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新能源汽車發展明確減重要求,車用塑料發展正當時!

作者:liubin | 點擊: | 來源:liubin
2008
2021
【青島塑料展】《節能與新能源汽車發展技術路線圖》指出,2020年、2025年、2030年單車重量需分別較2015達到年減重10%、20%、35%。...

《節能與新能源汽車發展技術路線圖》指出,2020年、2025年、2030年單車重量需分別較2015達到年減重10%、20%、35%。

推行力度之大,讓眾多企業倍感壓力,特別是代表“清潔能源”的新能源汽車,必然要起到帶頭作用。

車用塑料的優勢不需贅述,但必須意識到,消費者對車用塑料的使用安全依然存在抵觸心理。比如使用塑料尾門的汽車廠商,日產、沃爾沃等企業鮮有宣傳其功效。

此外,疫情也讓消費者越發關注汽車健康安全。按照不同內飾零部件的重量劃分,車內空氣中二甲苯含量貢獻最大的零件是表面噴涂的儀表板上蓋板,其次是立柱護板和踏腳墊,降低塑料件VOC勢在必行。

沃爾沃XC60塑料尾門采用了熱固性的SMC材料

車用塑料使用需平衡汽車安全

在節能與環保雙重因素的推動下,中國汽車制造業在內飾領域已經基本實現塑料化。新的發展路線上,汽車輕量化的主流思路是針對外覆蓋件進一步進行塑料化,比如此前少有的塑料發動機蓋、塑料前翼子板等已有采用趨勢。

吉利知豆D2新能源電動汽車塑料前翼子板

綜合輕量化和安全需求,塑料發動機蓋是極好的新發展領域。這是因為受行人保護要求,塑料發動機蓋能有效降低頭部傷害。面對更大能量的碰撞,塑料發動機蓋的使用還能有效緩解發動機蓋整體后移,擊碎前風擋,造成車內乘員傷害問題。

同樣是解決此問題,金屬材質的發動機蓋所使用的內板折彎通道設計,沖壓工藝復雜,成本高。如今,塑料發動機蓋已經在一些新能源車上小范圍使用。

輕量化與安全是相互博弈的過程,正因此,位于中部的乘員區域在輕量化的使用上比較謹慎,從現有的嘗試看,并不十分理想。

比如理想ONE的多次斷軸事件,雖沒有證據證明與此下擺臂材料直接相關,但置于此結構上的球銷已經明確會進行更換。

但根據輕量化發展需要,在前后潰縮吸能區塑料化后,中部的乘員區必然要有所貢獻。根據最新的技術展示看,未來電池包會是熱點。

比如朗盛開發的Durethan BKV45FN04,具有45%重量的玻璃纖維增強材料,并且在高電壓下具有耐電痕性,適用于電池框架、端板和高壓連接器等部件。

要說明的是,現今電動汽車自燃事件頻發,防火要求凸顯,其中具有阻燃性特質的產品將在新能源領域發揮大作用。除Durethan BKV45FN04外,比如巴斯夫推出的Ultramid阻燃型產品也有良好的表現。包括C3U、A2X2G5、A3X2G5、A3X2G7、A3X2G10、B3UG4和KR4365G5,能夠應用于防火安全性及耐電痕性要求較高的電氣組件。

環保型塑料降低VOC

在滿足了防碰撞、防火這些“硬安全”外,“軟安全”也同樣重要。常用的汽車內飾塑料有ABS、PC、PP、PVC、PU、POM等,為減少這些常規塑料對汽車VOC的影響,往往在塑料的生產源頭就加以控制,改進的方法有工藝調整、助劑選擇、溶劑及單體控制等。

除此外,根據最新發展,以下材料的使用將有比較大的前景。

免噴涂塑料

免噴涂材料在汽車上的應用案例,最奪人眼球的當屬Smart。它的車身外覆蓋件大量采用Sabic公司Xenoy PC/PBT樹脂面板,并且采用了免噴涂工藝。免噴涂材料豐富的色彩、表面光澤度高等特點,在這款車上得到充分展露。

免噴涂材料應用范圍廣,在內、外飾件上均可有所應用。目前免噴涂塑料技術還不算很成熟,從環保角度看是一項很有前瞻性的技術領域。

國內有這項技術的公司不多,比如普利特、五行科技、金發等。比如金發推出的金屬漆和珠光效果免噴涂材料可應用在保險桿底護板、裙擺、防擦條、輪眉、裝飾條和內門把手等。

生物基塑料

生物塑料指以淀粉等天然物質為基礎在微生物作用下生成的塑料,它具有可再生性,因此十分環保。

2017年,荷蘭埃因霍溫理工大學生物汽車團隊發布出了一款可降解汽車Lina,這款車除車輪和懸架系統外均使用由亞麻和甜菜制成的生物基復合材料,它的最大特點是可實現生物降解和輕量化。

目前汽車行業應用較多的生物基可降解塑料包括聚乳酸(PLA)、聚羥基脂肪酸類高分子(PHAs)、聚丁二酸丁二醇酯(PBS)等,比如PLA可用于制作進氣格柵、PHAs可用于制作汽車腳墊、改性PBS可用于制作車門內飾條。

根據ResearchAndMarkets.com提供的一份題為“2021年生物塑料和生物聚合物全球市場”的報告指出。盡管全球環保意識不斷增強,但生物塑料目前僅占每年3.65億噸塑料產量的1%左右(雖其年增長率為30%),生物基塑料還有廣闊的發展前景。

部分塑料在汽車領域的應用

聚丙烯(PP)

現在典型的乘用車中,PP塑料部件占60多個。PP汽車零部件主要品種有:保險杠、蓄電池外殼、儀表板、門內飾板、方向盤等。PP在汽車用塑料部件中占比最大。

聚乙烯(PE)

通過對高密度PE和低密度PE樹脂的接枝改性和填充增韌改性,得到具有柔韌性、耐候性和涂裝性能的系列改性PE合金材料。PE材料主要采用吹塑方法來生產燃油箱、通風管、導流板和各類儲罐等。

ABS樹脂

ABS樹脂是丙烯腈、丁二烯和苯乙烯三個單體的三元共聚物,可用于制作汽車外部或內部零件如儀表殼體、制冷和采暖系統、工具箱、扶手、散熱器柵板以及儀表板表皮、行李箱、雜物箱蓋等。

聚酰胺(PA)

俗稱尼龍,具有很高的耐沖擊強度、耐摩擦磨耗特性、耐熱性、耐化學藥品性、潤滑性和染色性。pa可應用在汽車發動機周圍的苛刻環境下。

聚甲醛(POM)

具有優良的耐摩擦磨耗特性、長期滑動特性、成型流動性和表面美觀、光澤特性,也適用于嵌件模塑。汽車底盤襯套等廣泛采用聚甲醛型三層復合材料。

總 結

在2020年平均每輛汽車使用塑料的總量達到350kg,而在2014年平均每輛車使用塑料大概是200kg。汽車節能減排大趨勢下,車用塑料的使用還將進一步擴大。

但不可否認,在安全性和環保層面,還有大量問題需要解決。從上至下的推動在當下階段阻力很大,以消費者為中心的研發思路極為重要。這警示著,車用塑料邁入新時代,材料創新需把控“安全+環保”兩條重要原則。

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