汽车工程材料进入快速发展期-ag娱乐官网官方网站

      汽车的轻量化，就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下，尽可能地降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。试验证 明，汽车质量降低一半，燃料消耗也会降低将近一半，当前，由于环保和节能的需要，汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。汽车轻量化使包括聚丙烯、聚氨 酯、聚氯乙烯、热固性复合材料、abs、尼龙和聚乙烯等在内的塑材市场得以迅速放大。近两年，车用塑料的最大品种——聚丙烯，每年以2．2％～2．8％的 速度加快增长。预计到2020年，发达国家汽车平均用塑料量将达到500kg／辆以上。

工程塑料凸显优势车用塑料进入快速发展期
工 程塑料(pa、pet、pom、pc和ppo)性能高又可代替金属材料，比通用塑料(pe、pp、pvc、abs等热塑性塑料)的强度与耐热性优异，主要 被应用于汽车内饰件、外装件、功能结构件上。工程塑料用于外装件可减轻汽车自重，这是降低汽车排放、提高燃烧效率最有效的措施之一。据调查，汽车自身质量 减轻10％，燃油消耗就能降低6％～8％。100kg的塑料在功能上等同200~300kg的金属部件，由此推论，汽车平均走15万km，便可节省 750l的燃油。在安全方面，工程塑料的抗击性不逊于金属，甚至高于金属。用可吸收冲击能量和震动能量的弹性体、发泡塑料制造仪表、座椅、头枕等制品，可 以减轻碰撞时对人体的伤害，提高汽车安全系数。结构件则多采用高强度工程塑料，如用塑料做燃油箱、发动机和底盘上的一些零件，以减轻质量、降低成本、简化 工艺。

随着工程塑料的优势越来越被汽车业界认识和接受，工程塑料在汽车中的应用近几年大幅增长。发达国家将汽车用塑 料量的多少作为衡量汽车设计和制造水平的一个重要标志。中国已经成为世界汽车生产和消费的大国，还要进一步发展成为世界汽车生产基地，就必然要快速发展包 括汽车塑料件在内的汽车零部件工业。同时，汽车材料逐步向轻量化和环保化方向发展。以塑代钢不仅能减轻车重，而且材料可回收再利用，进而节省制造过程中的 资源浪费，最终使汽车在环保节能和降低成本两个方面获得更多的突破，还有助于改善汽车的安全性、舒适度和设计的灵活性。

汽 车工业作为我国的支柱产业，目前发展迅速，而现在国内汽车行业对工程塑料的消费比例远远低于世界平均水平，应加大工程塑料在汽车工业中的应用一方面促进我 国工程塑料工业的发展，另一方面有利于促进汽车国产化进程。随着我国汽车工业国产化进程的日益加快，汽车工业将是未来工程塑料消费增长最快的领域之一。

从 世界范围来看，发达国家早在20世纪50年代就开始研究塑料在汽车上的应用，经过几十年的实践，已有很大的发展。目前全球汽车用塑料制品的市场规模为 454万t/a，其中美国为172万忱，欧洲为136万t/a。国外发达地区车用塑料占塑料总消耗量的7％～11％，新材料及新成型技术的出现，使得塑料 制品在汽车工业中的消费量日益增加，德国每辆汽车平均使用塑料制品近300kg，约占汽车材料消费总量的22％，是世界上采用汽车塑料零部件最多的国家： 日本每辆汽车平均使用塑料达100kg，约占汽车材料消费总量的7．5％。

