高分子材料在汽车轻量化方面的应用

一汽车轻量化二聚烯烃弹性体(POE、TPO)的应用（陶氏）三可再生资源材料的应用（杜邦）四泰科纳塑料在汽车工业上的应用2011中国汽车用塑料及绿色发展高峰论坛可持续发展一汽车轻量化解决之道：汽车轻量化节能低碳环保（回收）汽车重量效果10%燃油效率可提高6%~8%100公斤油耗可降低0.3~0.6L/100km100公斤CO2排放，降低5~8g/km汽车燃料油，占石油总消耗的35%；汽车排放CO2，占人类活动CO2的20%；动力系统和底盘内饰外饰电子设备安全环境涂料特性聚合物聚氨酯催化剂特性化学品巴斯夫应用于汽车行业的产品巴斯夫致力于汽车轻量化解决方案低密度的轻质高性能材料精益化结构设计紧凑化的集成设计，减小部件体积汽车轻量化的技术路线0246810密度ing/cm3钢铝镁聚酰胺(PA6,30%glassfiber)7.82.72.01.36减重预估以塑料代替钢，制品重量降低潜力达50%以上以塑料代替铝，制品重量降低40%•已经考虑为补偿材料刚性降低而采取的设计措施•典型塑料件壁厚设计：2.5mm～3.0mm低密度工程塑料所带来的减重效应座椅泡沫顶棚仪表板背泡方向盘地毯底层35g/l22g/l50g/l320g/l110g/l40g/l30g/l60g/l400g/l150g/lBASF对比材料减轻重量，但是决不牺牲性能!巴斯夫低密度聚氨酯泡沫产品FillingsimulationFiberorientationStresssimulationmaterialmodelUltrasimPerformanceevaluationbyfailurecriteriaPartDesignDesignSpaceTopologicalOptimizationUltrasim™巴斯夫Ultrasim™技术指导下的结构设计载荷[N]15000100005000001020304050位移[mm]实测的断裂载荷15,0–15,3kN模拟计算出的断裂载荷15kN精益化设计：减重效果的最大保证计算机模拟与实际结果非常吻合20000紧凑型设计利用塑料的高度设计自由度实现高度功能集成紧凑化的集成设计帮助缩小部件体积前端模块(概念设计)下保险杠加强筋（欧宝）油底壳（福特）发动机悬置（欧宝）变速箱支架(宝马)车身结构嵌件(标致)概念座椅(Smart)在线喷涂翼子板(戴姆勒)轻质结构利用塑料节省40%的重量巴斯夫汽车轻量化的成功经验3256g1908g614g气门室罩盖进气歧管316g发动机悬置油滤外壳油底壳2297g1910g扭力杆587g发动机悬置传统汽车动力总成中的金属部件:总重量10.8kg…气门室罩盖进气歧管发动机悬置发动机悬置油滤外壳扭力杆油底壳如果替换成塑料件，可以减重3.2kg,减重幅度达到30%!马达外壳翼子板安全气囊外壳踏脚板金属件塑料件在内外饰系统中也有很多潜在的金属替代减重可能性优点:减重效果高达20-60%高强度成型周期短耐候性好隔音隔热保温目标应用:座舱后搁架行李仓底板备用轮胎盖板天窗衣帽架以蜂窝结构聚氨酯制造的轻质结构30％lessweightthancomparablecarsArtega跑车：全聚氨酯R-RIM外饰+LFI–长纤维注射成型聚氨酯43车身外部件车顶模块（Smartfortwo）后座盖（丰田，通用）前格栅（曼）牵引车引擎盖（Fendt,JCB,CASE,卡特彼勒,Same）可获得高亮表面类似于Al的热膨胀性能高平面硬度长纤维注射成型聚氨酯应用明显减轻重量达30%以上(与SMC对比)•ENGAGETM聚烯烃弹性体(POE)及其应用•ENGAGE™XLT新一代TPO材料高效增韧剂二聚烯烃弹性体(POE、TPO)的应用（陶氏）DowElastomersENGAGETMPOE在汽车外部件上的应用ENGAGETMPOE-硬质TPO应用于后车保险杠ENGAGETMPOE–硬质TPO应用于车身测擦条、脚踏板ENGAGETMPOE-硬质TPO应用于车身前翼板ENGAGETMPOE-硬质TPO应用于前车保险杠应用于车内支柱ENGAGETMPOE–软质TPO应用于内部门板ENGAGETMPOE–软质TPO应用于控制台ENGAGETMPOE–硬质/软质TPO应用于仪表板/表皮ENGAGETMPOE–硬质TPO应用于护膝垫板DowElastomersENGAGETMPOE在汽车内部件上的应用ENGAGETMPOE–硬质TPO®™TrademarkofTheDowChemicalCompany(“Dow”)oranaffiliatedcompanyofDow19TPO材料的发展趋势–更轻•更薄•发泡–在相似韧性条件下强度更高•满足更薄部件的强度要求–表面美观度•减少虎皮纹...我们新一代TPO增韧剂的用武之地!弹性体共聚单体密度(g/cc)a熔融指数DSC玻璃化转变温度(°C)TMENGAGEXLT辛烯0.8700.5-65TMENGAGE8180辛烯0.8630.5-55®™TrademarkofTheDowChemicalCompany(“Dow”)oranaffiliatedcompanyofDow21DowElastomers新型增韧剂的实验与对比材料C-700-35抗冲共聚聚丙烯Jetfill®700C滑石粉弹性体见下表Irganox®B-225主副抗氧剂混合抗冲改性弹性体a190oC/2.16kgb200oC/5kg组分(wt%)E8180-20.7XLT-20.7C-700-35(抗冲聚丙烯)59.359.3TMENGAGE8180(对比)20.7--TMENGAGEXLT--20.7Jetfil700C(滑石粉)2020IrganoxB-225(抗氧剂)0.20.2®™TrademarkofTheDowChemicalCompany(“Dow”)oranaffiliatedcompanyofDow22DowElastomersTPO配方设计•CoperionZSK-25Mega挤出