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工程塑料在汽車塑料零部件的應用探秘
隨著汽車輕量化的趨勢，汽車塑料零部件的使用越來越多。發(fā)達國家將汽車用塑料量作為衡量汽車設計和制造水平高低的一個重要標志，德國汽車用塑料占整體材料的15%。近年來我國汽車產業(yè)發(fā)展迅速，目前汽車年產量超過400萬輛，參照國外的趨勢，汽車行業(yè)年用改性塑料將在50萬噸以上，其中工程塑料占了很大一部分比例，應用于汽車各種零部件。
汽車塑料零部件使用的工程塑料有哪些呢?
一、尼龍材料(PA)
尼龍主要用于汽車發(fā)動機及發(fā)動機周邊部件，主要品種是GFPA6、GFPA66、增強阻燃PA6等產品。
1、在汽車發(fā)動機周邊部件上的應用：由于發(fā)動機周邊部件主要是發(fā)熱和振動部件，其部件所用材料大多數是玻纖增強尼龍。這是因為尼龍具有較好的綜合性能，用玻纖改性后的尼龍，主要性能得到很大的提高，如強度、制品精度、尺寸穩(wěn)定性等。另外，尼龍的品種多，較易回收循環(huán)利用，價格相對便宜等，這些因素促成尼龍成為發(fā)動機周邊部件的理想選擇材料。進氣歧管是改性尼龍材料在汽車領域中最為典型的應用，1990年德國寶馬汽車公司，首先將以玻纖增強尼龍為原料制造的進氣歧管應用在六汽缸發(fā)動機上。之后美國福特用玻纖增強PA66制造的進氣歧管應用在V6發(fā)動機上，緊接著世界各大汽車公司紛紛跟進，改性尼龍進氣歧管得到廣泛的應用。
2、在汽車發(fā)動機部件上的應用：發(fā)動機蓋、發(fā)動機裝飾蓋、汽缸頭蓋等部件一般都用改性尼龍作為首選材料，與金屬材質相比，以汽缸頭蓋為例，質量減輕50%，成本降低30%。除了發(fā)動機部件外，汽車的其他受力部件也可使用增強尼龍，如機油濾清器、刮雨器、散熱器格柵等。
聚賽龍尼龍材料在汽車領域的應用：
二、聚酯材料(PBT)
在汽車制造領域，PBT廣泛地用于生產保險杠、化油器組件、擋泥板、擾流板、火花塞端子板、供油系統零件、儀表盤、汽車點火器、加速器及離合器踏板等汽車零部件。PBT與增強PA、PC、POM在汽車制造業(yè)中的競爭十分激烈，PA易吸水，PC的耐熱性耐藥性不及PBT。在汽車用途接管方面，由于PBT的抗吸水性優(yōu)于PA，將會逐漸取代PA。在相對濕度較高、十分潮濕的情況下，由于潮濕易引起塑性降低，電器節(jié)點處容易引起腐蝕，常可使用改性PBT。在80℃、90%相對濕度下，PBT仍能正常使用，并且效果很好。
聚賽龍PBT材料最主要應用于車燈系統：
三、聚甲醛材料(POM)
汽車行業(yè)是POM材料最大的潛在市場。POM具有質輕、硬度大、耐磨、耐蠕變、耐化學腐蝕性等優(yōu)點，非常適合制造汽車用的汽車泵、汽化器部件、輸油管、動力閥、萬上節(jié)軸承、馬達齒輪、曲柄、把手、儀表板、汽車窗升降機裝置、電開關、安全帶扣等，尤其是滑塊等耐磨零件是改性POM的強項，這些部件對金屬磨耗小，減少了潤滑油用量，增強了部件的使用壽命。
聚賽龍公司通過增強、增韌、耐磨等改性手段，開發(fā)出系列高性能聚甲醛產品，廣泛應用于汽車領域：
四、聚碳酸酯材料(PC)
改性PC由于具有優(yōu)異的耐熱性、耐沖擊性、剛性和良好的加工流動性，在汽車上主要應用于外飾件和內飾件，儀表板周圍部件、防凍板、車門把手、陰流板、托架、轉向柱護套、裝飾板、空調系統配件、車燈零部件等汽車零部件。
聚賽龍PC材料在汽車領域的應用：
五、車用塑料零部件最新行業(yè)進展
1.索爾維發(fā)布創(chuàng)新熱固半固化樹脂系統
這種跨時代材料以ReichholdAdvalite™樹脂調配，提供以下市場中無與倫比的性能及優(yōu)勢：
▶60秒內快干能力，是車結構部件大規(guī)模生產的理想材料(每年15輛車)
▶性能達到汽車圧熱固化高性能系統的標準水平
▶與其他快干系統相比硬度獨一無二
▶低粘性，設計用于自動化生產
▶室溫中儲存性質穩(wěn)定，免除冷庫和溫控運輸
▶這種革命性的半固化樹脂系統在生產中具有高靈活性，可用于高速高效生產不同汽車部件。
“SolvaLite™的快干性能，加上索爾維在處理方式上的創(chuàng)新，使結構件的生產效率和成本達到汽車OEM企業(yè)的目標。”索爾維汽車生產線項目管理總監(jiān)GeraldPerrin這樣說。“在這個創(chuàng)新材料的開發(fā)中Reichhold是一個重要的合作伙伴，他們幫助索爾維創(chuàng)造了一種生產汽車組合結構件的新方式。”