工程塑料是当今塑料工业发展中增速最快的 材料。与通用塑料相比，工程塑料具有更优异的性能，目前国外汽车的内饰件已基本实现塑料化，塑料在汽车中的应用范围正在由内装件向外装件、车身和结构件扩 展。今后的重点发展方向是开发结构件、外装件用的增强塑料复合材料、高性能树脂材料与塑料，并对材料的可回收性予以高度关注。统计显示，全世界平均每辆汽 车的塑料用量在2000年就已达105kg，约占汽车总重量的8％～12％。而发达国家汽车的单车塑料平均使用量为120kg，占汽车总重量的 12％～20％。如奥迪a2型轿车，塑料件总重量已达220kg，占总用材的24．6％。目前，发达国家车用塑料已占塑料总消耗量的7％～8％，预计不久 将达到10％～11％。对于中国来说，塑料在汽车行业的应用尚处于初级阶段，如尼龙在汽车行业中的应用比例为国外的三分之二，聚碳酸酯为二分之一，聚甲醛 为三分之一，热塑性聚氨酯为五分之一，聚苯醚为三分之一。目前我国车用塑料量，经济型轿车每辆为50~60kg，轻中型货车为40~50kg，载重车 80kg；中高级轿车100~130kg，仅与国外的90年代水平相当。目前，塑料等非金属材料在国产车上的应用状况还比不上进口车。在欧洲，车用塑料的 重量占汽车自重的20％，平均每辆德国车使用塑料近300kg，占汽车总重量的22％。与国外相比，国产车的非金属材料用量仍然偏少。国产车的单车塑料平 均使用量为78kg，塑料用量仅占汽车自重的5％～10％。

据悉，国家发改委已制定相关政策，一是积极鼓励发展自主 品牌汽车，二是加速汽车零部件的国产化进程，三是限定了汽车的燃油消耗标准。加之由于近几年的原材料涨价，许多整车厂为了降低成本已放开了指定供应商的限 制，这些无疑给零配件生产厂和塑料原料供应商，提供了一个绝好的发展机遇。我国车用塑料进入快速发展期。

聚 酰胺俗称尼龙(nylon)，英文名称polyamide(简称pa)，尼龙是最重要的汽车工业用工程塑料。尼龙主要用于汽车发动机及周边部件，主要品种 是gfp：a6、gfpa66、增强阻燃pa6等产品。由于发动机周边部件主要是发热和振动部件，其部件所用材料大多数是玻纤增强尼龙。这是因为尼龙具有 较好的综合性能，用玻璃纤维改性后的尼龙，主要性能得到很大的提高，如强度、制品精度、尺寸稳定性等均有很大的提高。随着汽车的小型化、电子电气设备的高 性能化、机械设备轻量化的进程加快，对尼龙的需求将更高更大。特别是尼龙作为结构性材料，对其强度、耐热性、耐寒性等方面提出了很高的要求。尼龙的固有缺 点也是限制其应用的重要因素，特别是对于pa6、pa66两大品种来说，与pa46、pal2等品种比具有很强的价格优势，虽某些性能不能满足相关行业发 展的要求。因此，必须针对某一应用领域，通过改性，提高其某些性能，来扩大其应用领域。另外，尼龙的品种多，较易回收利用，价格相对便宜等，这些因素促成 尼龙成为发动机周边部件的理想选择材料。进气歧管是改性尼龙在汽车中最为典型的应用，德国宝马汽车公司，首先将以玻璃纤维增强尼龙为原料制造的进气歧管应 用在六汽缸发动机上；以后美国福特公司与杜邦公司合作，共同用玻璃纤维增强p：a66制造的进气歧管应用在v6发动机上，以后世界各大汽车公司纷纷跟进， 改性尼龙进气歧管得到广泛的应用。发动机盖，发动机装饰盖，汽缸头盖等部件一般都用改性尼龙作为首选材料，与金属材质相比，以汽缸头盖为例质量减轻 50％，成本降低30％。除了发动机部件外，汽车的其他受力部件也可使用增强尼龙，如机油滤清器，刮雨器，散热器格栅等。

汽 车零部件也是pa6工程塑料最大的消费市场，超过总消费量的三分之一。随着人们对汽车性能要求的不断提高和pa6工程塑料自身的发展，汽车用pa6正呈逐 年上升的趋势。汽车上可使用pa6(包括改性产品)制作的部件有空气滤清器、外壳、风扇、车轮罩、导流板、车内装饰、储水器材盖、线卡、各种车内电气接插 件等。pa6/abs具有密度低，流动性好的特点，并有良好的噪声阻尼性和良好的耐热性、耐化学性和机械性能，可用於汽车内饰件；玻纤增强pa／abs可 替代abs做汽车排风格栅，并有可能成为汽车排空气和除霜器护栅及车门组件，以及用於摩托车档板的制作。现在pa9t也已在日本汽车工业上应用，如动力换 向装置(齿轮结构)、滚动轴承架。pa9t耐燃油性强，适用於做汽车燃油系统部件。此外还可用於制造中间冷却器罐、发动机支架和要求低摩擦系数的滑动部 件。

