李進(jìn)衛(wèi)

（湖北十堰市神風(fēng)裝備材料公司，442001）

塑料是人工合成的高分子材料，由于其絕緣、穩(wěn)定、耐熱、耐腐蝕等特性，亦被稱為“千用材料”。塑料作為現(xiàn)代科技的產(chǎn)物，如今已經(jīng)廣泛地滲透到生活的各個領(lǐng)域，給人們帶來巨大的便利。輕量化不是一個新鮮的話題，以塑料制件替代金屬制品早已經(jīng)成為汽車以及高鐵列車等交通工具減重最主要的技術(shù)手段，其明顯的作用就是提高能源利用效率，減少二氧化碳排放。近幾年，隨著全社會節(jié)能環(huán)保的理念不斷深入，安全、舒適、輕量、節(jié)能仍是未來汽車工業(yè)發(fā)展的主要趨勢，車用塑料廣泛應(yīng)用于內(nèi)飾、外飾、汽車引擎蓋等其他部件，有助于減輕整體車重、美觀、并起到控制振動和噪音、車身保溫等功能。全球乘用車產(chǎn)量增加以及汽車輕量化趨勢正推動車用塑料需求不斷的增長，車用塑料消費量預(yù)計將由2012年的710萬噸增至2018年的1130萬噸，年均增長率達(dá)8%。據(jù)估計，未來十年，汽車的自重還將降低20%，塑料已經(jīng)成為了21世紀(jì)汽車工業(yè)最好的材料選擇，已經(jīng)受到業(yè)內(nèi)的廣泛重視。

1.塑料成為汽車輕量化節(jié)能減排最現(xiàn)實的選擇

眾所周知，全球安全、環(huán)保、節(jié)能標(biāo)準(zhǔn)的提高，給車用塑料技術(shù)提出了新要求。當(dāng)?shù)吞紩r代大步走來，在世界的各個角落引發(fā)了綠色風(fēng)暴，也是將“綠色制造·共塑未來”作為今后的主題。中國塑料產(chǎn)業(yè)在汽車輕量化進(jìn)程中正在經(jīng)歷從引進(jìn)到創(chuàng)新、從追隨到引導(dǎo)、從封閉到開放的轉(zhuǎn)變，塑料、復(fù)合材料等新材料的自主開發(fā)與加工工藝的創(chuàng)新步伐進(jìn)一步加快。

據(jù)報道，日前，一款命名為Urbee2的3D打印塑料汽車面世，除了底盤和引擎，其余大部分材料都是塑料。這款塑料汽車和鋼鐵材質(zhì)一樣堅硬，但卻是鋼制汽車重量的一半。雖然這部車目前僅限于實驗階段，遠(yuǎn)遠(yuǎn)達(dá)不到量產(chǎn)的程度，但毋庸置疑的是，汽車零部件乃至整車都在朝著輕量化的方向發(fā)展。中國汽車產(chǎn)業(yè)的市場需求快速增長和輕量化發(fā)展戰(zhàn)略的加快，推進(jìn)中國自主品牌汽車升級與輕量化創(chuàng)新，中國汽車輕量化技術(shù)與塑料零部件開發(fā)將面臨新的機遇和挑戰(zhàn)。汽車材料制造商、整車廠、零部件和科院研所如何協(xié)同合作開發(fā)輕量化科技產(chǎn)品，共同推進(jìn)當(dāng)下汽車輕量化“以塑代鋼“關(guān)鍵部件技術(shù)開發(fā)，應(yīng)對汽車行業(yè)帶來的環(huán)保挑戰(zhàn)，是目前汽車工業(yè)及產(chǎn)業(yè)鏈配套關(guān)注的熱點。

談及汽車的節(jié)能減排，更多人想到的可能是新能源汽車，但殊不知，在新能源汽車尚未發(fā)展成熟的當(dāng)下，汽車輕量化是節(jié)能減排最現(xiàn)實的選擇。實驗證明，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%，碳排放可以降低0.3%～0.5%。

當(dāng)前，汽車的輕量化已經(jīng)成為車企應(yīng)對各國政府節(jié)能減排政策的重要途徑。歐盟已經(jīng)批準(zhǔn)一項加強二氧化碳標(biāo)準(zhǔn)的協(xié)議，到2020年歐盟地區(qū)新車單位里程二氧化碳排放都必須控制在每公里95克的水平。如果按照燃燒-排放計算，該排放水平大約對應(yīng)百公里油耗4升。根據(jù)歐洲環(huán)境署（EEA）提供的數(shù)據(jù)，2012年歐洲新車平均二氧化碳排放水平為132.2克/公里，較2009年改善9%，2020年則將削減28.1%。日本汽車企業(yè)也一直把輕量化列為汽車整體設(shè)計中一項非常重要的指導(dǎo)綱領(lǐng)。根據(jù)規(guī)定，日本的車主購車后，要按期繳納汽車重量稅、汽車稅等。這些稅費與車體重量和排氣量大小有關(guān)，車身越重、排氣量越大，繳的錢越多。比如重量稅，使用時間長、車體重的豪華車尾氣排放量較大，差不多每年要交8萬日元，而新的微型車僅需交1.2萬日元，兩者相差6倍多。近幾年，中國政府也出臺了一系列的節(jié)能減排措施，例如積極鼓勵新能源汽車的發(fā)展、限制車企平均油耗等等。