Reichhold先進材料商業(yè)開發(fā)經理JohnIlkka還說“Reichhold與索爾維有合作協議，共同開發(fā)了用于調制SolvaLite™730的Advalite™創(chuàng)新樹脂系統。我們?yōu)檫@種創(chuàng)新產品的上線而感到興奮，我們相信它能讓汽車業(yè)有個巨大的進步。”
2.杜邦發(fā)布輕型及高強度解決方案
杜邦一直投資于材料研發(fā)，并為不同的合作伙伴開發(fā)出令人興奮的應用產品。寶馬i8跑車就是這種投資類型的完美一例。寶馬i8跑車新的諧振腔采用杜邦™Zytel®PLUS95G35玻璃纖維增強尼龍為原材料。這款諧振腔，由寶馬集團、杜邦高性能材料公司和MANN+HUMMEL密切合作共同開發(fā)，降低了兩個渦輪增壓發(fā)動機的噪音，帶來了更加愉快的駕駛體驗。這種材料的輕質和高強度特性還利于減少燃料消耗和CO2排放。
在不降低性能的同時減少排放的需要，是這種新應用的推動力。汽車制造商正在不斷尋找替代品，以應對歐盟減少溫室氣體排放的目標，從而導致歐洲新車市場出現重大變化。目標要求在2021年之前將車輛二氧化碳的排放量控制在95g/km以下的水準。
這些對環(huán)境政策的考慮，意味著在汽車行業(yè)有越來越多的成本效益的需求。易加工的熱塑性塑料能夠在車輛的整個壽命期間，可靠地承受發(fā)動機艙或汽車外部嚴格的要求。限制排放的方法之一是通過渦輪增壓發(fā)動機——減少發(fā)動機油耗的同時保持原有的功率。然而，減少發(fā)動機尺寸的副作用是發(fā)動機中的熱量增加，因此需要用于動力系統的工業(yè)元件，其在高熱、苛刻化學環(huán)境中是耐用的。
3.贏創(chuàng)合資企業(yè)瞄準汽車行業(yè)輕量化產品
德國特殊化學品制造商贏創(chuàng)集團攜手汽車工程公司ForwardEngineering攜手共建了一家合資企業(yè)，針對汽車行業(yè)推進碳纖維復合零部件的工業(yè)化量產。
3月7日，這家位于埃森市的化學品公司宣布與VestaroGmbH(總部位于慕尼黑)之間的合作關系，表示贏創(chuàng)將恪守為汽車行業(yè)開發(fā)輕量化材料的承諾。“攜手Vestaro是我們進一步擴大與汽車制造商之間的合作邁出的重要一步。多年以來，我們一直在為汽車輕量化的發(fā)展開發(fā)產品。”贏創(chuàng)交聯劑業(yè)務經理RobertoVila-Keller說道。
Vestaro說道，為了實現高效制造，贏創(chuàng)將提供技術咨詢，并挑選和調整基質配方。“在合資企業(yè)，我們將工程技術和特殊化學品捆綁銷售，這意味著我們可以提供更好的復合材料矩陣系統。”Vestaro總經理Leiflckert解釋道。
贏創(chuàng)將為新公司的材料開發(fā)提供胺類固化劑技術、Vestamin環(huán)氧樹脂配方和異氰酸酯Vestanat聚氨酯配方。ForwardEngineering原先是德國RodingAutomobile公司的設計部門，將為新公司提供混合結構技術。Vestaro將由贏創(chuàng)和ForwardEngineering共同經營，贏創(chuàng)持股49%，ForwardEngineering持股51%。
4.新型環(huán)烯烴聚合物——應汽車市場而生
由日本瑞翁(Zeon)生產的Zeonex和Zeonor環(huán)烯烴聚合物(COP)通常在醫(yī)療領域用于制造透明藥水瓶和其他容器，但近期該公司的目標是強化該樹脂的其他性能，尤其是耐熱性、柔韌性和對玻璃的粘附性。
在近日于東京召開的第七屆汽車輕量化展覽會暨全球汽車展上，Zeon特種塑料和零部件部門的產品經理KoichiIkeda說道，已經開發(fā)出新級別樹脂L-24，應用于汽車柔性扁平連接器系統。其中一個案例是自動駕駛汽車中的77-GHz毫米波雷達系統。
新型環(huán)烯烴聚合物的目標市場是汽車扁平柔性連接器和輕量化玻璃
據悉，相比液晶聚合物(LPC)和聚酰亞胺(PI)樹脂，L-24實質性傳輸損耗更小。不同于LCP和PI，L-24不能溶解于30%苛性鈉。抗電阻性也好于這兩款競爭性樹脂。介質擊穿強度為250千伏/毫米，而LCP和PI都為150千伏/毫米。
由Zeon開發(fā)的另一款尚未公布的COP樹脂是L-3PS。這種光穩(wěn)定級別樹脂具備對玻璃的超強粘附性，是一種潛在的汽車玻璃輕量化材料。Zeon的理論是，L-3PS可以在兩層玻璃層中形成一層內層，外層仍是持久耐用的玻璃，但這樣就實現了汽車玻璃輕量化。L-3PS對金屬的粘附性也很強。即使用氙燈照射2000個小時，其光傳導性能也不會改變。
