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文/高春雨 楊桂英，中國(guó)石化集團(tuán)公司經(jīng)濟(jì)技術(shù)研究院

基于塑料有其他材料所不具備的特性，所以被汽車工業(yè)大量采用。塑料在汽車上的應(yīng)用已有近50年的歷史，其對(duì)汽車減重、安全、節(jié)能及美觀舒適等功不可沒。隨著對(duì)汽車輕質(zhì)、節(jié)能要求的日益提高，加上對(duì)乘坐舒適、安全的要求，發(fā)達(dá)國(guó)家汽車塑料件的用量逐年增加，平均每輛轎車的塑料用量1981年為68.4千克，1986年為78.2千克，1991年為94.4千克，目前在130～150千克之間。主要集中在聚丙烯（PP）、ABS材料、聚乙烯（PE）、聚氨酯（PU）和尼龍（PA）等產(chǎn)品上。

中國(guó)汽車塑料件伴隨著汽車工業(yè)的迅速發(fā)展而發(fā)展，自主品牌汽車使用塑料大致每輛在110～140千克之間，轎車上塑料用量已達(dá)整車自重的9%～10%，接近國(guó)外9%～12%的水平。

1　車用PP的使用情況

1.1 　 PP的后加工情況

PP改性主要通過在PP原料中加入增強(qiáng)劑和增韌劑來達(dá)到提高材料剛性、耐熱性、低溫抗沖擊性和降低材料收縮率及成本的目的。目前增強(qiáng)劑主要有玻璃纖維、滑石粉、云母及碳酸鈣等；增韌劑主要有烯烴類熱塑性彈性體（POE）和三元乙丙橡膠（EPDM）等。

PP復(fù)合材料強(qiáng)度的大小與增強(qiáng)劑種類和用量密切相關(guān)。如在PP中加入20%的玻璃纖維所得到的復(fù)合材料，在不損失或較少損失韌性的前提下，可大幅提高復(fù)合材料剛性和耐熱性，彎曲模量可提高到2 000～2 500兆帕，熱變形溫度可提高40～50℃。在汽車領(lǐng)域，玻璃纖維增強(qiáng)PP通常應(yīng)用于汽車結(jié)構(gòu)件或耐熱零部件，如發(fā)動(dòng)機(jī)周邊的吸氣導(dǎo)管、空濾器殼、冷卻風(fēng)扇及風(fēng)扇護(hù)罩等。

滑石粉和碳酸鈣等對(duì)PP強(qiáng)度和耐熱性的改善作用明顯低于玻璃纖維，如同樣在20%的添加量的情況下，滑石粉增強(qiáng)PP復(fù)合材料較均聚PP彎曲模量可提高1 000～1 500兆帕，熱變形溫度可提高20～30℃。但由于滑石粉和碳酸鈣成本低，價(jià)格分別僅為玻璃纖維的三分之一和十分之一左右，因此在汽車行業(yè)也得到廣泛應(yīng)用，其改性的PP通常應(yīng)用于內(nèi)外飾件，如保險(xiǎn)杠、儀表板、側(cè)導(dǎo)流板、立柱、雜物箱等。

在采用增強(qiáng)劑改性PP的過程中，PP的韌性會(huì)受到影響，需要同時(shí)加入彈性體來改善復(fù)合材料的耐低溫沖擊性能。目前使用的增韌劑主要有POE和EPDM等，由于POE性能優(yōu)異，且近年來價(jià)格不斷回落，因此在改性PP中的應(yīng)用不斷提升。

在實(shí)際生產(chǎn)過程中，通常改性料廠家會(huì)根據(jù)汽車零部件材料性能要求和成本核算，選擇增強(qiáng)劑和增韌劑種類，并調(diào)整增強(qiáng)劑和增韌劑比例。

1.2 　汽車零部件用PP的狀況

1.2.1 　 汽車外飾件

1）保險(xiǎn)杠

保險(xiǎn)杠是汽車上較大的外覆蓋件之一，作為一個(gè)獨(dú)立總成安裝在汽車上，它對(duì)車輛的安全防護(hù)、造型效果、空氣動(dòng)力性等有著較大的影響。