材料的綠色環(huán)?？煞譃樗膫€概念：即材料的生物可降解性、可循環(huán)性、可再生性，以及汽車尾氣的低碳排放。一直走在綠色生產(chǎn)前端的原材料供應(yīng)商們都紛紛針對這些方面，不僅在傳統(tǒng)材料上尋求突破，也在一些新興材料，如可降解材料的技術(shù)和應(yīng)用方面的創(chuàng)新上毫不放松。經(jīng)過反復(fù)的研究和測試，每一年他們都會帶來一些全新的概念，或成熟的想法。

汽車輕量化更多要靠廣泛應(yīng)用塑料來實現(xiàn)，以塑帶鋼、以輕代重、以少代多是汽車輕量化最有效的途徑。車用塑料發(fā)展與我國汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展密切相關(guān)。2003年以前，大部分的塑料零部件原料由外方指定，經(jīng)過近十年的探索嘗試，國內(nèi)企業(yè)不斷地提升自主創(chuàng)新能力，正在逐步擺脫依賴進(jìn)口、模仿國外模式，在新材料開發(fā)、工藝改進(jìn)以及產(chǎn)品設(shè)計理念上都取得了長足進(jìn)步。隨著人們對于汽車的使用、安全、環(huán)保等性能要求的不斷提高，“汽車塑料化”進(jìn)程被不斷的加速，無疑，這對于車用塑料也提出了更高的要求，同時，這也使得車用塑料應(yīng)當(dāng)向以下幾方面發(fā)展：發(fā)展沖擊性能；不僅要降低成本更要加強強度；使用可回收和可降解等復(fù)合材料；向塑料合金方向發(fā)展。

我國的汽車輕量化進(jìn)程正在加快，除了目前已經(jīng)廣泛應(yīng)用的塑料內(nèi)飾件外，高性能工程塑料、熱塑性彈性體、微發(fā)泡材料以及新型纖維復(fù)合材料在大型外飾件、結(jié)構(gòu)件和承載件上的應(yīng)用也呈現(xiàn)增長態(tài)勢。更多新材料、新技術(shù)的廣泛深入應(yīng)用對于提高汽車動力性能、降低油耗、減少排放發(fā)揮了重要作用。特別是電動汽車、混合動力車等新能源汽車的發(fā)展更是離不開自主開發(fā)的新材料和新技術(shù)。車用塑料開發(fā)應(yīng)用的一個重要推動力來自于材料廠商與整車廠的合作，這種合作在今后應(yīng)該是更加開放的。大多數(shù)材料供應(yīng)商認(rèn)為，他們現(xiàn)在遇到的最大問題是缺乏進(jìn)入?yún)⑴c主機廠同步開發(fā)的途徑，產(chǎn)業(yè)鏈上下游之間各自封閉、缺乏有效的互動機制阻礙了新材料的推廣應(yīng)用。他們希望能為材料生產(chǎn)商、零部件制造商以及整車廠搭建一個開放的平等對話和有效溝通的平臺，為提升我國汽車輕量化水平注入新動力。