受金融危机的冲击，全球pa66市场出现了萎缩，几大尼龙生产商也进行了业务剥离和整合，有几家厂甚至已经停 产。因此，国际pa66的来源相当有限，只有屈指可数的五六家企业。目前，中国的pa66消费量和进口量在全球名列前茅，中国政府的反倾销措施可能导致中 国国内市场pa66产品价格上涨。目前，国外公司在中国市场销售的同一种pa66产品价格要比在欧洲的价格高7％左右。目前pa66的应用已由主要做轮胎 帘子布发展到汽车零部件、电力和电子器件领域。现在德国生产的一部普通轿车，其机械部件所用pa66注塑件的重量达到13kg。这一数据还在增长，预计今 后几年工程塑料产品用于汽车制造领域的增长率在20％左右。中国目前80％的pa66还是用于生产轮胎帘子布，未来市场不可限量。

中 国一汽已经建立了pa66进气歧管的加工生产线，二汽也在筹建。随着汽车行业的技术进步，其他汽车厂也会相继采用pa66进气歧管。这样，pa66产品在 汽车行业的使用量会有一个较大的增幅。除pa66外，随着中国汽车工业的发展，一些长炭链尼龙，如pa11、pa12的用量也在逐年增多，每年已超过 3000t。这些产品还需依靠进口。

聚 酯是由二元醇(或多元醇)和二元酸(或多元酸)缩聚而成的高分子化合物的总称。包括聚酯树脂、聚酯纤维、聚酯酸胶等。聚酯属于高分子化合物，是石油化工的 基础原材料，以精对苯二甲酸(pta)和乙二醇(eg)为原料，经过酯化和缩聚工序而成。聚酯70％用于纺织纤维切片，用作纺制各种规格的涤纶短纤维，是 供给涤纶纤维企业加工纤维及相关产品的原料，涤纶作为化纤中产量最大的品种，占据着化纤行业近80％的市场份额，也用于轮胎帘子布等领域。因此聚酯系列的 市场变化和发展趋势是化纤行业关注的重点。聚酯广泛应用于包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域，其中包装是聚酯最大的化纤应用市场，同时也是 pet增长最快的领域。可以说聚酯切片是连接石化产品和多个行业产品的一个重要中间产品。

在汽车制造领域，pbt广 泛地用于生产保险杠、化油器组件、挡泥板、扰流板、火花塞端子板、供油系统零件、仪表盘、汽车点火器、加速器及离合器踏板等部件。pbt与增强pa、 pc、pom在汽车制造业中的竞争十分激烈，pa易吸水，pc的耐热性不及pbt；在汽车用途接管方面，由于pbt的抗吸水性优于pa，将会逐渐取代 pa。在相对湿度较高、十分潮湿的情况下，由于潮湿易引起塑性降低，电器节点处容易引起腐蚀，常可使用改性pbt。在80℃、90％相对湿度下，pbt仍 能正常使用，并且效果很好。

pbt加工性能和绝缘性能较好。pbt玻璃化温度低，加工周期短。pc／pbt、 pbt／abs等主要用於汽车内饰件。此外，由於pbt对汽油、发动机油的耐受性好，pbt也用於汽车发动机系统配件材料的生产。ge公司的pbt／pc 合金，商品名为xenoy1731，在高级轿车中应用最为广泛；它的耐热性好，耐应力开裂，耐磨、耐化学腐蚀性，低温冲击强度高，易加工和涂饰性好，主要 应用于高档轿车保险杠，车底板，面板等。

