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        工程塑料材料的研發(fā)和應用

        2017-09-10 07:22:44王晶
        環(huán)球市場 2017年6期
        關鍵詞:研發(fā)應用

        王晶

        摘要:汽車中的傳動系統(tǒng)為低成本的工程塑料材料提供了更加寬廣的應用空間:從齒輪變速器和執(zhí)行機構(gòu)到變速排擋齒輪系統(tǒng)。例如:制造商易格斯(igus)公司開發(fā)的iglidurH4材料的滑動軸承取代了傳統(tǒng)的金屬滑動軸承及滾動軸承。在實際應用中,此材料顯示出其優(yōu)異的吸振性,同時可有效避免和鑄鋁基體接觸表面的磨損。另外,該材料耐機油,可在最高200℃的溫度下使用。工程塑料材料的大量使用,使汽車等產(chǎn)品生產(chǎn)成本大幅下降,附加值顯著提高。

        關鍵詞:工程塑料材料;研發(fā);應用

        近年來,工程塑料已經(jīng)成為塑料工業(yè)中增長最快的材料,在國內(nèi)其年消費增長量超過10%,隨著我國經(jīng)濟持續(xù)增長,工程塑料的使用范圍不斷拓寬,已被廣泛應用于電子電氣、汽車、建筑、機械設備、新能源、交通等多個行業(yè),以塑代鋼已經(jīng)成為國際流行趨勢。研究工程塑料產(chǎn)品,選擇合適的工程塑料產(chǎn)品替代金屬材料加工部件,節(jié)能減排,取得良好的經(jīng)濟效益。

        1 工程塑料的全球應用趨勢

        根據(jù)《中國產(chǎn)業(yè)信息》的數(shù)據(jù),2013年我國工程塑料消費量達到330萬噸,行業(yè)銷售市場規(guī)模約595億元。在最新的發(fā)改委和工信部聯(lián)合公布的《工業(yè)產(chǎn)業(yè)調(diào)整和振興規(guī)劃》中將工程塑料明確劃歸到新材料領域,成為重點發(fā)展的戰(zhàn)略性新興產(chǎn)業(yè),專業(yè)人士預計在未來的4到5年,工程塑料的需求量仍將繼續(xù)維持10%以上的增長速度。在太陽能光伏、風能等新能源領域,歐美發(fā)達國家的工程塑料應用量已接近50%,而我國的使用比例還不到20%,其他基本仍以金屬原料為主。同樣在機械加工制造領域,與全球42%的工程塑料應用量相比,在我國僅為10%左右,預計在未來幾年內(nèi)機械加工制造行業(yè)將成為工程塑料消費量增速最快的領域。

        2 工程塑料節(jié)能環(huán)保安全、性能特點凸顯

        塑料以其質(zhì)量輕、設計空間大、制造成本低、性能優(yōu)異、功能廣泛,能使汽車在輕量化、安全性和制造成本等幾方面獲得更多的突破,成為了21世紀汽車工業(yè)最好的材料選擇。由于塑料的優(yōu)越特性,在汽車設計中大量采用塑料,不僅可以實現(xiàn)汽車結(jié)構(gòu)輕量化設計,而且可以綜合地反映對汽車設計性能的要求,即輕量化、安全、防腐、造型和舒適性等。另外,還有利于降低成本,節(jié)約材料。作為汽車輕質(zhì)材料,塑料及其復合材料不僅可減輕零部件約40%的質(zhì)量,而且還可使采購成本大幅降低,所以近年來塑料在汽車中的用量迅速上升。塑料的特性表現(xiàn)在質(zhì)量輕、不會銹蝕、耐沖擊性好、透明度高和耐磨耗性、絕緣性好、導熱性低、一般成型性著色性好及加工成本低等。但由于普通塑料尺寸穩(wěn)定性差、熱膨脹率大、易燃燒及易老化等,許多特性不能與金屬材料相比。因此,汽車所用塑料不是純的(單一)的某一種品種,而是經(jīng)過改性的,又稱“改性塑料”。