2.塑企發(fā)展的源動力科技創(chuàng)新是關(guān)鍵

性能更好、能耗更低、外形更炫是未來汽車的三大追求。隨創(chuàng)新塑料在汽車上的用量日益增多、相關(guān)技術(shù)水平的顯著提高，塑料已經(jīng)成為推動汽車行業(yè)邁向未來的巨大力量。減重減排成本更低，在汽車設(shè)計中采用智能輕質(zhì)車身構(gòu)造可以幫助降低汽車油耗并減少二氧化碳排放。最近，沙特基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料為其Extem熱塑性塑料聚酰亞胺（TPI）樹脂系列新添了一種可耐260℃高溫的新級別產(chǎn)品。據(jù)稱ExtemUH樹脂專為汽車、航天、半導(dǎo)體、電氣和化學(xué)應(yīng)用而設(shè)計，其機械性能優(yōu)于PEEK。這種材料可代替金屬用在過去樹脂材料未曾涉足的應(yīng)用領(lǐng)域，且使用成本低于PAI樹脂，該材料適用于注塑或擠出工藝。企業(yè)要想不斷進(jìn)步，科學(xué)技術(shù)是基礎(chǔ)，憑借著優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品和積極的服務(wù)，沙伯基礎(chǔ)與巴頓菲爾為塑料市場做出了良好的范例。創(chuàng)新帶來的不僅是機會，還有收益。同樣的道理可以用于我國國內(nèi)塑市企業(yè)當(dāng)中銀行收緊銀根，加息，油價上升等，已經(jīng)讓現(xiàn)代塑料加工型企業(yè)及中小企業(yè)越來越難生存。如何能讓企業(yè)在國際國內(nèi)的競爭夾縫中生存下來，成為了企業(yè)轉(zhuǎn)變的一道難題。制造商要居安思危，在控制成本的同時，努力提高自身產(chǎn)品質(zhì)量，依托科技創(chuàng)新增加產(chǎn)品附加值，樹立質(zhì)量過硬，價格具優(yōu)勢的中國企業(yè)形象。把價格的優(yōu)勢轉(zhuǎn)移到產(chǎn)品質(zhì)量的優(yōu)勢上面，同時要注重企業(yè)信譽的積累，視信譽如生命，嚴(yán)把質(zhì)量關(guān)和交貨時間，在制造強國的路上越走越近。

由于未來的汽車基于風(fēng)格和法規(guī)的要求，單位保險杠、儀表板的尺寸進(jìn)一步增大，這就要求材料具有良好的加工性。另外隨著多功能和小型汽車產(chǎn)量的不斷增大，在未來的汽車塑料應(yīng)用中，車用塑料材料仍會以PP、ABS為主導(dǎo)，通過各種改性和復(fù)合技術(shù)，如共混、共聚、纖維增強等使其高性能化，工程化和功能化，更進(jìn)一步擴展在汽車中的應(yīng)用領(lǐng)域，降低汽車的制造成本。通用塑料高性能化，可降低汽車制造成本。PP、ABS因密度小、良好的力學(xué)性能和加工性能，且成本低，其通過纖維增強和抗沖改性的品種用于汽車的內(nèi)飾、儀表板、保險杠、輪罩等部件已被人們廣泛接受。其在汽車中用量逐年增加，特別是在多功能汽車、小型車上的用量大幅增加。據(jù)統(tǒng)計PP在汽車塑料件中占近50%，近年每輛汽車PP最高用量達(dá)60kg，其中PP改性復(fù)合材料用量為45kg，純PP料用量為15kg。

聚胺6和66等級(PA6和PA66)的產(chǎn)品在汽車應(yīng)用領(lǐng)域格外具有優(yōu)勢，為進(jìn)一步減輕車身重量提供了巨大的潛能。聚胺產(chǎn)品制造的輕質(zhì)部件已經(jīng)被融入很多汽車設(shè)計理念，據(jù)報道，朗盛半結(jié)晶產(chǎn)品業(yè)務(wù)部針對其中一些理念開發(fā)出了一系列應(yīng)用。朗盛最新開發(fā)的高填充聚胺和聚酯產(chǎn)品，如Durethan DP BKV60EF H2.0，為復(fù)合材料部件和全塑料部件的生產(chǎn)提供了全新的設(shè)計空間。采用60%玻纖增強的PA 6材料與經(jīng)過30%玻纖增強的標(biāo)準(zhǔn)PA6材料的應(yīng)用工藝相同并具有相似的流動性。由于該材料的彈性模量很高，因此韌性提高了近100%，這意味可以用該材料生產(chǎn)外壁更薄的車身部件從而顯著減輕部件重量，同時還具有相似的力學(xué)性能，且制造成本也更低。用這種高科技熱塑材料制造的前端部件，比采用聚胺6并經(jīng)過30%玻纖增強的標(biāo)準(zhǔn)材料生產(chǎn)的同類系列部件輕大約35%。“智能”材料組合還可以減輕部件的重量。例如，同樣采用Durethan BKV30H2.0為塑料原料生產(chǎn)奧迪TT車型所用的前端部件，鋁復(fù)合前端部件就比鋼板作為復(fù)合材料生產(chǎn)的同類部件輕15%。

朗盛采用的另一創(chuàng)新方法是以復(fù)合材料板為基礎(chǔ)。它們包含一種嵌入了連續(xù)纖維制成的特種織物的聚胺基體。這些板材采用熱塑成型工藝生產(chǎn)，并添加聚胺經(jīng)過注塑成型工藝進(jìn)行強化。最終生產(chǎn)出的全塑復(fù)合部件比采用鋼材生產(chǎn)的同類產(chǎn)品重量更輕、更結(jié)實也更有韌性。