机•样品在相同条件下注塑®™TrademarkofTheDowChemicalCompany(“Dow”)oranaffiliatedcompanyofDow23DowElastomersMechanicalProperties:Typesofrubber•XLT显示出更好的冲击性能和断裂伸长率.Performance性能特种工程塑料工程塑料通用塑料AmorphousCrystallinePCMPPOABSSMAPMMAPSSANPVCPPLDPEHDPETPC-ETPOMPAPETPBTZytel®RSHytrel®RSDuPont™RenewablySourced™杜邦可再生资源材料Zytel®RSHTNSorona®EPPIPEIPEEKPESPPSPARLCPPSUHTNPA66+杜邦生物基材工程塑料三可再生资源材料的应用（杜邦）内饰织物Sorona®forcarpetsandmatsPTT聚酯纤维用于地毯和垫子Sorona®EPPTTpolyesterformoldedpartsPTT聚酯用于注塑件Cerenol™forpolyurethanepartsBioFuels生物燃油Hytrel®RSthermoplasticelastomerforinjectionandExtrusion热塑性弹性体用于注塑和挤出件Zytel®RSpolyamidesforinjectionandExtrusion长链聚酰胺可用于注塑和挤出件Sorona®EP–丰田出风口样件-已商业化成本优势–免喷涂Sorona®样件取代玻纤增强PBT用于前面板出风口处自由设计–Sorona®机械性能比PBT强选择Sorona材料的原因Sorona®2045G,45%玻纤增强料，同时具有优异的机械性能和表观45%glassfilledSorona®EPSorona®2045GSorona®产品生命周期分析Sorona®与尼龙6生命周期分析结果比较（按ISO标准）•含37%可再生资源成分•减少63%温室气体排放•减少30%能量消耗及减少21%水消耗.主要ISO14000-系列文件：•••••ISO-14040ISO-14044ISO-14047ISO-14042ISO-14048ISO-14049Environmentalmanagement-Lifecycleassessment-PrinciplesandframeworkEnvironmentalmanagement-Lifecycleassessment-RequirementsandguidelinesEnvironmentalmanagement-Lifecycleimpactassessment-ExamplesofapplicationofEnvironmentalmanagement-Lifecycleassessment-DatadocumentationformatEnvironmentalmanagement-Lifecycleassessment-ExamplesofapplicationofISO-14041togoalandscopedefinitionandinventoryanalysisHolisticApproach:Evaluatetheimpactofallupstreamanddownstreamproductsandprocesses.评估涉及所有上游和下游产品及加工过程Thirdpartycertified.第三方认证Sorona®纤维商业化应用例子丰田汽车小型豪华版用车60%织物使用杜邦Sorona纤维•headliner头枕•sunvisor遮阳板•otherfabriccoveredsurfaces其它纤维覆盖物•floormats.(AlsoonPrius).脚垫（Prius中也同样使用Sorona织物）Zytel®RS长链尼龙•由蓖麻油中提炼的癸二酸制成PA610(60%来源于生物基材）和PA1010(100%来源于生物基材）•可应用于单丝，消费产品，运动产品，手持通讯设备，汽车等领域散热器末端水箱罩盖（水室）•高性能聚酰胺具有高柔性，韧性，热性能和超强耐化学品性能继耐水解性能•与PA11,PA12相比，具有相当或更低的成本燃油管路冷冻液管路气刹管油管连接头%renewablecontentHytrel®RS热塑性弹性体与常规Hytrel®具有相同性能100在Hytrel®RS产品中,其软段部分石油基来源的聚醚由生物基材的聚醚替代7060504030203040506070shoreDhardness可再生成分含量与Hytrel®硬度成反比•优异的弹性和低温柔韧性•有益的饶曲疲劳性•优良的耐化学性和耐油性•高撕裂强度，韧性，回弹性和抗冲性•应用于运动产品，家具和消费品中安全气囊盖CVJbootHytrel®RS可能应用性能与常规Hytrel®TPE相同其他热塑性弹性体需要柔软触感的应用安全气囊盖进气管Overmoldedparts(门锁)软管和管材(真空软管)等速万向节防尘罩空气制动软管TiconaDeliversAutomotiveSolutions四泰科纳塑料在汽车工业的应用AutoElectricalSystems车载电子系统(Polyester,PPS,LCP,POM)UnderBodyCovers底盘盖(LFRT,Polyester)Airbag安全气囊(Polyester)SafetySystems安全系统(POM,Polyester,LCP,LFRT)UndertheHoodApplications发动机部件(PPS,Polyester,LCP,POM,LFRT)InstrumentPanel仪表盘(LFRT)FrontEndModule前端模块(LFRT,Polyester)WindowWinders门窗升降系统(POM,Polyester,LFRT)DoorModule门模块(POM,LFRT,Polyester)Bat