其作用有兩方面：①安全作用。②轎車保險(xiǎn)杠的附加功能為裝飾和美化車身。保險(xiǎn)杠總成重量約為10千克，其中骨架PP重7千克左右，格柵ABS重3千克左右。

為提高材料剛性和韌性，降低材料收縮率，目前國(guó)內(nèi)汽車保險(xiǎn)杠一般采用PP+無機(jī)填料+增韌材料混合而成的復(fù)合材料來制作。所用無機(jī)填料多為滑石粉、碳酸鈣及云母等，其目的是提高復(fù)合材料的尺寸穩(wěn)定性、剛性和耐高溫性；增韌材料主要是POE和EPDM等，其目的是提高材料的韌性和耐低溫性。

另外也采用接枝極性基團(tuán)的方法來改善保險(xiǎn)杠的可涂裝性。

2）擋泥板

擋泥板是汽車的外用零部件，在性能上必須符合技術(shù)指標(biāo)，還應(yīng)滿足實(shí)際應(yīng)用環(huán)境的使用要求。必須具備較好的抗拉強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率、耐撕裂強(qiáng)度、低溫沖擊性能、耐熱性等。

擋泥板所采用的材料多為改性PP或高密度聚乙烯（HDPE）材料，單個(gè)重量在400～500克左右。

1.2.2　汽車內(nèi)飾件

1）儀表板

汽車儀表板是一種薄壁、大體積、開有很多安裝儀表用孔和洞、形狀復(fù)雜的零部件。在強(qiáng)度上要求能承受各種儀表和音響設(shè)備以及管線接頭等負(fù)荷，并能耐前擋風(fēng)玻璃透過來的太陽光輻射熱和發(fā)動(dòng)機(jī)散熱引起的高溫；在安全性能上，要求儀表板具有吸收沖擊能、防眩和難燃等性能。

汽車儀表板的結(jié)構(gòu)和用材多種多樣，但基本上可以分為硬質(zhì)和軟飾儀表板兩大類。硬質(zhì)儀表板結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)單，主體部分為同一種材料構(gòu)成，多用于載重汽車及客車，一般不需要表皮材料，采用直接注塑成型。軟飾儀表板由表層、緩沖層和骨架三部分構(gòu)成，其中骨架多采用ABS/PP/金屬等，表皮采用聚氯乙烯（PVC）或聚碳酸酯（PC）/ABS膜，緩沖層多用發(fā)泡PU。

目前，歐系、美系、日系、韓系和我國(guó)自主品牌乘用車儀表板主要采用改性PP（部分高端車型，例如奔馳采用PC/ABS材料），主要成分是PP、橡膠增韌劑和礦物粉填充劑。這種材料價(jià)格低，綜合性能好，改性技術(shù)成熟。

未來儀表板的發(fā)展趨勢(shì)主要有結(jié)構(gòu)輕量化和免噴涂材料。通過采用微孔發(fā)泡等先進(jìn)技術(shù)來減少儀表板的重量；研發(fā)具有光澤性的材料，使儀表板注塑成型后具有良好的光澤，減少噴涂工藝，從而降低成本，同時(shí)提高材料的可回收性能。

2）車門內(nèi)飾蓋板

汽車車門內(nèi)飾蓋板主要分為左前門板、右前門板、左后門板、右后門板4個(gè)部分。為了有效地?cái)U(kuò)大車內(nèi)的可利用空間，設(shè)計(jì)師往往采用車門內(nèi)板與車門扶手一體化的造型。歐系、美系、日系、韓系和我國(guó)自主品牌的門內(nèi)板主要采用改性PP材料，部分高端車型（奔馳等）采用ABS材料作為門板骨架，再復(fù)合軟性裝飾材料制成整體式門內(nèi)板。