Teknor Apex旗下公司Chem Polymer新近推出一種抗沖擊能力高強的尼龍66材料，其流動性能優(yōu)于同類材料，而且彎曲強度和低溫韌性能夠滿足許多汽車部件以及防碰撞填充物的要求。塑料汽車部件已經(jīng)可以滿足彎曲強度的高要求。Chemlon 109具有出色的流動性能,適用于生產(chǎn)緊固件等精密或多腔部件,憑借出色的彎曲強度，能夠承受裝配和最終使用造成的應(yīng)力。它還具有卓越的韌性，儀表盤甚至整個發(fā)動機等汽車部件低溫儲存和運輸使用的防碰撞填充物或墊板等都可用其制造。這種材料的關(guān)鍵性質(zhì)之一，就是-40℃時的缺口沖擊強度達(dá)到4.5英尺-磅/英寸（240J/m），彎曲強度達(dá)7,000 psi（48.3兆帕）。輕松面對高溫度，汽車引擎罩下正常工作溫度要求不斷提高，泰科納為此提供了一個解決方案：Celstran PA66-GF50-02 HT。該新型長纖維增強熱塑性材料(LFT)是針對進(jìn)氣通風(fēng)處理以及長期承受較大負(fù)荷的應(yīng)用而專門開發(fā)的。即使處于極高溫度下，它依然能表現(xiàn)出很好的耐老化性。該特種材料適于替代PA46或PPA的應(yīng)用，或需要耐高溫的部件如HTN。Celstran具有突出的高剛度和尺寸穩(wěn)定性，在210℃持續(xù)工作溫度及短期225℃峰值條件下，仍具有較低的蠕變性。在210℃高溫持續(xù)受力下的熱老化試驗中，泰科納的工程塑料也顯著優(yōu)于其它塑料材料。正常使用1000h後，此改良型LFT材料的拉伸強度仍保留在初始值的50%以上，制件初始的剛性/韌性比在測試中獲得了極好的結(jié)果。與此同時，這些部件能夠承受很長時間周期應(yīng)力的作用，充分展示了這些制件可以在引擎罩下提供可靠的長期服務(wù)。

對于現(xiàn)代消費者來說，汽車已不再僅僅是簡單的代步工具，而正逐步成為一種生活與文化品位的體現(xiàn)，他們要求汽車不但要性能好，而且要造型時尚、美觀、個性化。色彩是產(chǎn)品設(shè)計中一個十分重要的元素，也適用于塑料部件。拜耳材料科技采用Fantasia技術(shù)和?？寺〔牧现瞥傻亩嗖蔏oziol燈具，其燈罩擁有絢麗的色彩，變化多端的效果。這是一種能為塑料表面添加各種顏色和特殊效果的技術(shù)。拜耳擁有將色彩注入已成型部件的Aura技術(shù)，使用Aura浸漬色工藝，可以在部件完成生產(chǎn)后再色，無論是單件產(chǎn)品還是批量產(chǎn)品。這一工藝在小批量生產(chǎn)中特別具有成本優(yōu)勢，這意味客戶可以根據(jù)其需求的數(shù)量來進(jìn)行染色，并且可以方便地在自己的設(shè)備車間進(jìn)行操作。而使用Aura技術(shù)能使顏色涂層滲透入表面材料內(nèi)部，這就消除了產(chǎn)品因磨損或刮擦而掉色的可能。

當(dāng)前汽車設(shè)計領(lǐng)域最熱門的趨勢之一便是在內(nèi)飾配件、門把手及其它裝飾性細(xì)件中重新使用鉻，以達(dá)到高級、奢華的外觀效果。沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料專家針對注塑成型和電鍍處理對特殊等級的 Cycoloy 聚碳酸酯/丙烯－丁二烯－苯乙烯共聚樹脂和 Cycolac ABS 樹脂進(jìn)行了改良，可幫助汽車制造商輕松將具有珠寶般動人光彩的鉻元素融入其設(shè)計中。由于鍍鉻成本相對較高，這一做法的作用顯得尤為突出。通過更高的產(chǎn)量來降低系統(tǒng)成本。

3.車用塑料高性能化、環(huán)?；?，輕量化主題在高端車上備受推崇

汽車工業(yè)的發(fā)展同塑料工業(yè)的發(fā)展是密不可分的。目前發(fā)達(dá)國際汽車塑料的用量占塑料總消費量的8%-10%，發(fā)達(dá)國家汽車平均用塑料量100千克-130千克/輛，占整車整備質(zhì)量的10%左右。塑料在汽車中的應(yīng)用范圍正在由以內(nèi)裝飾件為主轉(zhuǎn)向外裝飾件和功能結(jié)構(gòu)件、由通用塑料為主轉(zhuǎn)向工程塑料、復(fù)合材料或塑料合金等，今后的重點發(fā)展方向是開發(fā)結(jié)構(gòu)件和外裝件。塑料汽車內(nèi)裝飾件主要有儀表板、車門內(nèi)板、副儀表板、雜物箱蓋、座椅、后護(hù)板等，儀表板是主要的汽車內(nèi)裝飾件之一。而塑料汽車外裝飾件主要有保險杠、擋泥板、車輪罩、導(dǎo)流板等。目前汽車保險杠是塑料用量最大的部件之一。隨著汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，對車用塑料件的技術(shù)也提出了更高的要求。熱塑性塑料在汽車各零部件上的應(yīng)用也變得越發(fā)的廣泛。隨著汽車工業(yè)的不斷發(fā)展，人們對汽車輕量化和環(huán)保性的要求越來越高，塑料作為新型零部件材料，在汽車上的應(yīng)用前景越來越廣闊。

