工程塑料在汽車中的應用

1、1上海杰事杰新材料股份有限公司上海杰事杰新材料股份有限公司 汽車用工程塑料介紹汽車用工程塑料介紹工程塑料研究所所長工程塑料研究所所長 李小俊博士李小俊博士2匯報內(nèi)容匯報內(nèi)容1、汽車技術發(fā)展趨勢2、汽車輕量化3、工程塑料在汽車中的應用4、我國汽車塑料應用存在的問題與對策31.1 當前汽車的主要發(fā)展趨勢當前汽車的主要發(fā)展趨勢舒適舒適清潔能源化可回收個性化1、汽車技術發(fā)展趨勢、汽車技術發(fā)展趨勢4清潔能源化輕量化電子信息化多品種、少批量1、汽車技術發(fā)展趨勢、汽車技術發(fā)展趨勢5安全化安全化輕量化輕量化舒適化舒適化潔凈化潔凈化1、汽車技術發(fā)展趨勢、汽車技術發(fā)展趨勢61 1、汽車工業(yè)的發(fā)展帶來的問題、汽車工

2、業(yè)的發(fā)展帶來的問題 2003年，我國石油進口9100萬噸，石油進口量已超過消費總量的30%，能源問題已成為關系到國家戰(zhàn)略安全的問題。 汽車已成為大氣污染的重要根源之一。汽車排放已占大氣污染的30-60%。 轎車產(chǎn)量轎車產(chǎn)量汽車總產(chǎn)量汽車總產(chǎn)量2、汽車輕量化、汽車輕量化7 國外研究證實，在新能源汽車技術尚未突破的今天，輕量化國外研究證實，在新能源汽車技術尚未突破的今天，輕量化 是當前汽車節(jié)能、減少污染的最有效途徑是當前汽車節(jié)能、減少污染的最有效途徑實現(xiàn)節(jié)能減少排放實現(xiàn)環(huán)保目標2、汽車輕量化、汽車輕量化82000/20102000/2010610 kg 610 kg 鋼板鋼板/ / 鑄鐵鑄鐵138

3、 kg 138 kg 鋁合金鋁合金 23 kg 23 kg 鎂合金鎂合金 40 kg 40 kg 其他非鐵金屬其他非鐵金屬178 kg 178 kg 塑料塑料 58 kg 58 kg 彈性材料彈性材料104 kg 104 kg 其他材料其他材料-10-10 % %+36 %+36 %+300 %+300 %+13 %+13 %+19 %+19 % +6 % +6 %-17 %-17 %中檔轎車重量的變化中檔轎車重量的變化19701.100 kg1.100 kg20001.400 kg1.400 kg20101.150 kg1.150 kg9 未來輕量化目標整車降重未來輕量化目標整車降重50%美

4、國、歐洲和日本等國家通過多年的研究，對轎車工業(yè)提出了2010年達到100公里3升油耗的目標，實現(xiàn)這個目標需要改進發(fā)動機的燃料燃燒技術和減輕50%的汽車重量。 2、汽車輕量化、汽車輕量化10上汽（集團）總公司汽車工程研究院2、汽車輕量化技術、汽車輕量化技術113、工程塑料在汽車中的應用、工程塑料在汽車中的應用12轎車工程塑料平均用量增長情況13Materials used in European Automotive Production 2000 14 轎車塑料用量占整車重量的轎車塑料用量占整車重量的10% 應用部位遍及全車應用部位遍及全車國外轎車工程塑料應用現(xiàn)狀1516車身塑料應用概念車身塑

5、料應用概念17批量生產(chǎn)階段（或者成為商品車）塑料應用情況如下：批量生產(chǎn)階段（或者成為商品車）塑料應用情況如下：1）高級全塑跑車骨架結構件采用碳纖增強塑料 美國GM公司的“Ultralite”，采用碳纖增強塑 料車身，僅車身材料成本為1.3萬美元外覆蓋件采用玻纖增強塑料 全塑車身均用于高檔的全塑車身均用于高檔的Sports Car2）混合概念全塑車CCV (Composite Concept Vehicle)Chrysler公司Ticona 車身采用玻纖增強熱塑性聚酯注射成型，注射成型，設備昂貴（8800噸注射機） 用于大批量生產(chǎn)的CCV3）普通高級乘用車 如Saturn、雷諾 Avantime