3）車用座椅

汽車座椅由三部分組成，一是支撐骨架部分，二是緩沖墊，三是外包皮。支撐骨架部分的零件大部分是由金屬材料制成（有些車型已開始使用可沖壓成型玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料復(fù)合材料），彈性減震部分大都使用PU泡沫塑料，面料一般使用人造革或纖維織物。

座椅的緩沖材料為模壓發(fā)泡的軟質(zhì)高彈性PU，其地位暫時(shí)還沒有其他發(fā)泡材料能代替。通常采用熱硫化法和冷硫化法生產(chǎn)，但從設(shè)備投資和材料性能方面考慮，多數(shù)采用冷硫化法生產(chǎn)?？紤]到座椅的舒適性，緩沖墊的密度可以改變，目前的泡沫緩沖墊主要采用軟質(zhì)高回彈PU模塑泡沫材料。

4）方向盤

汽車方向盤要求樹脂具有一定的沖擊強(qiáng)度、耐熱性和耐寒性。未經(jīng)改性的低溫抗沖擊性能差的材料，不宜在寒冷地區(qū)使用。為了改善PP的應(yīng)力開裂和低溫沖擊性能，可以在PP樹脂中加入玻璃化溫度較低的柔性聚合物或橡膠。研究表明，采用順丁橡膠改性PP制得的汽車方向盤專用料，其沖擊性能得到明顯提高，且加工性能優(yōu)良，著色力強(qiáng)，產(chǎn)品外觀美觀。為減輕質(zhì)量，以玻璃纖維增強(qiáng)PA代替鐵芯是方向盤未來的發(fā)展趨勢(shì)。

5）手套箱

汽車雜物箱一般采用PP材料，手套箱的附件如轉(zhuǎn)軸軸銷、卡舍、卡夾，多選用聚甲醛（POM）材料，能夠耐反復(fù)沖擊和耐磨。

6）立柱裝飾

一般轎車車身有三個(gè)立柱。前擋風(fēng)玻璃和前車門之間的斜立柱叫A柱（又稱前柱），前車門和后車門之間的立柱叫B柱（又稱中柱），后車門和后擋風(fēng)玻璃之間的斜立柱叫C柱（又稱后柱）。ABC柱不僅僅是撐起駕駛艙車頂?shù)慕饘俨考覍?duì)駕駛艙內(nèi)的成員有重要的保護(hù)作用，在車輛發(fā)生翻滾或傾覆的時(shí)候，ABC柱能夠有效避免駕駛艙被擠壓變形。一些高檔車的ABC柱是和車身包括車架一體化的，安全性大大提高。另一個(gè)方面，ABC柱也是一些裝置的“必經(jīng)之路”，比如部分電器線路、安全帶（B柱）、照明音響裝置等，甚至安全氣囊都可以安置在上面。ABC柱的裝飾立柱一般為PP材料，部分高端車型為ABS材料。

1.3　車用PP的發(fā)展趨勢(shì)

未來汽車的發(fā)展仍將以減輕車身重量、減少尾氣排放和車用材料綠色環(huán)保且可回收利用為主基調(diào)，因此車用PP復(fù)合材料的發(fā)展也將從PP基料性能的提升、填料種類的選擇及處理加工技術(shù)的改進(jìn)、增韌材料新產(chǎn)品的開發(fā)等方面入手，提高PP復(fù)合材料的綜合性能。

1.3.1　基礎(chǔ)樹脂的發(fā)展趨勢(shì)

作為PP復(fù)合材料的基礎(chǔ)材料——PP基料，其性能好壞直接決定PP復(fù)合材料的綜合性能。因此，開發(fā)各類新型PP基料或提高PP基料性能來實(shí)現(xiàn)PP復(fù)合材料性能提升，仍將是未來的發(fā)展方向之一。

1）高結(jié)晶PP

高結(jié)晶PP具有高強(qiáng)度，可減少PP改性料中的增強(qiáng)填料的使用量，從而使復(fù)合材料的密度降低，達(dá)到節(jié)能環(huán)保的目的。目前國(guó)內(nèi)雖有多家企業(yè)在開發(fā)此類產(chǎn)品，但性能均不及韓國(guó)LG等公司產(chǎn)品，因此汽車行業(yè)用高結(jié)晶PP主要依賴進(jìn)口。