據(jù)有關(guān)統(tǒng)計，在所有的車用塑料中，聚丙烯所占份額最高達(dá)37%；其次是聚氨酯，占比17.3%；ABS樹脂占12.3%；復(fù)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，亞太地區(qū)成為引領(lǐng)世界車用塑料的最大消費市場，占到50.5%；其次是歐洲28%、北美11.3%和世界其它地區(qū)10.1%。大汽車制造商如豐田汽車、現(xiàn)代汽車、三菱汽車、通用汽車、本田汽車和標(biāo)致公司居前列。歐洲人曾做過統(tǒng)計，如果現(xiàn)有歐洲路面上跑的汽車全部采用PC材料替代車側(cè)窗和后窗的玻璃，僅此一項每年將節(jié)省燃油約21億升，價值相當(dāng)于24億歐元，而每年還可減少1000萬噸的二氧化碳排放。

減重不僅節(jié)約燃油，更減少了二氧化碳的排放，若汽車整車重量降低10%，燃油效率可提高6～8%。尤其是在高端車上輕量化仍是一大主題備受推崇。采用高級輕量化技術(shù)在降低二氧化碳排放量方面實現(xiàn)跨越式發(fā)展。據(jù)了解，路虎攬勝極光實現(xiàn)優(yōu)異的減排效果，CO2 排放水平低于130g/km。該制造商采用了一系列高級輕質(zhì)材料，將極光的質(zhì)量減至1600kg以下，比攬勝運動版輕了35%，成為有史以來重量最輕的攬勝車型。為了降低耗油量和排放量，路虎公司在多項應(yīng)用中使用了沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料的多種樹脂，如將Noryl GTX樹脂應(yīng)用于前翼子板、Xenoy iQ樹脂應(yīng)用于行人保護(hù)吸能塊，并將STAMAX長玻纖聚丙烯（LGFPP）應(yīng)用于儀表板及內(nèi)門模塊。朗盛成功應(yīng)用在奧迪A8前端的技術(shù)性突破成果——塑料-金屬復(fù)合技術(shù)，不僅減輕了車輛的重量，還兼顧提高了安全性和舒適性。除鋁之外，這一混合材料部件首次使用了輕質(zhì)有機板材。該輕質(zhì)材料用于在前端下梁上打造一個1.0mm薄的U型截面，與相應(yīng)厚度的鋁相比，重量減輕了20%。此外，新結(jié)構(gòu)概念采用的雙扭環(huán)極大地提高了車輛前端的剛度，如果車輛發(fā)生正面相撞，產(chǎn)生的力將分布在三個傳力平面及四個傳力路徑上，進(jìn)而提高安全性。將有機板材用于復(fù)合技術(shù)的另一個好處在于：無金屬結(jié)構(gòu)部件可以作為純“塑料設(shè)計”生產(chǎn)，不再需要進(jìn)行防腐保護(hù)，節(jié)約成本，簡化車身生產(chǎn)過程。據(jù)悉，這項技術(shù)并不局限于前端，還可用于車身中需要加固及吸收大量碰撞能量的任何部分部件。

更小、更輕但動力更強的發(fā)動機技術(shù)是汽車提高燃油效率的一個重要做法。渦輪增壓技術(shù)在柴油機已是一個成熟的巿場，今后在汽油車上將有非常快速的增長，而渦輪增長技術(shù)的普及將對材料提出更高要求，如耐溫性，杜邦針對此領(lǐng)域已推出相關(guān)高性能材料，如Zytel Plus聚酰胺耐溫可達(dá)230℃。朗盛將響應(yīng)生產(chǎn)更省油汽車的趨勢，其中針對渦輪增壓發(fā)動機發(fā)展趨勢，朗盛開發(fā)了系列假塑性聚酰胺產(chǎn)品，用于發(fā)動機空氣管理系統(tǒng)的吹塑零部件生產(chǎn)。如朗盛采用具有特殊熱穩(wěn)定性的Durethan AKV 325制造渦輪增壓發(fā)動機吹塑增壓空氣管道。朗盛還開發(fā)了一種名為Durethan BC 700 HTS的特別柔軟的新型聚酰胺6，通過擠壓吹塑生產(chǎn)帶有集成波紋管的增壓空氣管道。由于要進(jìn)行廢氣再循環(huán)，增壓空氣管道必須具有較高的耐廢氣/漏氣冷凝物性能。這種新材料十分柔軟，因而具有良好的密封性能，而根據(jù)OEM測試規(guī)定，與同樣用在批量生產(chǎn)中吹塑增壓空氣管道的熱塑性聚酯彈性體和彈性體組件共聚多酰胺相比，該材料具備更佳的耐油、耐燃油以及酸性冷凝物性能。

