汽車塑料燃油箱的現(xiàn)狀

1、汽車塑料燃油箱的現(xiàn)狀 早先的汽車燃油箱大都是金屬燃油箱。金屬燃油箱的優(yōu)點是體積較大，加一次油可以連續(xù)使用多日。盡管如此，由于金屬燃油箱在環(huán)保、安全性能等方面存在著很多缺陷，由此而導(dǎo)致了塑料燃油箱的誕生。世界上第一只汽車塑料燃油箱是由德國Volkswagen汽車公司、BASF公司和Kautex公司于20世紀(jì)60年代聯(lián)合研究開發(fā)而成的，并在Porsche跑車上得到了成功的應(yīng)用。到2001年為止，全世界塑料燃油箱的產(chǎn)量大約是3000萬只左右。 塑料燃油箱通常包括單層和多層結(jié)構(gòu)，目前最常見的多層燃油箱一般為六層。 在環(huán)保要求越來越嚴(yán)格的今天，對燃油箱的抗燃油滲漏性能提出了越來越高的要求。例如，EURO

2、I標(biāo)準(zhǔn)要求整車燃油箱總成的燃油滲漏20g/24h；EUROII標(biāo)準(zhǔn)要求整車燃油箱總成的燃油滲漏2g/24h；EUROIII標(biāo)準(zhǔn)則要求整車燃油箱總成的燃油滲漏0.2g/24h。眾所周知，燃油系統(tǒng)是整車污染排放中HC化合物的主要來源之一。研究表明，在整車HC化合物的排放量中，約有45%來自于燃油系統(tǒng)和曲軸箱，所以提高塑料燃油箱的防滲透性能就成為整車尾氣排放達標(biāo)的最直接、最有效和最重要的途徑。為了降低整車燃油系統(tǒng)的滲透量,必須提高油箱的抗燃油滲漏性能，所以需要對單層油箱的表面進行處理。對單層油箱的表面進行處理的方式通常是，油箱經(jīng)吹塑成型后，在其壁面進行表面處理。處理方法有三種：第一種為環(huán)氧噴涂法，此

3、方法較為落后，效果也很差，現(xiàn)在已經(jīng)被淘汰；第二種為磺化（SO3氣體）處理法，該工藝比較成熟，到目前為止，美國、日本等國家仍在使用這種方法；第三種為氟化（F2）處理法，該方法可分為兩種，一種為線內(nèi)氟化，就是在燃油箱的吹塑過程中，在油箱內(nèi)加入含1%氟氣的氮氣，使其內(nèi)外層形成防燃油滲透的含氟層。另一種為線外氟化，就是在燃油箱吹塑成型之后，再把油箱放到氟化爐里，通入含氟的氮氣進行氟化。氟化的基本原理是，由氟原子取代聚合物鏈上的氫而在容器的表面發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而使極性、內(nèi)聚能、密度和表面張力發(fā)生變化。由于這種變化僅發(fā)生在燃油箱的表面（深度為50100A），所以對燃油箱本身的張力和沖力強度沒有任何影響。經(jīng)

4、氟化處理后，燃油箱的抗燃油滲透性有了明顯的提高，其燃油滲漏可由16g/24h降到0.5g/24h。目前，氟化工藝在經(jīng)濟發(fā)達的美國和歐洲已得到了迅速發(fā)展和廣泛應(yīng)用，世界上許多汽車制造廠家生產(chǎn)的汽車所配套的燃油箱都使用的是氟化燃油箱，比如大眾、奧迪、寶馬和五十鈴等。目前，揚州YAPP也配備了兩臺與世界技術(shù)同步的氟化設(shè)備，一臺為德國MESSER公司制造的設(shè)備，另一臺為美國AP公司制造的設(shè)備。目前常用的多層燃油箱一般為六層，其結(jié)構(gòu)是：從外到內(nèi)分為新料層、回料層、粘結(jié)層、阻隔層、粘結(jié)層、新料層。由于多層燃油箱有阻隔層，所以其抗燃油滲透能力更強，是當(dāng)前世界上最環(huán)保的燃油箱。在中國，目前只有揚州YAPP、長

5、春KAUTEX等少數(shù)幾家企業(yè)擁有生產(chǎn)六層汽車燃油箱的多層共擠設(shè)備和技術(shù)。目前長安福特的蒙迪歐、上海大眾的POLO、通用的GL8等汽車已使用了多層塑料燃油箱。當(dāng)然，隨著燃油箱抗燃油滲透性能的提高，促使整個燃油系統(tǒng)的其他部分，例如注油管、回油管等的抗燃油滲透性以及對焊接件與燃油箱的箱體焊接的要求也都相應(yīng)提高。塑料燃油箱具有多方面的優(yōu)點：重量輕。通常，鐵油箱的壁厚至少為1.2mm，塑料油箱的平均壁厚為4mm。由于鐵的密度為7.8,再加上鐵油箱外表面要做防銹處理，從而使其密度可達到8，而HDPE塑料材料的密度為0.95左右，因此一只同等容積的鐵油箱比塑料油箱重2.5倍。防腐能力強。由于塑料具有很強的耐