2）高抗沖PP

高抗沖PP是具有高橡膠含量的共聚PP，其耐低溫沖擊性能與所含橡膠比例及橡膠形態(tài)密切相關(guān)。日本JPP公司采用HORIZONE工藝開發(fā)了NEWCON系列PP樹脂，其乙烯含量最高可達(dá)20%，橡膠含量最高可達(dá)50%，具有極好的常溫和低溫沖擊性能，是汽車保險(xiǎn)杠及內(nèi)飾件的極佳基礎(chǔ)樹脂。

1.3.2　改性料技術(shù)、添加劑的發(fā)展趨勢(shì)

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，塑料改性行業(yè)也在不斷發(fā)展壯大。雖然在改性基礎(chǔ)理論方面，依然遵循增強(qiáng)和增韌兩個(gè)原理，但增強(qiáng)材料和增韌材料仍在不斷推陳出新，如碳纖維、POE等。另外增強(qiáng)材料的處理技術(shù)也在不斷發(fā)展，如長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)PP中長(zhǎng)玻璃纖維的加入技術(shù)等。

2　車用ABS的使用情況

2.1ABS材料的后加工情況

由于ABS中的丁二烯在聚合后仍存在雙鍵結(jié)構(gòu)，使得ABS本身也存在著耐候變色性差、易燃等方面的缺陷，加上ABS耐熱相對(duì)偏低、力學(xué)性能不足，因此在用于汽車零部件時(shí)，大部分都要進(jìn)行改性，目前常用的做法是將ABS與其他物質(zhì)（如聚合物）進(jìn)行摻混制備出具有新的性能、價(jià)格相對(duì)合理的改性產(chǎn)品。汽車工業(yè)常用的ABS改性材料主要包括：ABS/PC合金、ABS/PA合金、ABS/PVC合金、ABS/聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯（PBT）合金等，另外在汽車中還使用一定量的耐熱ABS、低氣味ABS、消光ABS、電鍍級(jí)ABS等。

1）ABS/PC合金

ABS/PC作為世界上銷售量最大的商業(yè)化聚合物合金，近年來需求增速一直保持在10%左右。

ABS/PC合金較PC提高了流動(dòng)性，改善了加工性能，減少了制品對(duì)應(yīng)力的敏感性。主要用于汽車內(nèi)飾、外飾、車燈等高強(qiáng)度、高耐熱零件。

2）ABS/PA合金

ABS/PA合金研究始于20世紀(jì)60年代，目前ABS/PA具有最高沖擊強(qiáng)度的合成材料之一，由于摻入PA，改進(jìn)了高溫下ABS樹脂的化學(xué)穩(wěn)定性，并具有耐翹曲性、良好的流動(dòng)性和漂亮的外觀。ABS/PA合金的熱變形溫度遠(yuǎn)高于PA6，共混物干態(tài)下缺口沖擊強(qiáng)度大于860千焦/米。由于ABS/PA的售價(jià)較ABS/PC低，在一些部件上有用ABS/PA替代ABS/PC的跡象。

3）ABS/PVC合金

ABS/PVC合金不僅具有PVC獨(dú)特的難燃自熄性、耐化學(xué)藥品性，還具有ABS的耐熱、耐沖擊和易加工的性能。目前主要用于汽車儀表盤、儀表板表皮等一些要求阻燃的部件。

4）ABS/PBT合金

ABS/PBT合金充分利用了PBT的結(jié)晶性及其優(yōu)良的成型性、尺寸穩(wěn)定性和耐藥品性，且缺口沖擊強(qiáng)度較PBT明顯提高。目前在汽車領(lǐng)域主要用于生產(chǎn)儀表殼、儀表板、安全氣囊蓋、座椅扶手等。