長纖維增強熱塑性材料LFT是20世紀(jì)90年代中期以后開發(fā)的新材料，它最突出的優(yōu)點就是剛度高、強度高、減震性回彈性好、耐熱、抗蠕變、尺寸穩(wěn)定、使用壽命長。LET一經(jīng)問世，就在汽車工業(yè)區(qū)上得到了迅速推廣，并將塑料在汽車上的應(yīng)用拓展到了車身覆蓋件和結(jié)構(gòu)件，從而更多地替代了鋼材和其它金屬材料。全球第一款全塑結(jié)構(gòu)車門，采用30%玻纖增強PC/PBT合金氣輔注塑成型，它替換了40個獨立的金屬零件，使每扇車門減輕3.3千克，每輛車則減輕5.94千克。由沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料開發(fā)成功的這款車門模塊，由于能在總裝線上把模塊置入車門，簡化了裝配過程，因此還能降低10%以上的成本，產(chǎn)品也因此獲得了2011年美國塑料工程師協(xié)會汽車創(chuàng)新大獎。巴斯夫在Smart概念車上配備的全塑輪轂也使用了LFT制作，每個輪子不但減輕了3千克，還提高了乘坐舒適性和燃油經(jīng)濟(jì)性。在2012年北京國際車展上，一款Bamboo的概念車，車身底部、輪轂部件、尾門、儀表板蓋和橫向穩(wěn)定桿都采用LFT制成，部分結(jié)構(gòu)件使用了泰科納碳纖維增強PPS材料。經(jīng)過幾年的經(jīng)濟(jì)衰退，全球乘用車量有望從2012年的6310萬臺增至2018年的9440萬臺，年均增長率為6.9%，而亞太地區(qū)的年均增長率更高，達(dá)8.6%。這主要由于該地區(qū)的需求將不斷增長。

當(dāng)前我國塑料制品行業(yè)整體表現(xiàn)為，產(chǎn)業(yè)集中度低、生產(chǎn)力分散、專業(yè)化生產(chǎn)程度低，深加工比率比較低的。我國塑料制品行業(yè)沒有進(jìn)行高質(zhì)量的改革、兼并、重組，而是隨塑料行業(yè)實施了更加粗放型的管理。導(dǎo)致地方企業(yè)基本設(shè)備投資過度，低值產(chǎn)品產(chǎn)量異常增長。尤其是部分塑料產(chǎn)品過度集中導(dǎo)致競爭也過度。因而塑料制品企業(yè)欲尋求突破，得到更大的發(fā)展空間應(yīng)該要注重自主創(chuàng)新的能力，提高產(chǎn)品的質(zhì)量也需要降低成本，注重綠色環(huán)保。我國塑料制品業(yè)在生物基塑料這方面開發(fā)力度不夠，與國際先進(jìn)企業(yè)有著很大的差距，這也是未來我國塑料制品業(yè)發(fā)展的方向之一。塑料企業(yè)的自主創(chuàng)新，讓塑料產(chǎn)業(yè)的路走得更寬。

4.塑料替代打造輕量化零部件復(fù)合材料實現(xiàn)輕質(zhì)車身夢想

一般稱為復(fù)合材料的是由纖維等增強材料與基底等2種或2種以上性質(zhì)不同的材料，通過各種工藝手段組合而成。它與纖維增強塑料、纖維增強金屬、金屬-塑料層疊材料等相當(dāng)，具有質(zhì)量輕、強度高、剛度好的特點，這些復(fù)合材料在汽車零部件上應(yīng)用很盛行。隨著科學(xué)技術(shù)的發(fā)展，具有輕質(zhì)、高強度、耐腐蝕、易合成型等優(yōu)點的非金屬材料越來越多的取代傳統(tǒng)的金屬材料，在汽車上得到了應(yīng)用。在汽車工業(yè)中非金屬材料有塑料、橡膠、摩擦材料、涂料、膠黏劑、復(fù)合材料、玻璃、紡織材料、密封材料及潤滑油等。其中汽車用復(fù)合材料在汽車工業(yè)中越來越得到廣泛的重視和應(yīng)用，而且有著一定的市場開發(fā)前景。

