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汽车轻量化工程塑料的主要应用

                       
更新日期:2020-07-29 16:57:48 星期三
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一、高性能塑料成为SUV轻量化首选材料 塑料,尤其是高性能塑料,在汽车产业里扮演着越来越重要的角色。塑料的轻量 […]

一、高性能塑料成为SUV轻量化首选材料

塑料,尤其是高性能塑料,在汽车产业里扮演着越来越重要的角色。塑料的轻量特性使得车辆在使用过程中更加节能。据估计,车辆重量每降低10%,燃油使用量就会减少5%-7%。

特斯拉在上海的超级工厂在不久后将会投入使用,作为新能源汽车的领跑者,特斯拉凭借自己的技术优势和品牌影响力在中国市场发挥着重要的作用,同时,特斯拉也宣布与Space X公司进行合作,投入更大的精力在新材料的研发中。

最近,特斯拉公司宣布了将会在最新的Model S和即将到来的Model Y中全面采用合成材料内饰。在车用高性能塑料品种中,以聚丙烯(PP)材料占用量最高,所占塑料使用量的比例已经达到40%左右。

 

二、车用工程塑料将替代更多金属部件

发达国家将汽车用塑料量作为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志,目前德国汽车用量最多,占整车用料的15%以上。除英国路虎外,兰博基尼、奔驰SLR、宝马i系等众多车型大范围地采用更为先进的车用工程塑料。甚至有专家预言,未来新材料的创新应用可能颠覆传统汽车。

雾霾、节能减排及更加严格的油耗法规,国内车企们都不遗余力地开发汽车轻量化技术。众所周知,汽车轻量化主要体现在汽车优化设计、合金材料及非金属材料应用上,其依次为汽车的轻量化减重10%~15%、30%~40%、45%~55%。郑恺告诉记者,工程塑料等非金属材料的“减重”效果明显,其用在汽车上主要作用是使汽车轻量化。目前,越来越多的汽车部件开始采用工程塑料替代金属制件。

 

三、车用工程塑料应用逐年上升

“一般塑料的比重在0.9~1.6,玻纤增强复合材料的比重也不会超过2.0,而A3钢为7.6,黄铜为8.4,铝为2.7。这就使得塑料成为汽车轻量化的首选材料。使用塑料可以减轻零部件约40%的重量,同时其成本也可以大幅度降低。

以塑料件代替金属材料部件,不仅能够减轻车重,降低燃油消耗和排放,还可以提高汽车的动力、舒适性及安全性,所以其广泛应用在汽车动力及底盘系统、内外装饰件、汽车电子等部件上。

 

四、车用工程塑料具体类型

 

01.PP材料

聚丙烯,俗称百折胶,类似白色蜡状,透明、质轻,注塑时流动性好,吸水性低于0.02%。PP收缩率为1.0-3.5%,合适的薄厚为1.5-2.5mm,主要运用在汽车薄壁化的设计工艺中。

汽车部件薄壁化是指用更薄的壁厚设计取代传统壁厚设计,在保证制件满足刚性要求和韧性要求的同时,达到减重目的。由于PP材料密度轻、易回收、性价比高,因此在前端模块、发动机周边、车身、座椅骨架、车身门板、饰柱、保险杠、蓄电池托架、仪表台骨架等零部件的应用上表现出众。

 

02.聚酰胺(PA)材料

主要应用于动力、底盘零部件及结构件,约占整车塑料的20%;主要用于汽车发动机及发动机周边部件,主要品种是GFPA6、GFPA66、增强阻燃PA6等产品。在汽车发动机周边部件上的应用由于发动机周边部件主要是发热和振动部件,其部件所用材料大多数是玻纤增强尼龙。另外,尼龙的品种多,较易回收循环利用,价格相对便宜等,这些因素促成尼龙成为发动机周边部件的理想选择材料。

 

03.POM

聚甲醛,俗称塑钢,收缩率2-3.5% 合适壁厚:1.5-2.5mm。

汽车行业饰POM最大的潜在市场。POM质轻,加工成型简便,生产成本低廉,材料性能与金属相近。改性POM的耐磨系数很低,刚性很强;非常适合制造对金属磨耗小,减少了润滑油用量的部件,增强了部件的使用寿命。

 

04.PC

聚碳酸酯,具有突出的冲击韧性和抗蠕变性能,耐热性好,耐寒性也很好。收缩率0.5-0.7% ,合适的壁厚为2-3.5mm。PC加入玻纤可改善其收缩率,机械强度和耐温性,在100℃左右长期使用钢性会增加,可用退火改善內应力。

 

05.主要合成体PC-ABS

PC/ABS合金是聚碳酸酯和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物的混合物,完美结合了两种材料的优点,如ABS的易加工成型和PC优异的机械性能、冲击强度以及耐热温度等。改性聚苯醚(PP)和ABS工程塑料及其合金材料主要应用于内外饰零部件,随着车型档次提高,工程塑料应用增加,ABS及其合金应用比例增加。

 

06.PBT

随着汽车制造商越来越多地转向电动汽车(ev),对高压部件的需求预计将增加。Polyplastics对聚酰胺(PA)66和聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)在-40°C至140°C的温度环境中进行了广泛的测试,这些测试适用于电池、电源控制单元(PCU)和电机/发电机等电动汽车应用。

汽车行业的发展的方向是高档次、微型化、轻质化和多元化,以塑代钢在汽车应用中的研究也变的十分活跃。目前国内汽车用塑料平均占总材料的7%,德国的这一比例在15%;我们需要加大研发工作,做到配件结构的设计、塑料材质的选择和行业同步发展。

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