2.2　汽車零部件用ABS的現(xiàn)狀

1）裝飾條

汽車用裝飾條一般用于汽車的保險(xiǎn)杠、車門、儀表板等部位，不僅增加了車身側(cè)面的美感，使其與車身弧度相吻合，更重要的是對(duì)車門、把手等易磕碰處的車身漆提供有效的保護(hù)。目前高檔車的裝飾條約有6～8條、重量在500～700克左右。一般使用ABS/PC材料生產(chǎn)。

2）汽車把手

一般轎車有4個(gè)外把手和4個(gè)內(nèi)把手，單個(gè)外把手重量在60克左右，一般安裝在改性PP的材料上；內(nèi)把手重量約50克左右，同樣固定在PP改性材料制作的門內(nèi)板上。目前外把手的材料一般使用ABS/PC合金，內(nèi)把手使用ABS/PA或PP改性材料。

3）汽車儀表殼

汽車儀表殼是汽車儀表板總成的部件之一，主要負(fù)責(zé)固定汽車儀表。目前一般使用ABS/PA材料制造，部分企業(yè)也使用ABS/PC生產(chǎn)。重量一般在600～800克左右。

4）汽車車輪轂罩

汽車車輪轂罩主要起裝飾作用，目前用材一般為ABS/PA合金。單個(gè)重量在300～450克左右。

2.3　車用ABS的發(fā)展趨勢(shì)

ABS材料是最早用于生產(chǎn)汽車零部件的塑料材料，隨著PP產(chǎn)品性能的不斷提高，ABS材料的用量在不斷下降。未來，亞光型ABS和超亞光型ABS仍將是汽車工業(yè)的首選基礎(chǔ)樹脂。從ABS材料改性技術(shù)看，由于受到汽車內(nèi)飾低氣味要求的影響，未來包括ABS/PC合金、ABS/PA合金等產(chǎn)品將面臨對(duì)相容劑的重新選擇，一些容易揮發(fā)的組分可能被棄用。ABS/PVC合金的用量可能進(jìn)一步減少。

3　車用PE的使用情況

目前汽車用PE主要有兩種，一種為生產(chǎn)汽車油箱用的HDPE，另一種為生產(chǎn)各種夾具及零部件包裝用的PE產(chǎn)品。目前使用塑料油箱的汽車其PE用量在8～10千克/輛，其中油箱重量為6～8千克/輛。

汽車油箱是汽車主要的安全部件之一，其開發(fā)始于20世紀(jì)60年代，首先從德國(guó)和美國(guó)開始，并逐步從轎車向客車、輕型卡車和重型卡車擴(kuò)展。目前國(guó)外特別是歐美地區(qū)塑料油箱的普及率已超過90%。國(guó)內(nèi)塑料油箱的開發(fā)始于20世紀(jì)90年代，通過從大眾、豐田、通用、雪鐵龍等公司引進(jìn)新車型，塑料油箱得到了應(yīng)用和普及，到2012年，除部分車型外，大部分乘用車均使用塑料油箱，約占國(guó)內(nèi)乘用車產(chǎn)量的85%左右。

由于汽車油箱的特殊性，對(duì)原料的要求也非常高，通常采用高分子量的HDPE作為基材，其抗沖擊強(qiáng)度和耐應(yīng)力開裂是最為重要的指標(biāo)，一般重均分子量在25萬以上的HDPE才適合于生產(chǎn)汽車油箱。同時(shí)為了提高材料的低溫韌性，一般采用己烯-1作為共聚單體。

目前，用于生產(chǎn)塑料油箱的HDPE主要來自一些國(guó)際知名公司，如巴塞爾、索爾維、英力士等，國(guó)內(nèi)企業(yè)中雖然齊魯石化和茂名石化都進(jìn)行了HDPE油箱料的開發(fā)，但目前仍處于試驗(yàn)認(rèn)證階段。