復(fù)合材料可以減輕車身重量，降低油耗，減少尾氣排放，提高裝載量；其抗沖擊性強，能量吸收能力強，可以非常好地改善汽車的安全性能，F(xiàn)1上大量使用碳纖維，就是一個最好的證明；復(fù)合材料的可設(shè)計性靈活，可視的碳纖維外觀使汽車造型更加美觀時尚；其抗疲勞、耐腐蝕性能好，可以延長車身壽命，這一特點在航空航天領(lǐng)域得到普遍認(rèn)可。復(fù)合材料在汽車上主要可應(yīng)用于發(fā)動機罩、翼子板、車頂、行李箱、門板、底盤等結(jié)構(gòu)件中。碳纖維最初主要應(yīng)于賽車當(dāng)中，隨著車用復(fù)合材料技術(shù)地不斷成熟發(fā)展，現(xiàn)在也被廣泛地應(yīng)用于超級跑車和高價值民用轎車上。在商用車應(yīng)用上，也逐漸從重型卡車中，廣泛地延伸到大巴車和輕型小卡。為了確保足夠的安全性能，在主承載車身結(jié)構(gòu)件上汽車廠商通常要選擇強度，剛性及耐沖擊性能均很高的材料用于制作主承力結(jié)構(gòu)件，這時環(huán)氧樹脂碳纖維增強復(fù)合材料就成為理想的材料選擇。環(huán)氧樹脂碳纖維增強復(fù)合材料具有可設(shè)計性，質(zhì)輕高強，與同體積的鋁合金構(gòu)件相比減重可達(dá)50%，耐沖擊，耐腐蝕，抗疲勞, 材料壽命長，此類材料制作的主承載車身結(jié)構(gòu)件，不僅大大提高了汽車的安全性，而且降低了車重，減少了燃油消耗，提高了經(jīng)濟(jì)性，另外還改善了美觀性。車身次承力結(jié)構(gòu)件主要包括：車門，發(fā)罩，行李艙門，前后杠，翼子板，擾流板等部件，其結(jié)構(gòu)大都為層合實體結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料三明治夾心結(jié)構(gòu)。蒙皮選用高強度高模量材料制作，承受較大的彎曲負(fù)荷；芯材選用一定剛度和強度的低密度材料，其抗剪切性能突出，可承受較大的沖擊載荷；膠結(jié)層將蒙皮和芯材連接在一起，承受剪切應(yīng)力；由于選用低密度芯材，重量會進(jìn)一步降低。

聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA），俗稱亞克力或有機玻璃，是一種無定型、有香味、無毒、透明的熱塑性塑料。它具有優(yōu)良的物理機械性能、介電和電絕緣性能，優(yōu)良的光學(xué)性能等優(yōu)點。通過改性和鍍層以后，PMMA不僅在汽車內(nèi)外飾、汽車車燈等提高汽車美觀的部件上得到廣泛應(yīng)用，而且已逐步應(yīng)用到制造側(cè)窗、天窗、三角窗、后窗、車內(nèi)氛圍燈等結(jié)構(gòu)性及功能性部件上，為減輕汽車質(zhì)量、提高汽車各方面性能發(fā)揮著積極的作用。

由贏創(chuàng)開發(fā)的PLEXIGLAS?寶克力?塑料（PMMA）可以應(yīng)用于汽車行業(yè)來制造透明的塑料玻璃。與傳統(tǒng)玻璃相比，PLEXIGLAS?寶克力?塑料玻璃具備了使車身玻璃重量減輕40%～50%的潛力。這對降低燃料消耗起了積極的作用，有助于環(huán)境保護(hù)。同時，PLEXIGLAS?寶克力?塑料易于加工，適合設(shè)計制造曲率極大的車窗，從而滿足設(shè)計師不同造型設(shè)計的需求。

除了PMMA對無機玻璃的廣泛替代外，以塑代鋼在汽車輕量化方面的應(yīng)用更是蔚然成風(fēng)。如塑料材料生產(chǎn)的冷卻系統(tǒng)管路較傳統(tǒng)橡膠管或是金屬管就具有很多優(yōu)勢。針對該應(yīng)用領(lǐng)域，贏創(chuàng)特別設(shè)計了VESTAMID?HTplus高溫聚合物，這是一款基于聚對苯二甲酰胺（PPA）的半結(jié)晶材料，在高溫條件下能保持耐熱穩(wěn)定，最初用于賽車進(jìn)氣管進(jìn)行測試時，不僅性能表現(xiàn)出色，而且重量僅為傳統(tǒng)金屬管道的一半，同時由于內(nèi)壁非常平滑，能最大程度優(yōu)化氣流和發(fā)動機表現(xiàn)。經(jīng)可靠試驗論證，贏創(chuàng)VESTAMID?產(chǎn)品還可用于外層燃油管，同時贏創(chuàng)也為粘合層、內(nèi)層和阻隔層提供多樣化的解決方案，適用于生物燃油的燃油管材料也已面世。

