1、浅析车用塑料材料应用概况及发展趋势摘要:塑料及其复合材料是汽车上常用的非金属材料之一，汽车工业中的塑料用量已经占到了整个塑料产量的 15%。有统计资料显示，汽车的自重减少 1%，可节油 1%；运动部件减轻 1%，可节油 2%。分析了塑料材料近年来在汽车工业中的应用现状和发展方向“并且对高性能工程塑料在汽车工业中的发展前景进行了预测。 关键词:塑料材料；汽车工业；应用；现状；展望 中图分类号：G872 文献标识码： A 随着科技进步，汽车生产中应用塑料是不可逆转的趋势，它对提高汽车效能美观及轻量化的要求扮演愈来愈重要的角色。目前，汽车用塑料已由普通的装饰用途，发展成为制造结构性及功能性的部件，要
2、求也不断提高，如耐热高强度及抗冲击性等，塑料合金改性塑料以及复合型工程塑料等应运而生。我国汽车产销量增长迅速，高性能工程塑料发展前景广阔。 一、国内外汽车工业发展概况 从全球汽车产量来看，近 10 年年均增长率达 3.18%，到 2011 年，全球共生产汽车 7520.23 万辆，其中中国汽车产量达到 18 通 3.18 万辆，位居世界第 1，美国日本汽车产量分别为 862.40 万辆和 839.87万辆，位居第 2，3 位，此外，德国韩国印度等国家汽车生产量也较大。在同比增长率方面，增幅超过 10%的国家有墨西哥日本美国和印度，增长率分别为 14.4%，12.8%，11.3%和 11.3%。
3、详见图 1。 图 12011 年世界十大汽车生产国产量及增长率 二、塑料在汽车领域的应用概况 全球 14.3%的温室气体来自汽车工业，在发展低碳经济成为全球共识的背景下，节能和环保是汽车行业面临的两大难题，塑料在汽车上的应用可实现“减量化再利用资源化”的可持续发展。减轻汽车自身重量是降低汽车排放提高燃烧效率的有效措施之一，汽车自重每减少 10%，燃油消耗可降低 60%-80%，CO2 排放量降低 50%-60%。如果我国平均车重减轻 50%，每年可减少 CO2 排放量 140 万吨，而汽车采购成本也将有所下降。我国汽车行业产能增长迅猛，车用塑料发展空间广阔。 目前，发达国家汽车的单车塑料平均使
4、用量超过 150kg，占汽车总重量的 12%-20%，而我国单车塑料使用量约占汽车自重的 7%-10%。在车用塑料中，通用塑料(PP，PF，PVC，ABS)价格最低，使用量比例约达到50%，其次是工程塑料(PA，PC，PPO，PBT，POM)约占 14%左右，特种工程塑料(PSU，PEEK，PES)价格较高，使用比例较低。车用塑料品种及其使用量所占比例见图 2。 图 2 车用塑料品种及其使用量所占比例 汽车用塑料零部件分为三类:内饰(装)件外饰(装)件和功能件，部分车用零部件材料应用现状与改进效果见表 1。 图 2 车用塑料品种及其使用量所占比例 三、工程塑料在汽车领域的应用 （一） 、尼龙(
5、PA) 在汽车工业中，PA 主要应用于汽车发动机及其周边部件。发动机周边的零部件主要是发热和振动部件，要求能承受-40140的环境温度，而且要耐砂石冲击和盐雾腐蚀，以及各种油洗涤剂的侵蚀。 (1)进气歧管 中国一汽已经建立了 PA66 进气歧管的加工生产线，宗申集团与天津大学合作成功开发出 465QE 汽油机塑料进气歧管，二汽和几个企业也在筹建。随着汽车行业的技术进步，其他汽车厂也会相继采用尼龙 66 进气歧管。这样，PA66 产品在汽车行业的使用量会有一个较大的增长。PA 进气歧管有四大优点:一是轻，通常重量为铝合金的 40%；二是快，由于构件内壁光滑有利于提高进气冲量，可使动力加速 3%5
6、%；三是省，PA 进气歧管能带来良好气流，有助于汽油充分燃烧；四是廉，成本比铝合金低 20%35%。 (2)制动管和油管由于 PA11 管路具有质量轻耐腐蚀不易疲劳开裂使用寿命长安全方便密封性好等优点，欧美国家广泛使用其作为汽车的制动管和输油管。我国大部分汽车采用 PA11 输油管。世界 PA11PA12 的总产量约 8 万 t/a，其中40%用于汽车工业。 (3)其它应用除了进气歧管制动管和油管外，PA 在汽车工业中还用于发动机汽缸盖罩盖发动机装饰盖散热器水室等，详见表 3。 表 3PA 在汽车工业中的其它应用 （二） 、聚碳酸酯(PC) PC 占 5 大通用工程塑料总消费量的 56.1%，