4　車用PU的使用情況

4.1　車用PU的分類應(yīng)用

1）軟質(zhì)泡沫材料

車用PU泡沫塑料的種類分軟質(zhì)、半硬質(zhì)、硬質(zhì)PU泡沫塑料，以及PU自結(jié)皮泡沫塑料和增強(qiáng)反應(yīng)成型PU等?？捎糜谡陉柊迩皩?dǎo)塊鑲條、車內(nèi)四角裝飾、車門內(nèi)飾、中心立柱裝飾、隔音墊、空氣濾清器密封墊及條頂蓬內(nèi)襯、座椅、座墊、靠背、頭枕等部件。其中座椅、靠背及頭枕是汽車上PU泡沫塑料用量最大的部件。

2）硬質(zhì)泡沫材料

硬質(zhì)PU泡沫塑料具有隔熱性能出色、強(qiáng)度高、阻燃性好、尺寸穩(wěn)定和耐化學(xué)藥品等性能，常用作豪華客車和冷藏車車廂的保溫材料、車門內(nèi)襯及內(nèi)裝板、 座椅靠背蓋殼、 加工性內(nèi)飾件、空調(diào)風(fēng)管、油浮子以及發(fā)動(dòng)機(jī)隔熱罩等。

3）整皮泡沫材料

整皮泡沫塑料主要用于扶手、頭枕、方向盤、保險(xiǎn)杠、儀表板、喇叭蓋、擾流板及變速手柄等。

4）反應(yīng)注射成型PU材料

反應(yīng)注射成型PU是把多種高反應(yīng)活性的液體原料通過混合頭注射到密閉模具中進(jìn)行反應(yīng)而成型得到制品的工藝方法。在此基礎(chǔ)上還發(fā)展了增強(qiáng)反應(yīng)注射成型和結(jié)構(gòu)反應(yīng)注射成型， 主要應(yīng)用于保險(xiǎn)杠、擋泥板、側(cè)防護(hù)條、擾流板、格柵、內(nèi)飾件、儀表板、方向盤、大燈殼、后燈、緩沖件、車內(nèi)轉(zhuǎn)角、 立柱、車門扶手、散熱器格柵、阻流板、防護(hù)罩格柵、行李箱底板和車門外板等。近年來，國(guó)外采用增強(qiáng)材料預(yù)置于模具中強(qiáng)化制品的物理性能，使制品有了更大的應(yīng)用范圍和發(fā)展?jié)摿Α?/p>

4.2　車用PU的發(fā)展趨勢(shì)

1）纖維增強(qiáng)PU復(fù)合材料

PU復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域已逐漸取代不飽和聚酯、環(huán)氧樹脂和乙烯基樹脂為主宰的復(fù)合材料，可用于制造汽車方向盤、儀表盤、車身壁板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李箱蓋、散熱器格柵、擋泥板、擾流板和保險(xiǎn)杠等。拜耳、克勞斯瑪菲（KraussMaffei）等公司研究較多，其產(chǎn)品也在歐洲的一些汽車上用于生產(chǎn)車頂、掀背式后門、引擎蓋及車門等車身部件。

3）熱塑性聚氨酯彈性體（TPU）塑料合金

TPU作為一種新型材料在汽車應(yīng)用中仍處于起步階段，目前國(guó)內(nèi)外很多研究機(jī)構(gòu)的開發(fā)重點(diǎn)集中在TPU-PP玻璃纖維（包括長(zhǎng)纖和短纖）等增強(qiáng)橡塑復(fù)合結(jié)構(gòu)材料上，一旦開發(fā)成功有望替代PP+EPDM（或POE）在保險(xiǎn)杠領(lǐng)域得到應(yīng)用。由于TPU價(jià)格相對(duì)較低，估計(jì)TPU+PP玻璃纖維增強(qiáng)材料的成本較PP+EPDM（或POE）+滑石粉低近10%。