作為一種性能出眾的樹脂材料，聚醚醚酮（PEEK）連續(xù)運行溫度可達(dá)260℃，熔點為343℃。因此，贏創(chuàng)以VESTAKEEP?品牌出售的PEEK非常適合安裝于發(fā)動機艙中的部件。

復(fù)合材料以其質(zhì)量輕、強度高的特點，在汽車工業(yè)方面具有典型的應(yīng)用，并具有突出的三大優(yōu)勢：一是自身減重；二是集成化功能，使系統(tǒng)減重；三是使系統(tǒng)的制造、安裝和維修簡化。此外，大部分復(fù)合材料部件具有減振降噪的效果。

復(fù)合材料自上世界60年代開始便以各種形式應(yīng)用于汽車領(lǐng)域，其在汽車上的應(yīng)用分為幾大類：覆蓋件（內(nèi)外飾）、結(jié)構(gòu)件（以其力學(xué)性能為主要應(yīng)用）、功能件（以其某些方面特殊性能為主要應(yīng)用）。典型的如用于汽車發(fā)動機罩、汽車擾流板等的三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合材料。如采用由贏創(chuàng)工業(yè)集團(tuán)開發(fā)的ROHACELL?聚甲基丙烯酰亞胺（PMI）硬質(zhì)結(jié)構(gòu)泡沫材料作為夾層芯材、由碳纖維增強的VESTAMIN?固化環(huán)氧樹脂體系為面層的三明治復(fù)合材料汽車發(fā)動機罩，與金屬發(fā)動機罩相比，重量從原來的9kg降到3kg，減重效率高達(dá)70%，同時能滿足靜載工況（模態(tài)、扭轉(zhuǎn)剛度、彎曲剛度）和行人保護(hù)頭部碰撞等性能方面的要求。

得益于ROHACELL?泡沫優(yōu)異的耐高溫性與機械強度，以及VESTAMIN?環(huán)氧固化劑技術(shù)，發(fā)動機罩的生產(chǎn)可以通過在130℃以上的溫度進(jìn)行固化從而縮短固化周期，降低生產(chǎn)成本。相同密度情況下，ROHACELL?泡沫是模量和強度最高的泡沫材料。由于具有高的比強度與比模量，即使很薄的ROHACELL?泡沫夾層結(jié)構(gòu)，也可以實現(xiàn)打造輕質(zhì)、高強的車身部件。因此，ROHACELL?是結(jié)構(gòu)部件及車蓋、車門、車頂、后擾流板等車身覆蓋件夾層復(fù)合成分的理想用材。此外，這種三明治結(jié)構(gòu)復(fù)合材料發(fā)動機罩還采用了基于贏創(chuàng)VESTAMIN?異佛爾酮二胺（IPD）固化劑的快速固化環(huán)氧樹脂體系，可以用于樹脂轉(zhuǎn)移模塑工藝（RTM）、真空灌注工藝（VARI），成型周期進(jìn)一步縮短從而能夠適應(yīng)批量化生產(chǎn)的要求。而以ROHACELL?硬質(zhì)泡沫為芯板，基于VESTAMIN?固化技術(shù)的環(huán)氧樹脂碳纖維增強復(fù)合材料（CFRP）作為面板的夾層結(jié)構(gòu)也能為汽車擾流板減重不少。

5.結(jié)朿語

長久以來，化學(xué)成分及產(chǎn)品被廣泛應(yīng)用于汽車制造，其中多達(dá)30%的汽車零部件源自化學(xué)實驗室。過去，化學(xué)品主要用于提高舒適性和改善外觀的具體細(xì)節(jié)和零件上，而現(xiàn)代化學(xué)品在汽車輕量化的道路上，亦作出了卓越的貢獻(xiàn)。如汽車結(jié)構(gòu)部件、覆蓋件，動力總成零部件、車身玻璃等零部件的輕量化替代，都因塑料化工材料的創(chuàng)新而成為現(xiàn)實。隨著人們對于汽車的使用、安全、環(huán)保等性能要求的不斷提高，“汽車塑料化”進(jìn)程被不斷的加速，無疑，這對于車用塑料也提出了更高的要求，塑料在減輕內(nèi)飾重量上有很大的潛力可挖，將塑料與互補型材料結(jié)合起來，既能大大減輕車重，又能使功能性得到提升。綠色汽車已經(jīng)成為未來汽車發(fā)展的必然趨勢，因而如何使汽車滿足環(huán)境保護(hù)的要求，便提到了汽車廠商們的議事日程。而汽車塑料作為未來汽車材料發(fā)展的主流，必將在其中扮演非常重要的角色。