汽车塑料的发展现状及趋势

1汽车塑料的发展现状及趋势来源：中国汽车工业信息网1塑料在汽车上的应用现状目前，塑料在汽车上的应用主要分为3类：外装件、内饰件和功能结构件。塑料外装件减轻了汽车质量，达到了节能目的；塑料内饰件具有安全、环保、舒适的特征，用可吸收冲击能量和振动能量的弹性体和发泡塑料制造仪表板。座椅、头枕等制品，可减轻碰撞时对人体造成的伤害，提高汽车的安全系数；功能结构件多采用高强度工程塑料，以减轻质量、降低成本、简化工艺，如塑料燃油箱、发动机和底盘上的一些零件等。当前，汽车用塑料的品种包括：聚丙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、热固性复合材料、ABS、聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛、聚苯醚、聚甲基丙烯酸甲酯和聚乙烯等等，一般使用的是它们的改性材料和复合材料。现阶段我国车用塑料居前7位的品种及其所占比例见表1。1．1内饰件汽车内饰件主要有仪表板、车门内板、副仪表板、杂物箱盖、座椅、后护板、安全气囊、座椅和顶棚等，汽车内饰件用塑料量已占整车塑料用量的50％左右。汽车塑料内饰件特别强调触觉、手感、舒适性和可视性等，所用材料应满足表面不反光、无异味、不产生使车玻璃变模糊的物质、表面污物易除去、阻燃性好等要求。以前的汽车内饰件较多采用PVC、ABS和PUR等，现在，仪表板、内护板和座椅中的PVC已逐渐被其它塑料取代，门内手柄、杂物箱、门槛饰条及其他零件也已更多地使用改性PP、ABS及塑料合金等各种可回收的改性塑料(参见表2)。2仪表板是主要的汽车内装饰件之一。硬质仪表板属于整体一次注塑成型的、大尺寸、复杂形状的薄壁结构部件，所用材料有改性聚苯醚(PPO)，s/MA(苯乙烯/马来酸酐共聚物)和增韧增强改性PP专用料等。目前，部分中低档轿车、大部分经济型轿车，中型客车和微型车使用一次注射成型的硬质仪表板，高档汽车使用软质仪表板。软质仪表板由表皮、骨架和缓冲材料等3部分构成，中国轿车一般采用PVC/ABS片材真空吸塑制备仪表板表皮，骨架采用金属材料或改性PP，缓冲材料则为PU半硬泡沫塑料或PP发泡材料。1．2外饰件汽车外饰件的材质从前以金属合金材料为主，现已逐步转向以各种改性塑料材料为主，这样不仅能够降低生产成本、设计出更时尚和更符合空气动力学的外型，而且可大大减轻汽车质量。汽车外饰件主要有：汽车保险杆、散热器格栅，挡泥板(轮罩壳)、导流板、车身面板。汽车窗、翼子板和汽车照明灯具等。(1)保险杠保险杠是塑料用量最大的汽车部件之一，塑料保险杠目前已占世界汽车塑料用料的90％以上，以改性PP为原料生产的保险杠具有易加工、成本低、质量轻和可回收等优势。国外PP汽车保险杠发展得很快，使用弹性体改性PP生产的保险杠已占汽车保险杠总量的70％，只有小部分中、高档轿车的保险杠才采用PC/PBT合金制作。目前国产车的保险杠大多是灰黑色的，随着时代的发展．人3们已不仅仅满足于灰黑色的保险杠，而要求保险杠与车身同一色泽。另外，国外有部分汽车公司采用单一的热塑性弹性体(TPE)制造汽车保险杠的面板、用玻纤增强PP制造骨架材料，因都是同一族材料，更有利于回收再循环使用。(2)散热器格栅散热器格栅是为了冷却发动机而设置的开口部件，位于车体最前面，汽车铭牌往往镶嵌其间，是表现一辆轿车风格的重要零件。一般用ABS或PC/ABS合金注塑成型，目前桑塔纳轿车的格栅是用ABS制成。(3)挡泥板(轮罩壳)桑塔纳轿车前轮左、右的上方有2个挡泥板，每个重约0．9kg，是为防止在汽车行驶过程中车轮卷起的砂石泥浆溅到车厢底部的设置，一般用增韧改性PP注射成型。对材料的要求是耐气候老化、耐冲击性和良好的成型加工性。