7、是唯一透明的工程塑料产品。2012 年我国 PC 消费量约为 148 万 t，进口量达 137 万 t，市场缺口很大。预计在今后很长一段时间内，PC 仍将是国内最主要的通用工程塑料，在华投资 PC 项目的有拜耳帝人三菱等国外大型企业。PC 具有透光率高(达 85%90%)吸水性低尺寸稳定性好易着色刚硬而富有韧性及耐热性耐寒性耐蠕变性电绝缘性耐候性耐老化性优良等特性，但因其抗划痕和耐磨性较差而影响了它在汽车领域的单独应用。目前 PC 主要以合金的形式应用在汽车内饰件和外装件，主要为PC/ABS，PC/PBT，PC/PET 合金，主要应用在灯具仪表标牌遮阳板和窗玻璃等方面。 （三） 、聚酯(PBT
8、PET) PET 具有优良的机械性能，耐磨损耐摩擦，抗蠕变性好刚性和硬度大吸水性低尺寸稳定性高。缺点是结晶速率小，模塑温度高，热机械性能和冲击性能差。PET 很少单独使用，大都采用 GF 增强或通过填充共聚共混等方法改性后使用。改性 PET 在汽车上的应用包括车门反射镜架雾灯音响喇叭天窗边框和顶棚等。克莱斯勒公司将PET/PP/PS 共混并 GF 增强后应用于该公司的 Wrangler 吉普车的顶盖，使顶盖部件由原来的 5 个减少为 2 个，成本降低 10%，生产率提高 30%，且不需喷涂。 （四） 、聚甲醛(POM) 目前国内能够掌握 POM 工艺技术并正式投入生产的企业并不多，产品品种很少
9、，云天化是国内最大的生产企业，年产规模达 9 万 t。目前国内 POM 的主要消费领域是家电及轻工业行业，汽车行业消费较少。2012年国内 POM 产量为 29 万 t，进口量为 21.3 万 t，出口量为 5.7 万 t，表观消费量为 44.6 万 t。随着我国工业化水平的进一步提高和市场应用的不断拓展，POM 消费量必将进一步增长。聚甲醛树脂是高度结晶的聚合物，具有类似金属的硬度强度和刚性，很宽的温度和湿度条件下都具有很好的自润滑性良好的耐疲劳性以及低磨擦系数，主要用于定性要求比较严格的滑动和滚动机械部件。 四、工程塑料在汽车领域的应用展望 （一） 、发展中存在的问题 我国工程塑料在汽车工
10、业中的应用虽然越来越广泛，但企业在发展中仍受到以下几个因素的制约: 一是汽车零部件标准体系不健全，主要体现在标准体系不完善，标准覆盖率低；标龄过长，跟不上技术发展；标准可操作性不强；缺少自主知识产权等。二是产品基础原料国产化程度很低，由于生产技术落后，主要靠引进国外技术，而且生产装置规模较小产品种类少，企业多从事工程塑料改性，基础原料生产的企业较少，在很大程度上制约了我国工程塑料的发展。三是国内企业科研投入不足，自主创新能力薄弱，有些品种尽管国内拥有自主技术，但科研成果工程化产业化问题没有从根本上解决，企业还应重视产业链的延伸，走原料开发树脂合成与改性一体化路线。 （二） 、应用展望 低碳时代
11、大步走来，在世界的各个角落引发了绿色风暴，其中汽车塑料材料的绿色环保主要体现在 4 个方面: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，这也是汽车行业发展的目标和方向。 1、复合型工程塑料 长纤维增强热塑性复合材料(LFRT)LFRT 在汽车中主要应用在保险杠行李仓底板板蓄电池槽车门车身座椅靠背备胎架发动机底座仪表盘等。LFRT 基体的使用范围更为广泛。泰科纳工程塑料为其 LFRT 生产线引入了一款新型基体材料，导电和不导电的 POM 和 PPS，具有重量轻价格低易于回收重复利用的特点，代表了 LFRT 未来的发展方向。 2、环保型塑料材料 以我国目前汽车保有量 5000 万辆
12、计，据专家估算，国内每年报废总量在 250 万辆以上，且还在逐年递增。全国有汽车拆解企业 1000 多家，拆下的巨量废塑料通过焚烧或是填埋的方法来解决。若能把这些数量的废塑料合理利用，不仅能解决环保问题，而且还能带来巨大的经济效益。总之，未来的汽车是属于适应环境保护的绿色汽车，因而在此不可避免的要提到复合材料的环境意识。聚丙烯及其复合材料能提高材料性能，延长使用期，加强功能性，这些都是对环境有利的特性。但应认真对待并努力克服复合材料的再生问题，使复合材料朝着环境协调化的方向发展。 参考文献 1王力，李尹熙.汽车用非金属材料的最新进展J.汽车工艺与材料，2002，8(1)72-77. 2王静江，赵明全.汽车保险杠专用料的研制J.工程塑料应用
