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车用塑料大盘点!轻量化非金属材料究竟有哪些?
车用塑料大盘点!轻量化非金属材料究竟有哪些? 时间: 2024-06-22 21:24:21 |   作者: 爱游戏官网网页版入口

  作为关键的轻量化非金属材料,近年来在汽车上的用量快速攀升,并呈现出“以塑代钢”的趋势。

  改性塑料以其较好的成本优势、完美的减重效果、优异的综合性能,成为汽车领域重要的轻量化材料。

  汽车轻量化是在满足汽车使用上的要求和安全,以及生产所带来的成本控制的条件下,尽可能地降低汽车整备质量,来提升汽车的动力性,降低燃料消耗,减少排气污染。汽车轻量化最重要的包含轻量化材料、先进工艺、结构优化三个方面,其中轻量化材料的应用是实现汽车减重最直接的途径。

  据中国汽车工业协会近日公布的数据,2022 年我国汽车产销分别完成2 702.1万辆和2 686.4万辆(同比分别增长3.4%和2.1%),连续14年稳居全球第一。

  汽车工业的迅猛发展,为经济注入了强大活力,极大地改善了人民的生活水平,如果处理不好也让能源和环境问题日渐严峻。研究表明,汽车轻量化是节能减排的有效途径,燃油车整备质量每降低10%,油耗可下降6%~8%,排放能减少4%;而电动车整备质量每降低10 kg,续航里程可增加2.5 km。

  PP被认为是最轻的塑料,密度仅有0.89~0.91 g/cm3,且拥有非常良好综合性能及价格上的优势,是非常理想的汽车轻量化材料。PP 适用于共聚、交联、填充、增强等多种改性方法灵活,品种丰富,是车用塑料中用量最大、频次最高、发展最快的品种。以中级轿车为例,PP类材料的选用频次高达30%,其用量占整车塑料用量的50%以上。

  用改性PP制造的汽车零部件超过60余种,其中保险杠、仪表板、车门内板、空调器件等用量较多,合计用量超过车用PP总量的60%。

  PA拥有非常良好的力学性能、耐热性、耐磨性、耐化学药品性和自润滑性,且有一定的阻燃性,易于加工成型,大范围的应用于汽车、电器、特定种类设备等领域。依照结构中二元胺和二元酸或氨基酸含有碳原子数的不同,可制得几十种 PA,如PA6,PA66,PA11,PA12等。其中 PA6 和 PA66 是车用 PA 的主要品种,全球超过一半的PA6和PA66用于汽车领域。

  ABS价格适中,大范围的应用于机械、汽车、电子电器等领域。2021 年,全球 ABS 产能超过 1 200 万 t,而我国产能为456万t,但国内ABS消费量达580万t,而汽车、摩托车、电动车的消费总量占14%左右。

  在全球“限塑令”及我国《关于逐步加强塑料污染治理的意见》《“十四五”塑料污染治理行动方案》等多项塑料污染治理政策的实施下,改性聚乳酸(PLA)、聚丁二酸丁二酯(PBS)、聚羟基烷酸酯(PHA)等生物可降解塑料有望成为车用塑料的新宠。

  PLA的原料为乳酸,是生物基降解塑料的典型代表,其主要由玉米淀粉等生物质资源合成,常以纤维增强改性的形式用于汽车领域。

  丰田的RAUM轿车曾采用洋麻纤维复合PLA制作备胎盖板,PP/PLA改性材料制作门板、侧围饰板等。日本东丽公司生产的环保型 PLA纤维材料曾用于丰田雷克萨斯HS250H油电混合轿车的车身和车内地板覆盖物,这样一种材料也被用于车内顶棚和车门装饰。

  上汽集团与同济大学合作开发出天然纤维PLA复合材料,用于上汽自主品牌汽车的内饰;PBS价格相比来说较低,也是国内外生物降解塑料研发与应用的重要品种,未来市场发展的潜力良好。全球领先汽车零部件公司佛吉亚和三菱化学合作,开发出一种天然纤维PBS聚合物,用于车门镶板饰条、结构仪表板和控制台嵌件等;

  PHA是一大家族材料,我国对它的研究开始较早,并得到了科技部、国家自然基金委等重点项目支持,经过多年的研究,技术已处于世界领先水平。PHA目前主要以纺织品的形式用于汽车脚垫、座套等,未来有望在低VOC、抗静电、阻燃及力学性能提升等方面做改性,以进一步推广在汽车领域的应用。

  轻量化不仅是实现汽车节能减排的有效方法,还是提升国家汽车产业自主创造新兴事物的能力的重要方法。改性塑料以其较好的成本优势、完美的减重效果、优异的综合性能,成为汽车不可或缺的轻量化材料。

  “三高一低”的PP,高流动性、高耐热、无卤阻燃PA在汽车上大范围的应用。抗菌、防静电、低噪音车用ABS已有大量成果涌现。PUR,PC,PE,POM的改性及特殊用途也在汽车上充分体现,生物可降解塑料的车用时代即将到来。

  在我国《“十四五”原材料工业发展规划》、《塑料加工业“十四五”科学技术创新指导意见》等政策的进一步加持下,改性塑料必将在汽车领域迸发出更为强大的生命力。