(4)侧防撞条一般轿车大都使用金属芯材和PVC型材(即PVC被挤出呈中空状型材、中间镶嵌以金属芯材复合制成)粘接在轿车前、后门外门板的下部。高档轿车是用RIM法(反应注塑成型)的PUR，如小红旗轿车使用的侧防撞条材料是RIM—PUR。考虑到材料的回收利用和轻量化，侧防撞条材料应提倡使用改性PP或TPO，目前捷达轿车的防撞条就是用改性PP制成的。(5)后导流板后导流板要求轻量、高刚性、设计新型并呈流线型。根据客户和不同车种，可采用SMC(片状模塑料)、PPO等材料，也可用改性PP和ABS。经中空成型的导流板成本低，且表面易涂装。(6)灯具类如前大灯，考虑到大灯玻璃的透明性、耐候性、耐冲击性以及易于成型性，多数采用表面涂敷硬膜的PC，从而进一步提高了耐擦伤性和耐候性。前大灯反射镜壳，为了满足耐热性及表面处理要求，一般采用BMC(团状模塑料)、PPS、PC、PBT等制成。后排指示组合灯的灯罩材料为PMMA、灯壳为填充改性PP，它们之间用热熔胶粘剂粘接。随着振动焊接技术的发展，灯壳材料开始采用耐候ABS，这样灯壳和灯罩之间可用振动焊接，也便于材料的再生利用。1．3功能件4汽车用塑料功能与结构件包括：发动机及其周边零件、方向盘。燃油箱、散热器水室、空滤器罩、风扇叶片等。(1)转向盘汽车转向盘已全部采用塑料，根据结构可分为硬质和半硬质两种。硬质采用注塑成型，成本低、质感差，多用于载货车及低档轿车，半硬质的是低压发泡自结皮结构，手感好，安全，多用于轿车。方向盘材料要求有一定强度，而且可耐－40～90℃反复冷热的变化，一般用改性ABS制作。(2)发动机周边用塑料制品(参见表3)塑料在汽车发动机制造上起着重要作用，从空气吸入系统到冷却系统、再到发动部件，塑料使发动机系统更易设计、更易组装及质量更轻。发动机周边零件塑料化比内、外饰件晚20年左右，究其原因是发动机罩内环境条件苛刻所致，发动机周边部件通常要耐－40～140℃环境温度、耐砂石冲击、耐盐雾腐蚀及各种油和洗涤剂，因此对所用塑料的性能提出了更高要求，目前用得最多的材料是玻纤增强尼龙(PA)。(3)塑料蓄电池槽5塑料蓄电池槽由于质轻、成型加工简单、环境污染小、外型美观，已逐步取代传统的橡胶槽。目前，世界85％以上的汽车启动型铅酸蓄电池均使用PP(主要使用各种专用共聚、共混改性PP)槽。(4)燃油箱汽车塑料燃油箱所用原料主要是高密度聚乙烯(HDPE)，有单层和多层共挤HDPE燃油箱。2汽车专用改性塑料发展的趋势中国汽车工业正在步入一个稳定增长的阶段，必将带动与其紧密相关的汽车用塑料产业的更快发展，车用塑料的产值也将不断增长。目前国外汽车内饰件已基本实现塑料化，塑料在汽车上的应用范围也正由内饰件向外饰件、车身面板和结构件扩展。今后汽车塑料的发展重点是开发结构件、外装件用增强复合材料和高性能树脂材料，并对材料的可回收性子以高度重视。虽然车用塑料的回收仍是一个全球性的问题，但汽车塑料化已成为汽车发展的必然趋势。根据最新资料，国外汽车自身质量同过去相比减轻了20％～26％，在未来10年内，轿车自身质量还将继续减轻20％，各种汽车专用改性塑料材料的开发与应用将在汽车的轻量化中发挥重大作用。近年来，世界汽车用塑料的发展趋势呈现出以下几个明显的特点。(1)各种新型、环保汽车塑料材料不断涌现化学自毁塑料瑞士一家小型塑料加工公司开发成功了化学自毁塑料，即在塑料制品上面喷洒一种特制配方的溶液，使塑料与其发生化学反应，导致塑料逐渐溶解，成为可被水冲洗掉的无害物质，不再污染环境。这种新型塑料可替代发运新汽车时外壳使用的蜡基保护涂层。将添加有白色颜料的液体塑料液均匀地喷涂在轿车的外壳上，形成的白色塑料薄膜即使遇到水淋，也不会因渗漏而使汽车遭到侵蚀。一旦运到驻地后，用一种特殊的化学试剂加水进行喷洒，数分钟后，白色塑料薄膜即会自行脱落，露出汽车的本色。生物塑料丰田公司宣布将建造一家以甘蔗为原料生产生物塑料的试验工厂。