聚氨酯材料因其优越的物理性能被广泛应用于消音海绵、吸音海绵、隔音海绵生 产。同时聚氨酯海绵高消音能力被应用于：车辆建造、汽车(重型机械)工业、轨道车辆、航天应用、工厂建筑消音及楼宇消音保温工程、产品包装及衬垫、发电机 组消音、空调、声学试验室、音乐录音棚、音箱、试音室、测绘室、ktv房、星级宾馆等行业与场所。目前车辆的座椅多用聚氨酯泡沫材料制，聚氨酯隔音海绵技 术被大量用于汽车内饰生产，而中国汽车行业产销两旺，将进一步带动聚氨酯隔音海绵需求的增长，车用聚氨酯隔音海绵也将成为聚氨酯海绵需求增长亮点。

我国是聚酯生产大国，年产量超过2000万t，主要用于纺织行业，诸如服用纤维和工业长丝等。进入新世纪来，纺织市场出现供大于求，加上国际原油价格连续上扬，造成聚酯行业竞争激烈，产品竞相压价，由此造成一些聚酯切片生产企业和下游企业处于微利或亏损边缘。

在 国外，聚酯应用领域不断扩大。早在上世纪90年代后期，欧美一些企业生产高模量低收缩(hmls)的聚酯工业丝，作为子午线轮胎的重要骨架材料，部分替代 钢丝，使子午线轮胎轻量化，更具高速性、安全性和乘坐舒适性。在普通聚酯中加入纳米材料后，聚酯分子结构发生了变化，使材料性质得到“升华”：一是具有优 良热学性能，其热结晶温度比常规pet高出40℃以上，提高了加工品的耐热温度：二是具有良好的结晶行为，与常规pet相比，结晶度和结晶速率均有很大提 高，显示出更高的强度和模量；三是用改性聚酯生产的工业丝、织物等制品的干热收缩率很低，保持了尺寸稳定性；还具有良好的气体阻隔性和一定的阻燃、抗紫外 线效果。

聚 甲醛树脂是高度结晶的聚合物，具有类似金属的硬度、强度和刚性，聚甲醛是一种性能优良的工程塑料，在国外有“夺钢”、“超钢”之称，又称聚氧亚甲基，英文 缩写为pom。通常甲醛聚合所得之聚合物，聚合度不高，且易受热解聚。聚甲醛是一种没有侧链，高密度，高结晶性的线性聚合物，具有优异的综合性能。聚甲醛 是一种表面光滑，有光泽的硬而致密的材料，淡黄或白色，可在．40～100℃温度范围内长期使用。它的耐磨性和自润滑性也比绝大多数工程塑料优越，又有良 好的耐油，耐过氧化物性能。很不耐酸，不耐强碱和不耐月光紫外线的辐射。聚甲醛的拉伸强度达70mpa，吸水性小，尺寸稳定，有光泽，这些性能都比尼龙 好，聚甲醛为高度结晶的树脂，在热塑性树脂中是最坚韧的。具抗热强度，弯曲强度，耐疲劳性强度均高，耐磨性和电性能优良。稳定化处理后可耐热到230℃。 多聚甲醛可在170～200℃的温度下加工，如注射、挤出、吹塑等。主要用作工程塑料，用于汽车、机械部件等。聚甲醛在很宽的温度和湿度条件下都具有很好 的自润滑性、良好的耐疲劳性、低磨擦系数，因此，聚甲醛主要用於定性要求比较严格的滑动和滚动机械部件上，包括齿轮、凸轮、轴承、横杆、滑轮、扣链轮和轴 衬等，与金属和尼龙相比，聚甲醛具有很低的磨擦系数，是很好的轴承材料。pom具有类似金属的硬度、强度和钢性，在很宽的温度和湿度范围内都具有很好的自 润滑性、良好的耐疲劳性，并富于弹性，此外它还有较好的耐化学品性。pom以低于其他许多工程颦料的成本，正在替代～些传统上被金属所占领的市场，如替代 锌、黄铜、铝和钢制作许多部件，自问世以来，pom已经广泛应用于电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域。在很多新领域的应用，如医疗 技术、运动器械等方面，pom也表现出较好的增长态势。

