从“汽车轻量化”看工程塑料在汽车行业的应用

　　汽车轻量化已经成为汽车行业的一大趋势，在确保稳定提升性能的基础上，节能化设计各总成零部件，持续优化车型谱。
　　汽车轻量化的潮流
　　汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。实验证明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。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%。当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为汽车发展的潮流。
　　工程塑料用于汽车轻量化
　　工程塑料用于汽车的主要作用是使汽车轻量化，从而达到节油高速的目的。发达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，上汽车塑料单用量大的是德国，塑料用量占整体材料的15%。近年来我国汽车产业发展迅速，目前汽车年产量超过400万辆，按照国外塑料用量预测，汽车行业年用改性塑料在50万吨以上，这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，在汽车上的用途也各有偏重。
　　尼龙PA
　　尼龙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。
　　(1)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。这是因为尼龙具有较好的综合性能，用玻纤改性后的尼龙，主要性能得到很大的提高，如强度、制品精度、尺寸稳定性等均有很大的提高。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。进气歧管是改性尼龙在汽车中为典型的应用，1990年德国宝马汽车公司，先将以玻纤增强尼龙为原料制造的进气歧管应用在六汽缸发动机上;以后美国福特与杜邦公司合作，共同用玻纤增强PA66制造的进气歧管应用在V6发动机上，以后各大汽车公司纷纷跟进，改性尼龙进气歧管得到广泛的应用。
　　(2)在汽车发动机部件上的应用。发动机盖，发动机装饰盖，汽缸头盖等部件一般都用改性尼龙作为选材料，与金属材质相比，以汽缸头盖为例质量减轻50%，成本降低30%。除了发动机部件外，汽车的其他受力部件也可使用增强尼龙，如机油滤清器，刮雨器，散热器格栅等。
　　聚酯
　　在汽车制造领域，PBT广泛地用于生产保险杠、化油器组件、挡泥板、扰流板、火花塞端子板、供油系统零件、仪表盘、汽车点火器、加速器及离合器踏板等部件。PBT与增强PA、PC、POM在汽车制造业中的竞争十分激烈，PA易吸水，PC的耐热性耐药性不及PBT;在汽车用途接管方面，由于PBT的抗吸水性优于PA，将会逐渐取代PA，。在相对湿度较高、十分潮湿的情况下，由于潮湿易引起塑性降低，电器节点处容易引起腐蚀，常可使用改性PBT。在80℃、90%相对湿度下，PBT仍能正常使用，并且效果很好。
　　GE公司的PBT/PC合金，商品名为Xenoy1731，在高级轿车中应用为广泛;它的耐热性好，耐应力开裂，具有优良的耐磨，耐化学腐蚀性，低温冲击强度高，易加工和涂饰性好，主要应用于高档轿车保险杠，车底板，面板和摩托车护板等。
　　聚甲醛POM
　　汽车行业饰POM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;非常适合制造汽车用的汽车泵、汽化器部件、输油管、动力阀、万上节轴承、马达齿轮、曲柄、把手、仪表板、汽车窗升降机装置、电开关、安全带扣等。制造轴套、齿轮、滑块等耐磨零件是改性POM的强项，这些部件对金属磨耗小，减少了润滑油用量，增强了部件的使用寿命;因此可以广泛替代铜、锌等金属生产轴承、齿轮、拉杆等。POM生产的汽车部件质轻，噪声低，成型装配简便，因此在汽车制造业获得越来越广泛的应用。
　　聚碳酸酯PC
　　改性PC由于具有高机械性能和良好的外观，在汽车上主要用于外装件和内装件，用途为广泛的是PC/ABS合金和PC/PBT合金。
　　(1)汽车内装件PC/ABS合金是适合用于汽车内装件的材料。这是因为PC/ABS合金具有优异的耐热性、耐冲击性和刚性，良好的加工流动性。也是制造汽车仪表板的理想材料。PC/ABS合金的热变形温度为110℃~135℃，完全可以满足热带炎热的夏天中午汽车在室外停放的受热要求。PC/ABS合金有良好的涂饰性和对覆盖膜的黏附性，因此用PC/ABS合金制成的仪表板无需进行表面预处理，可以直接喷涂软质面漆或覆涂PVC膜。PC/ABS合金还用来制造汽车仪表板周围部件、防冻板、车门把手、阴流板、托架、转向柱护套、装饰板、空调系统配件等汽车零部件。
　　(2)汽车外装件PC/PBT合金和PC/PET合金既具有PC的高耐热性和高冲击性，又具有PBT和PET的耐化学药品性、耐磨性和成型加工性，因此是制造汽车外装件的理想材料。PC/PBT汽车保险杠可耐-30℃以下的低温冲击，保险杠断裂时为韧性断裂而无碎片产生。弹性体增韧PC/PBT合金和PC/PET合金更适合制作汽车车身板、汽车侧面护板、挡泥板、汽车门框等。高耐热型PC/PBT合金和PC/PET合金的注射成型外装件可以不用涂漆。PC/PET合金可制作汽车排气口和牌照套。PC/ABS合金也可以制作汽车外装件，如汽车车轮罩、反光镜外壳、尾灯罩等。PC/ABS具有良好的成型性，可加工汽车大型部件，如汽车挡泥板。
　　聚苯醚PPO
　　改性PPO在汽车上主要用作对耐热性、阻燃性、电性能、冲击性能、尺寸稳定性、机械强度要求较高的零部件。如PPO/PS合金适用于潮湿、有负荷和对电绝缘要求高、尺寸稳定性好的场合，适合制造汽车轮罩、前灯玻璃嵌槽、尾灯壳等零部件，也适合制造连接盒、保险丝盒、断路开关外壳等汽车电气元件。PPO/PA合金由于具有优异的力学性能、尺寸稳定性、耐油性、电绝缘性、抗冲击性。可用于制作汽车外部件，如大型挡板、缓冲垫、后阻流板等。对玻璃化转变温度要求较高的发动机罩时PPO/PA合金今后的应用方向。
　　PPO/PBT合金的热变形温度高，对水分敏感度小，是制造汽车外板的理想材料。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。
　　随着电池能源行业的发展，汽车轻量化依旧会成为一大热点，更多的顶级豪车会摒弃金属，选择一些高性能特种工程塑料，碳纤维等高级材料。未来汽车轻量化还会采用上述材料的多元复合材料，单一材料还是难以满足使用和生产的需求。
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