6、骨架結構件采用金屬件，外覆蓋件采用塑料件18一般車身普遍采用纖維增強塑料材料；一般車身普遍采用纖維增強塑料材料；按照塑料性質來分，用于車身的塑料分為：按照塑料性質來分，用于車身的塑料分為：熱塑性纖維增強塑料（熱塑性纖維增強塑料（FRTP）如玻纖增強）如玻纖增強PET，GMT.熱固性纖維增強塑料（熱固性纖維增強塑料（FRP） 如手糊玻璃鋼、如手糊玻璃鋼、RTM、SMC按照纖維又可分為按照纖維又可分為2類類碳纖增強塑料碳纖增強塑料 超高強度超高強度(比鋼高比鋼高)材料材料 價格昂貴價格昂貴 1122 美元美元/Kg ( 鋼材價格為鋼材價格為: 0.70.8美元美元/Kg)玻纖增強塑料玻纖增強塑料

7、普通增強材料普通增強材料 價格為價格為: 1.74.4 美元美元/Kg19 1、手糊玻璃鋼、手糊玻璃鋼 2、噴射成型、噴射成型 3、傳遞模塑成型（、傳遞模塑成型（RTM） 不飽和聚酯不飽和聚酯 + +玻纖（碳纖）類玻纖（碳纖）類 4、片狀模塑壓制成型（、片狀模塑壓制成型（SMC） 5、團狀模塑注射成型（、團狀模塑注射成型（BMC） 6、長玻纖增強注射成型（、長玻纖增強注射成型（ZMC） 纖維增強熱纖維增強熱 固性塑料固性塑料 （FRP） 聚氨酯類聚氨酯類+ +玻纖類玻纖類 玻纖增強反應注射成型（玻纖增強反應注射成型（R-RIM） 車身外裝件車身外裝件 壓制成型壓制成型 GMT 熱成型熱成型 熱

8、塑性片熱塑性片材材 玻纖增強玻纖增強 PET 纖維增強熱纖維增強熱 塑性塑料塑性塑料 注射成型注射成型 PBT/PC * 圖 1 車身塑料外板件的材料工藝技術 20表表1 主要用于車身外板件的塑料材料工藝特點主要用于車身外板件的塑料材料工藝特點 21 BMW M3 系列采用系列采用CFRP部件部件The M3 CSLs front air dam and rear diffuser is painted carbon fibre with some areas left unpainted to reveal the presence of the composite, while the d

9、oors and side sills and centre dash console are also carbon-fibre reinforced plastic. The cylinder head covers are also crafted form carbon-fibre. BMW CFRP 側圍骨架22232425The Paradigm : thermoformed body made of coextruded acrylic styrene acrylonitrile and ABS sheet , weigh less than 1,800 pounds (comp

10、ared to about 3,800 pounds for a similar-sized, steel-shelled car). 26272829Benz公司 Smart City-Cou30Benz公司 Smart City-Cou全金屬骨架全金屬骨架31Smart 塑料車身外板件塑料車身外板件3233 1 1）車身輕量化，（部件重量可減輕）車身輕量化，（部件重量可減輕202030 %30 %），油耗下降、降低排放；），油耗下降、降低排放；2 2）抗沖擊性好）抗沖擊性好, ,低沖擊或石擊下不變形，使用維修費降低；低沖擊或石擊下不變形，使用維修費降低；3 3）造型設計自由度大，適合復雜曲

11、面設計；）造型設計自由度大，適合復雜曲面設計；4 4）抗腐蝕性好，可免除外板件磷化處理等防腐作業(yè)；）抗腐蝕性好，可免除外板件磷化處理等防腐作業(yè)；5 5）小批量（）小批量（5 5萬輛萬輛/ /年以下）時模具投入小，生產(chǎn)成本低，適合于多品種、年以下）時模具投入小，生產(chǎn)成本低，適合于多品種、少批量生產(chǎn)；少批量生產(chǎn)；6 6）可減少零部件數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。）可減少零部件數(shù)量，降低生產(chǎn)成本。343、工程塑料在汽車中的應用、工程塑料在汽車中的應用3536中高檔車經(jīng)濟型車經(jīng)濟型車軟質、聚氨酯反應發(fā)泡成型軟質、聚氨酯反應發(fā)泡成型硬質、改性聚丙烯注射成型硬質、改性聚丙烯注射成型桑2000聚氯乙烯聚氯乙烯-ABS

12、表皮表皮/聚氨酯泡沫聚氨酯泡沫/ABS注射骨架注射骨架賽歐改性聚丙烯改性聚丙烯儀表板系統(tǒng)儀表板系統(tǒng)37 1 1）硬質儀表板材料統(tǒng)一化，便于回收；）硬質儀表板材料統(tǒng)一化，便于回收；2 2）軟質表皮、泡沫）軟質表皮、泡沫PPPP化（化（TPOTPO表皮、表皮、PPPP交聯(lián)泡沫）；交聯(lián)泡沫）；3 3）模塊化設計儀表板，骨架高強度；）模塊化設計儀表板，骨架高強度；4 4）內(nèi)飾氣味性要求嚴格，采用環(huán)保、無毒、抗菌塑料；）內(nèi)飾氣味性要求嚴格，采用環(huán)保、無毒、抗菌塑料；5 5）模內(nèi)裝飾、低壓成型；）模內(nèi)裝飾、低壓成型； 6 6）采用高強度塑料、薄壁化，實現(xiàn)輕量化；）采用高強度塑料、薄壁化，實現(xiàn)輕量化； 7

