发动机罩相比,重量从原来的9kg降到3kg,减重效率高达70%,同时能满足静载工况(模态、扭转刚度、弯曲刚度)和行人保护头部碰撞等性能方面的要求。

  得益于ROHACELL泡沫优异的耐高温性与机械强度,以及VESTAMIN环氧固化剂技术,发动机罩的生产可以通过在130℃以上的温度进行固化从而缩短固化周期,降低生产成本。相同密度情况下,ROHACELL泡沫是模量和强度最高的泡沫材料。由于具有高的比强度与比模量,即使很薄的ROHACELL泡沫夹层结构,也可以实现打造轻质、高强的车身部件。因此,ROHACELL是结构部件及车盖、车门、车顶、后扰流板等车身覆盖件夹层复合成分的理想用材。此外,这种三明治结构复合材料发动机罩还采用了基于赢创VESTAMIN异佛尔酮二胺(IPD)固化剂的快速固化环氧树脂体系,可以用于树脂转移模塑工艺(RTM)、真空灌注工艺(VARI),成型周期进一步缩短从而能够适应批量化生产的要求。而以ROHACELL硬质泡沫为芯板,基于VESTAMIN固化技术的环氧树脂碳纤维增强复合材料(CFRP)作为面板的夹层结构也能为汽车扰流板减重不少。

  5.结束语

  长久以来,化学成分及产品被广泛应用于汽车制造,其中多达30%的汽车零部件源自化学实验室。过去,化学品主要用于提高舒适性和改善外观的具体细节和零件上,而现代化学品在汽车轻量化的道路上,亦作出了卓越的贡献。如汽车结构部件、覆盖件,动力总成零部件、车身玻璃等零部件的轻量化替代,都因塑料化工材料的创新而成为现实。随着人们对于汽车的使用、安全、环保等性能要求的不断提高,“汽车塑料化”进程被不断的加速,无疑,这对于车用塑料也提出了更高的要求,塑料在减轻内饰重量上有很大的潜力可挖,将塑料与互补型材料结合起来,既能大大减轻车重,又能使功能性得到提升。绿色汽车已经成为未来汽车发展的必然趋势,因而如何使汽车满足环境保护的要求,便提到了汽车厂商们的议事日程。而汽车塑料作为未来汽车材料发展的主流,必将在其中扮演非常重要的角色。


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