与以石油为原料的塑料相比，这种生物塑料可被分解，显然更为环保。丰田计划主要把这种生物塑料应用在汽车内装饰上。此前丰田公司已成功开发出在耐用性和耐热性6方面大有提高的”丰田生态塑料”，将应用在该公司改进后的新款RAU．VI汽车上。自增强塑料(sRPs)一项新的研究表明，sRPs将有一系列的广泛应用，特别是在汽车领域。sRPs把热塑性塑料的多用途、可回收性和纤维增强复合材料的高性能相结合，具有轻量化、高刚度和耐冲击性，适于在汽车中一系列半结构和结构部件上应用。聚合物/无机纳米复合材料由于纳米粒子的小尺寸效应、量子尺寸效应、大的比表面积、表面原子处于高度活化状态等特性，使其与聚合物有很高的界面作用力及特殊的声、光、电、磁等性质，因此将无机纳米粒子作为一种新型填料，开发出高性能，具有特殊功能的复合材料，开创了聚合物填充改性的新领域。20世纪90年代初，Montell北美汽车事业部推出一种TPO基纳米复合材料，用于汽车内、外装饰件。5％n-MMT增强TPO的刚度相当于25％～35％滑石粉填充PP的效果。1991年，丰田汽车、三菱化学共同开发成功PP(60)/EPR(30)/滑石粉(10)纳米复合材料TSPO-1，将其用于汽车前、后保险杠，使保险杠厚度由4mm减至3mm，质量减轻约1/3。通用汽车(GM)、BaseⅡ公司和美国Southern粘土产品公司、Blackhawk汽车塑料公司共同合作，开发成功TPO系纳米复合材料制汽车踏脚板，已用于GM公司轿车。该材料硬度较高、质量轻、低温下不发脆，而且容易回收，并可进一步降低成本。玻璃纤维增强热塑性塑料和长玻纤增强塑料玻璃纤维增强热塑性塑料、特别是长玻纤增强塑料的应用显示出强劲的发展态势，可用于汽车的结构件等高强度、高要求的功能件上。(2)通用大品种塑料PP、工程塑料PA及PC的用量不断增长，而PVC、ABS塑料的用量有所下降。这是由于PP塑料材料通过填充改性后，与原来汽车内装饰部件使用的PVC、ABS等塑料材料相比，具有优异的耐热性和刚性，便于成型加工，特别有利于回收再利用。(3)汽车塑料回收利用要求加强7随着塑料在汽车上用量的增加，废旧汽车塑料的回收、再生和利用的任务将十分艰巨。即使在一些回收处理技术很先进的国家，这方面的工作也还处于不断完善过程中。目前国外主要采用利用燃烧热能的方法来处理废旧塑料，同时通过清洁装置处理无法利用的废气和废渣。日本和欧洲国家近年来分别提出了对汽车废旧塑料的利用要求，还规定了具体年限，政府的高度重视促进了汽车废旧塑料的利用进程。美国福特公司今年夏天开始回收汽车塑料，并将这些塑料与细石料混合用于路面铺设，这对于各国汽车塑料“废物利用”无疑是一个极好的启示。废旧塑料的回收利用技术，在国外已渐渐成为热点，并成为产业。我国在塑料回收、再利用方面与国外差距很大。有关专家一致认为，废旧塑料的回收、再生和利用应从源头抓起，科学地进行汽车部件新产品的选材。使材料品种趋于集中统一，便于分类回收和整体回收，更能促进塑料的回收和再生利用。随着中国汽车工业的迅速发展，对废旧塑料等造成的环境污染也会作出相应的对策，加速开发可回收、再利用的汽车用改性塑料材料是汽车工业发展的必然要求。(4)相关生产工艺不断革新汽车车型开发速度加快和不断降低成本的要求，迫使汽车塑料件生产厂家不断开发和采用新的生产工艺。如今气体辅助注塑成型(GAIM)已在汽车内饰件成型中得到广泛应用，GAIM集传统注塑及吹塑技术的优点于一身，能生产大型、复杂、三维中空制品且有传统注塑成型的外观，除能降低生产成本外，还能有效提高产品质量。目前在GAIM基础上发展起来的水辅注射成型也得到了快速发展，此外，还有熔芯注射成型、反应注射成型，微注射成型技术、长纤维注射技术，注射复合技术、模内装饰/立体印刷技术和三维模塑接插件技术等也都在汽车塑料件的生产中得到了应用。