13、7）采用蜂窩狀材料，提高剛性，降低重量。）采用蜂窩狀材料，提高剛性，降低重量。3839Heres an example of a complex glass-reinforced nylon 66 active manifold plastic intake system for a V6 engine. with DuPont Zytel 70G35HSL. the largest vibration-welded plastic intake Ford 5.4-liter SOHC Triton V8 engine (used for F-Series, Econoline, Expedi

14、tion, and Excursion applications PA 66 nylon resin 16.3-kg of Zytel 40413、工程塑料在汽車中的應用、工程塑料在汽車中的應用4243444.1 存在的問題存在的問題l 汽車塑料應用技術與國外存在較大差距；汽車塑料應用技術與國外存在較大差距；l 重材料研發(fā)，輕工藝研發(fā)；重材料研發(fā)，輕工藝研發(fā)；l 新材料研究與應用技術研究脫節(jié)；新材料研究與應用技術研究脫節(jié)；l 改性料規(guī)模小，無自身原材料供應；改性料規(guī)模小，無自身原材料供應；l 無行業(yè)規(guī)范；無行業(yè)規(guī)范； l 主機廠家缺乏材料應用研發(fā)能力，材料廠家缺乏主機廠家缺乏材料應用研發(fā)能力，

15、材料廠家缺乏 產(chǎn)品開發(fā)能力。產(chǎn)品開發(fā)能力。454.1、目前國內(nèi)汽車新材料研發(fā)中存在的問題 2）重視材料本身的研究，輕配套加工技術的研究 由于我國目前的科研體制，新材料研究主要集中在材料科研院所和大學，加之科研經(jīng)費的缺乏，在汽車新材料研究方面，在新材料配方方面的投入較大，而在與新材料應用相匹配的加工成型技術以及應用試驗等方面的科研投入不足，許多新材料的科研成果難以產(chǎn)業(yè)化，限制了新材料在汽車中的實際應用。因此經(jīng)常出現(xiàn)新材料通過鑒定的很多、而產(chǎn)業(yè)化并得到廣泛應用的較少的現(xiàn)象。 464.1 、目前國內(nèi)汽車新材料研發(fā)中存在的問題 3）材料開發(fā)與應用開發(fā)脫節(jié) 由于目前國內(nèi)企業(yè)尚未成為應用開發(fā)研究的主體，部

16、分企業(yè)認為新材料的研發(fā)僅僅是材料科研單位與大學的事情，不重視新材料的應用技術研究，使得材料開發(fā)與應用技術研究脫節(jié)，制約了新材料的應用。 474.1 、目前國內(nèi)汽車新材料研發(fā)中存在的問題 6）缺乏新材料的應用設計技術 新材料的應用技術包括三個方面，既材料、結構設計、成型工藝。三者密不可分，相互依存。由于目前在國內(nèi)汽車高分子材料應用方面嚴重存在做材料開發(fā)的不懂汽車具體要求，也不懂得汽車產(chǎn)品的設計，搞汽車設計的不懂得高分子材料的結構工藝特點，在產(chǎn)品設計方面難以發(fā)揮新材料的特點。 48 缺乏設計技術缺乏對塑料車身部件設計技術的正確理解4.1 、目前國內(nèi)汽車新材料研發(fā)中存在的問題 49塑料產(chǎn)品開發(fā)的三個環(huán)節(jié)塑料產(chǎn)品開發(fā)的三個環(huán)節(jié)50國內(nèi)外塑料應用開發(fā)上的區(qū)別與差距國內(nèi)外塑料應用開發(fā)上的區(qū)別與差距實現(xiàn)了產(chǎn)品設計、材料開發(fā)、生產(chǎn)工藝有機結合產(chǎn)品設計、材料開發(fā)、生產(chǎn)工藝三者相對孤立51國外汽車非金屬材料零部件產(chǎn)品開發(fā)能力配置汽車公司研發(fā)中心整車發(fā)動機底盤車身材料工程化學公司研發(fā)中心汽車應用研究提供完整提供完整解決方案解決方案52 國外汽車非金屬材料零部件產(chǎn)品開發(fā)能力配置BMW公司汽車塑料件設計研究部TOYOTA材料工程研究部主機廠53國外汽車非金屬零部件產(chǎn)品開發(fā)能力配置GE塑料汽車塑料應用設計研究部BAYER汽車材料應用研究部化學公司54國內(nèi)汽車非金屬零部件產(chǎn)品開發(fā)能力配置汽車公司研發(fā)中