6、化學(xué)腐蝕能力，因此塑料油箱不會因腐蝕而產(chǎn)生一些雜質(zhì)，從而不會導(dǎo)致雜質(zhì)通過供油系統(tǒng)進入發(fā)動機而導(dǎo)致發(fā)動機的損傷，降低其使用壽命。造型隨意。隨著汽車配置的越來越多，為了充分利用空間，現(xiàn)代汽車的外型設(shè)計變得越來越緊湊。與金屬燃油箱不同的是，塑料燃油箱通常是采用一次吹塑成型的方式，可以成型出形狀復(fù)雜的異形產(chǎn)品，因此有利于在汽車總體布置已經(jīng)確定的情況下，根據(jù)現(xiàn)有的底盤剩余空間來成型出適合的燃油箱形狀，并盡可能地增大燃油箱的容積，這是金屬燃油箱無法比擬的。由于塑料燃油箱的材料是高分子聚合物，其化學(xué)性能比較穩(wěn)定，因此塑料燃油箱具有較長的使用壽命。安全性高，不會因熱膨脹而爆炸。目前，大多數(shù)的塑料燃油箱都是采用

7、高分子量的聚乙烯材料制造而成。這種材料的熱傳導(dǎo)性很低，僅為金屬的1%。同時，高分子量聚乙烯具有良好的彈性和剛性，在-40和+90的情況下仍可保持良好的機械性能，經(jīng)撞擊后能自行回彈而不會產(chǎn)生永久變形，同時在磨擦或撞擊過程中不會產(chǎn)生電火花而引起爆炸事故，即使汽車不慎著火，也不會因塑料燃油箱受熱膨脹而發(fā)生爆炸，因此塑料燃油箱具有很高的安全性。生產(chǎn)成本低，加工工藝簡單，不論多復(fù)雜的產(chǎn)品造型都可一次成型，并且報廢的產(chǎn)品經(jīng)粉碎后材料可以循環(huán)使用。正是由于塑料燃油箱具有不同于金屬燃油箱的諸多優(yōu)點，使得塑料燃油箱替代金屬燃油箱、多層燃油箱替代單層燃油箱成為目前汽車工業(yè)發(fā)展的主流方向。最近，阿托菲納公司已與汽車

8、業(yè)的吹塑廠商TIAutomotive合作，專為汽車燃油箱開發(fā)出了一種新的多層結(jié)構(gòu)材料，用這種多層結(jié)構(gòu)的材料生產(chǎn)出的燃油箱符合加利福尼亞州嚴(yán)格的“部分零污染車輛（PZEV）”法規(guī)。目前，TIAutomotive公司已經(jīng)利用這一材料來開發(fā)PermablockAS6塑料油箱并取得了專利，這種油箱是該類產(chǎn)品中第一個符合PZEV法規(guī)要求的。據(jù)介紹，這種新的六層結(jié)構(gòu)材料包括Finathene高密度聚乙烯、一個回收層、樹脂粘接層、索阿諾爾（Soarnol）乙烯醇共聚物（EVOH）以及Orgalloy聚酰胺合金。在該結(jié)構(gòu)中，F(xiàn)inathene級MSBHDPE被用作最外層以保證加工性能和低溫下的沖擊阻力。而由兩層阻擋層、一層EVOH中間過渡層和一層Orgalloy聚酰胺合金構(gòu)成的核心層則保證了材料具有出色的整體阻隔性能。此外，OrgalloyFT104合金具有出色的化學(xué)穩(wěn)定性和熱穩(wěn)定性，非常適合與燃料持續(xù)接觸的場合。據(jù)介紹，這種材料可使用標(biāo)準(zhǔn)的生產(chǎn)設(shè)備，采用傳統(tǒng)的擠壓吹塑方式即可成型出產(chǎn)品。目前，美國已有95%的車型采用了塑料燃油箱，歐盟也有91%的汽車使用了塑料燃油箱，即使是鐵油箱的使用大國日本，他們也已經(jīng)認(rèn)識到鐵油箱所具有的隱患，并已開始批量開發(fā)塑料燃油箱。目前在中國生產(chǎn)的汽車中