汽车行业是pom最大的潜在市场。pom质轻、加工成型简 便、生产成本低廉、材料性能与金属相近。改性pom的耐磨系数很低、刚性很强；非常适合制造汽车用的汽车泵、汽化器部件、输油管、动力阀、万向节轴承、曲 柄、把手、仪表板、汽车窗升降机装置、电开关、安全带扣等。制造轴套、齿轮、滑块等耐磨零件是改性pom的强项，这些部件对金属磨耗小，减少了润滑油用 量，增强了部件的使用寿命；因此可以广泛替代铜、锌等金属生产轴承、齿轮、拉杆等。pom生产的汽车部件质轻、噪声低、成型装配简便，因此在汽车制造业获 得越来越广泛的应用。

聚 碳酸酯(pc)是一种无味、无臭、无毒、透明的无定形热塑性材料，是分子链中含有碳酸酯基的高分子化合物的总称，包括有脂肪族、脂环族、芳香族及脂肪族一 芳香族类聚碳酸酯，其中仅双酚a型芳香族聚碳酸酯获工业化生产。由于pc结构中包含了柔性的碳酸酯链与刚性的苯环，因此具有突出的抗冲击性能、耐蠕变性 能，具有较高的抗张强度、抗弯强度、伸长率、刚性，并有较好的耐热性和耐寒性，可在-100~140℃温度内使用，电性能优良，吸水率低，透光性好，可见 光的透过率可达90％左右。pc还可与其它聚合物共混形成合金，性能可进一步改善。

聚碳酸酯pc无色透明，耐热，抗 冲击，阻燃bi级，在普通使用温度内都有良好的机械性能。同性能接近的聚甲基丙烯酸甲酯相比，聚碳酸酯的耐冲击性能好，折射率高，加工性能好，需要添加阻 剂才能符合ul94v-0级。但是聚甲基丙烯酸甲酯相对聚碳酸酯价格较低，并可通过本体聚合的方法生产大型的器件。随着聚碳酸酯生产规模的日益扩大，聚碳 酸酯同聚甲基丙烯酸甲酯之间的价格差异在日益缩小。

pc在汽车上也有广泛应用。pc的高透明性使之成为车灯罩的主要生产材 料。硅橡胶／pc也可以用做汽车保险杠。而pc的另外一大用途是以合金的形式充当汽车内饰材料。pc／abs外观好，容易着色，广泛用於汽车内饰件如仪表 板等。改性pc由于具有高机械性能和良好的外观，在汽车上主要用于外装件和内装件，用途最为广泛的是pc／abs合金和pc／pbt合金。

pc 的三大应用领域是玻璃装配业、汽车工业和电子、电器工业，其次还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备、医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。 pc可用作门窗玻璃，pc层压板广泛用于银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗，用于飞机舱罩，照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。pc板可做各种标牌， 如汽油泵表盘、汽车仪表板、货栈及露天商业标牌、点式滑动指示器，pc树脂用于汽车照相系统，仪表盘系统和内装饰系统，用作前灯罩，带加强筋汽车前后档 板，反光镜框，门框套、操作杆护套、阻流板、pc被应用用作接线盒、插座、插头及套管、垫片、电视转换装置，电话线路支架下通讯电缆的连接件，电闸盒、电 话总机、配电盘元件，继电器外壳，pc可做低载荷零件，用于各种齿轮、蜗轮、轴套、导规。

聚 苯醚ppo无毒、透明、相对密度小，具有优良的机械强度、耐应力松弛、抗蠕变性、耐热性、耐水性、耐水蒸汽性、尺寸稳定性。在很宽温度、频率范围内电性能 好，不水解、成型收缩率小，难燃有自熄性，耐无机酸、碱、耐芳香烃、卤代烃、油类等性能差，易溶胀或应力开裂，主要缺点是熔融流动性差，加工成型困难，实 际应用大部分为mppo(ppo共混物或合金)，如用ps改性ppo，可大大改善加工性能，改进耐应力开裂性和冲击性能，降低成本，只是耐热性和光泽略有 降低。改性聚合物有ps(包括hips)、pa、ptfe、pbt、pps和各种弹性体，聚硅氧烷，ps改性ppo历史长，产品量大，mppo是用量最大 的通用工程塑料合金品种。比较大的mppo品种有ppo／ps、ppo／pa／弹性体和ppo／pbt／弹性体合金。ppo和mppo可以采用注塑、挤 出、吹塑、模压、发泡和电镀、真空镀膜、印刷机加工等各种加工方法，因熔体粘度大，加工温度较高。