        熱塑性聚烯烴(TPO基)納米復合材料應用于汽車內(nèi)、外裝飾件,優(yōu)點是質(zhì)輕、尺寸穩(wěn)定性提高、強度更高、低溫抗沖擊性能更好。TPO系納米復合材料用于汽車踏腳板,已用于通用汽車公司轎車,其具有硬度高、質(zhì)量輕、低溫下不發(fā)脆且容易回收的特點。豐田公司將納米聚丙烯復合材料用于汽車前后保險杠,使原保險杠厚度由4 mm減至3 mm,質(zhì)量減輕約1/3。豐田公司又相繼推出了用于汽車內(nèi)飾件的聚丙烯納米復合材料。納米粒子的介入,不僅改善了聚合物的強度、剛性及韌性,而且還有利于提高聚合物的透光性、阻隔性、耐熱性及防紫外性等,由于加工簡便,效果明顯,業(yè)內(nèi)對聚合物納米復合材料的市場前景持樂觀態(tài)度。

        3 工程塑料在機械車庫行業(yè)的應用

        隨著中國汽車產(chǎn)業(yè)的發(fā)展,大多城市普遍遇到了停車難的問題,機械立體車庫作為一種有效的解決辦法得到了大力的發(fā)展和廣泛的應用。然而在機械立體車庫行業(yè),目前機械立體車庫的加工部件全部采用鋼鐵等金屬材料,加工工藝復雜、成本高、耗能高,不利于環(huán)保要求。因此,行業(yè)內(nèi)部廣泛需求新型材料來替代原有金屬材料,工程塑料材料作為備選材料從中脫穎而出。例如在機械立體車庫中,每個橫移載車板都需要滾輪來回移動,用尼龍材料做出同樣形狀的,具備同樣性能的滾輪要比鋼材質(zhì)的滾輪重量上減輕85%,在裝配和檢修過程中大大降低了安裝工人的勞動強度,同時也節(jié)省了運輸費用。在機械立體車庫運行過程中,由于滾輪和導軌之間由剛性摩擦變?yōu)榉莿傂阅Σ?,設備運行的噪音也相對較小,用戶的使用滿足感大大提升。隨著使用時間的增長,鋼鐵材質(zhì)滾輪和導軌之間的磨損量較大,對導軌損傷較為嚴重,而尼龍滾輪在相同狀態(tài)下磨損量只有鋼材質(zhì)的十分之一,對導軌的磨損程度也較小。根據(jù)中國重機協(xié)會停車設備委員會的統(tǒng)計數(shù)字得知,2014年新建的機械立體車庫達到45萬個停車泊位,并且以10%的速度逐年遞增。若每個機械立體停車泊位的車輪,繩輪以及齒輪等傳動部件用工程塑料代替原有鋼鐵材質(zhì),每年以塑代鋼所需的工程塑料件將超過兩百萬件,可節(jié)省鋼鐵原材料數(shù)萬噸。以塑代鋼符合國家節(jié)能減排的要求,為環(huán)保工作做出了一定的貢獻,同樣也降低了企業(yè)的加工制造成本,優(yōu)化產(chǎn)品結(jié)構(gòu),工程塑料件永不生銹的特點以及顏色多樣性也美化了產(chǎn)品外觀。工程塑料件由于顏色多樣性的特點便于產(chǎn)品的品類管理和產(chǎn)品追溯管理。目前,工程塑料件已經(jīng)廣泛應用于機械立體車庫行業(yè)中的繩輪、卷筒、滾輪等等。

        目前工業(yè)上用量較大的專用熱塑性工程塑料主要應用領域是汽車、電子電器和機械設備,因發(fā)達國家和發(fā)展中國家的工業(yè)行業(yè)結(jié)構(gòu)不同,專用熱塑性工程塑料的消費領域也有差異。隨著工業(yè)結(jié)構(gòu)的調(diào)整,專用熱塑性工程塑料的消費結(jié)構(gòu)也將發(fā)生變化。從總體來說,機械立體車庫行業(yè)以塑代鋼已由普通裝飾件開始向結(jié)構(gòu)件、功能件方向發(fā)展;工程塑料材料向強度更高、沖擊性更好、超高流動的復合材料和塑料合金方向的發(fā)展,也不斷地推動著機械車庫行業(yè)的發(fā)展。在未來,通過以塑代鋼,更加輕量化、美觀環(huán)保的機械立體車庫必將有廣闊的發(fā)展空間!

        參考文獻:

        [1]王波.igus正式推出新工程塑料材料[J].農(nóng)業(yè)機械,2016,11:188.

        [2]孫小波,王楓,寧仲,王子君.耐熱型特種工程塑料保持架材料的研究進展[J].軸承,2012,11:56-59.

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