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          车用塑料迎来轻量化时代

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          本文来源 | 新材料研习社

           

          《节能与新能源汽车发展技术路线图》指出,2020年、2025年、2030年单车重量需分别较2015达到年减重10%、20%、35%。推行力度之大,让众多企业倍感压力,特别是代表“清洁能源”的新能源汽车,必然要起到带头作用。

           

          车用塑料的优势不需赘述,但必须意识到,消费者对车用塑料的使用安全依然存在抵触心理。比如使用塑料尾门的汽车厂商,日产、沃尔沃等企业鲜有宣传其功效。此外,疫情也让消费者越发关注汽车健康安全。按照不同内饰零部件的重量划分,车内空气中二甲苯含量贡献最大的零件是表面喷涂的仪表板上盖板,其次是立柱护板和踏脚垫,降低塑料件VOC势在必行。

          沃尔沃XC60塑料尾门采用了热固性的SMC材料

           
          车用塑料使用需平衡汽车安全
          在节能与环保双重因素的推动下,中国汽车制造业在内饰领域已经基本实现塑料化。新的发展路线上,汽车轻量化的主流思路是针对外覆盖件进一步进行塑料化,比如此前少有的塑料发动机盖、塑料前翼子板等已有采用趋势。

          吉利知豆D2新能源电动汽车塑料前翼子板

           

          综合轻量化和安全需求,塑料发动机盖是极好的新发展领域。这是因为受行人?;ひ?,塑料发动机盖能有效降低头部伤害。

           

          面对更大能量的碰撞,塑料发动机盖的使用还能有效缓解发动机盖整体后移,击碎前风挡,造成车内乘员伤害问题。同样是解决此问题,金属材质的发动机盖所使用的内板折弯通道设计,冲压工艺复杂,成本高。如今,塑料发动机盖已经在一些新能源车上小范围使用。

           

          轻量化与安全是相互博弈的过程,正因此,位于中部的乘员区域在轻量化的使用上比较谨慎,从现有的尝试看,并不十分理想。

           

          比如理想ONE的多次断轴事件,虽没有证据证明与此下摆臂材料直接相关,但置于此结构上的球销已经明确会进行更换。

           

          但根据轻量化发展需要,在前后溃缩吸能区塑料化后,中部的乘员区必然要有所贡献。根据最新的技术展示看,未来电池包会是热点。比如朗盛开发的Durethan BKV45FN04,具有45%重量的玻璃纤维增强材料,并且在高电压下具有耐电痕性,适用于电池框架、端板和高压连接器等部件。

           

          要说明的是,现今电动汽车自燃事件频发,防火要求凸显,其中具有阻燃性特质的产品将在新能源领域发挥大作用。除Durethan BKV45FN04外,比如巴斯夫推出的Ultramid阻燃型产品也有良好的表现。包括C3U、A2X2G5、A3X2G5、A3X2G7、A3X2G10、B3UG4和KR4365G5,能够应用于防火安全性及耐电痕性要求较高的电气组件。

           

          环保型塑料降低VOC

          在满足了防碰撞、防火这些“硬安全”外,“软安全”也同样重要。常用的汽车内饰塑料有ABS、PC、PP、PVC、PU、POM等,为减少这些常规塑料对汽车VOC的影响,往往在塑料的生产源头就加以控制,改进的方法有工艺调整、助剂选择、溶剂及单体控制等。


          除此外,根据最新发展,以下材料的使用将有比较大的前景。



          免喷涂塑料

          免喷涂材料在汽车上的应用案例,最夺人眼球的当属Smart。它的车身外覆盖件大量采用Sabic公司Xenoy PC/PBT树脂面板,并且采用了免喷涂工艺。免喷涂材料丰富的色彩、表面光泽度高等特点,在这款车上得到充分展露。

           

          免喷涂材料应用范围广,在内、外饰件上均可有所应用。

           

          目前免喷涂塑料技术还不算很成熟,从环保角度看是一项很有前瞻性的技术领域。国内有这项技术的公司不多,比如普利特、五行科技、金发等。比如金发推出的金属漆和珠光效果免喷涂材料可应用在保险杆底护板、裙摆、防擦条、轮眉、装饰条和内门把手等。

           

          生物基塑料

          生物塑料指以淀粉等天然物质为基础在微生物作用下生成的塑料,它具有可再生性,因此十分环保。2017年,荷兰埃因霍温理工大学生物汽车团队发布出了一款可降解汽车Lina,这款车除车轮和悬架系统外均使用由亚麻和甜菜制成的生物基复合材料,它的最大特点是可实现生物降解和轻量化。

           

          目前汽车行业应用较多的生物基可降解塑料包括聚乳酸(PLA)、聚羟基脂肪酸类高分子(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等,比如PLA可用于制作进气格栅、PHAs可用于制作汽车脚垫、改性PBS可用于制作车门内饰条。

           

          根据ResearchAndMarkets.com提供的一份题为“2021年生物塑料和生物聚合物全球市场”的报告指出。尽管全球环保意识不断增强,但生物塑料目前仅占每年3.65亿吨塑料产量的1%左右(虽其年增长率为30%),生物基塑料还有广阔的发展前景。

           

          聚丙烯(pp)

          现在典型的乘用车中,pp塑料部件占60多个。pp汽车零部件主要品种有:保险杠、蓄电池外壳、仪表板、门内饰板、方向盘等。

           

          聚乙烯(pe)

          通过对高密度pe和低密度pe树脂的接枝改性和填充增韧改性,得到具有柔韧性、耐候性和涂装性能的系列改性pe合金材料。pe材料主要采用吹塑方法来生产燃油箱、通风管、导流板和各类储罐等。

           

          ab树脂

          是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三个单体的三元共聚物,可用于制作汽车外部或内部零件如仪表壳体、制冷和采暖系统、工具箱、扶手、散热器栅板以及仪表板表皮、行李箱、杂物箱盖等。

           

          聚酰胺(pa)
          俗称尼龙,具有很高的耐冲击强度、耐摩擦磨耗特性、耐热性、耐化学药品性、润滑性和染色性。

          pa可应用在汽车发动机周围的苛刻环境下。

           

          聚甲醛(pom)

          具有优良的耐摩擦磨耗特性、长期滑动特性、成型流动性和表面美观、光泽特性,也适用于嵌件模塑。汽车底盘衬套等广泛采用聚甲醛型三层复合材料。

           

          总结
          IGS市场报告认为,在2020年平均每辆汽车使用塑料的总量将达到350kg,而在2014年平均每辆车使用塑料大概是200kg。汽车节能减排大趋势下,车用塑料的使用还将进一步扩大。但不可否认,在安全性和环保层面,还有大量问题需要解决。
          从上至下的推动在当下阶段阻力很大,以消费者为中心的研发思路极为重要。这警示着,车用塑料迈入新时代,材料创新需把控“安全+环保”两条重要原则。

           

           



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