改性聚苯醚ppo 在汽车上主要用做对耐热性、阻燃性、电性能、冲击性能、尺寸稳定性、机械强度要求较高的零部件；还有一些薄壁的复杂硬质结构件，如仪表盘骨架等。如pp、 o／ps合金适用于潮湿、有负荷和对电绝缘要求高、尺寸稳定性好的场合，适合制造汽车轮罩、前灯玻璃嵌槽、尾灯壳等零部件，也适合制造连接盒、保险丝盒、 断路开关外壳等汽车电气元件。ppo／pa合金由于具有优良的力学性能、尺寸稳定性、耐油性、电绝缘性、抗冲击性。可用于制作汽车外部件，如大型挡板、缓 冲垫、后阻流板等。ppo／pbt合金的热变形温度高，对水分敏感度小，是制造汽车外板的理想材料。ge公司推出的热固性ppo，具有高强、高韧性和良好 的电性能，吸湿小，可用做汽车阀罩、燃油箱导电板、变压器和风力发动机叶片等。而ppo／ps合金加工性良好，可用做流体加工部件、汽车机罩下部件和电子 接插件。

ppo和mppo主要用于电子电器、汽车、家用电器、办公室设备和工业机械等方面，利用mppo耐热性、耐 冲击性、尺寸稳定性、耐擦伤、耐剥落、可涂性和电气性能，用于做汽车仪表板、散热器格子、扬声器格栅、控制台、保险盒、继电器箱、连接器、轮罩；电子电器 工业上广泛用于制造连接器、线圈绕线轴、开关继电器、调谐设备、大型电子显示器、可变电容器、蓄电池配件、话筒等零部件。家用电器上用于电视机、摄影机、 录像带、录音机、空调机、加温器、电饭煲等零部件。可作复印机、计算机系统，打印机、传真机等外装件和组件。另外可做水泵、鼓风机的外壳和零部件、无声齿 轮、管道、阀体、外科手术器具、消毒器等医疗器具零部件。大型吹塑成型可做汽车大型部件如阻流板、保险杠、低发泡成型适宜制作高刚性、尺寸稳定性、优良吸 音性、内部结构复杂的大型制品，如各种机器外壳、底座、内部支架，设计自由度大，制品轻量化。

汽车工业是发达国家工 程塑料应用最为广泛、使用量最大的工业门类，也是中国工程塑料最有发展潜力的领域之一。每辆汽塑料的用量是衡量汽车生产技术水平的标志之一。随着社会及科 技的发展，人们对汽车提出了更高的要求：轻型、节能、美观、安全、环保等。而塑料制品由于具有良好的性能、低廉的价格、简单的加工工艺，在汽车工业中扮演 着愈来愈重要的角色。在汽车工业领域大量使用塑料制品，以代替各种昂贵的有色金属和合金材料，不仅提高了汽车造型的美观与设计的灵活性，降低了零部件加 工、装配与维修的费用，而且还可以降低汽车的能耗。当前，汽车工业领域已开始大量使用塑料，用以代替各种有色金属和合金钢材，这是汽车工业提高汽车造型美 观和设计灵活性、降低零部件加工、装配和维修费用的有效途径。车用塑料的使用已成为衡量汽车工业发展水平的标志之一。为了适应节能和环保的要求，世界上一 些大型车商，比如：通用、福特、大众、丰田、本田、沃尔沃等，都拟定了开发塑料汽车的计划。拜耳聚合物公司在2008年将扩大生产适用车身材料的工程塑料 混合物，这种塑料在遭受撞击、恶劣气候及长期适用后，仍然能保持原有形状不变。车用工程塑料在内饰外件、结构功能件的应用日趋广泛，传统的金属材料和普通 塑料将逐渐被取代。随着汽车对安全、高速、节能、舒适、美观等要求的日益提高，对塑料件的要求也不断提高，塑料的开发进程也将不断加快。