3）綠色環(huán)保PU材料

汽車內(nèi)飾件有機(jī)揮發(fā)物（VOC）含量已成為消費(fèi)者對(duì)其產(chǎn)品認(rèn)知度的重要評(píng)價(jià)指標(biāo)。車內(nèi)PU泡沫材料、PU膠粘劑、PU涂料、PU合成革等中VOC揮發(fā)物是影響車內(nèi)空氣質(zhì)量的主要因素。

汽車內(nèi)飾件用PU泡沫塑料中VOC的主要來源：聚醚多元醇（主要是POP）、催化劑、勻泡劑（穩(wěn)定劑）、異氰酸酯、芳香族化合物（甲苯、苯乙烯）和有機(jī)胺類化合物等。

從未來發(fā)展情況看，PU在汽車中的應(yīng)用仍然方興未艾，特別是PU彈性體及PU復(fù)合材料的使用仍具有較大的發(fā)展空間，同時(shí)汽車隔音性能的提高也使得PU在未來車身和底盤等填充材料的應(yīng)用方面具有較大的發(fā)展空間。

5　車用改性PA的使用情況

5.1　車用PA的產(chǎn)品種類

5.1.1　玻璃纖維增強(qiáng)PA

玻璃纖維增強(qiáng)PA主要是在PA產(chǎn)品中添加玻璃纖維、礦物填料、增容劑和其他助劑，并配有一定的增韌母粒。

發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件也越來越多選用PA增強(qiáng)改性材料，目前大部分仍選用玻璃纖維增強(qiáng)PA。從未來的發(fā)展情況看，玻璃纖維增強(qiáng)PA仍將是汽車用PA的主要發(fā)展方向，特別是長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)PA將越來越受到市場(chǎng)青睞。

5.1.2PA合金

近年來，隨著PA改性技術(shù)的不斷發(fā)展，PA合金在汽車中的應(yīng)用不斷拓展，主要包括以下3類合金。

1）高耐熱PA/ABS共混材料。共混材料由PA、ABS、抗氧劑、接枝增容劑和無機(jī)填料組成，用于汽車擋泥板、后視鏡和油箱蓋等零部件的生產(chǎn)。

2） PA/聚苯醚（PPE）合金。該材料以PA為連續(xù)相、PPE為分散相，改性后性能獲得很大改善，兼具兩者優(yōu)點(diǎn)?？捎糜谄嚨拇笮蛽醢?、汽車裝飾件、緩沖器、車身垂直塑料外板等各種護(hù)板護(hù)罩等。

3）剛性耐低溫超韌PA。以PA 6、PA66 為基料，EVA/PE-G-MAH 作復(fù)合增容劑，通過與乙烯丙烯酸共聚物（EAA）、乙烯醋酸乙烯共聚物（EVA）、PE等增韌劑共混來生產(chǎn)PA 合金。用該方法制得的剛性耐低溫超韌PA 具有良好的低溫性能，可用于生產(chǎn)汽車保險(xiǎn)杠托架、汽車的線卡、油管線卡等。

未來，PA合金的應(yīng)用仍將不斷發(fā)展，PA合金及PA復(fù)合材料在耐油、耐熱方面的優(yōu)異性能使得其在替代鋁合金材料、橡膠材料等方面仍將有很多進(jìn)展。目前國(guó)內(nèi)改性PA的生產(chǎn)主要集中在杜邦和巴斯夫等公司在國(guó)內(nèi)建設(shè)的工廠中，內(nèi)資企業(yè)近年來開發(fā)力度在不斷加強(qiáng)，但市場(chǎng)份額仍很少。

5.2　改性PA在汽車中的應(yīng)用

1）進(jìn)氣歧管

塑料進(jìn)氣歧管最主要的優(yōu)點(diǎn)是成本較低，質(zhì)量較輕，重量大約為2千克。此外，由于PA的導(dǎo)熱性比鋁低，燃油噴嘴和進(jìn)入的空氣溫度可較低。

不僅可改善熱啟動(dòng)性能，也可提高發(fā)動(dòng)機(jī)的功率和扭矩，而且塑料進(jìn)氣歧管內(nèi)壁比較光滑，可減少空氣流動(dòng)阻力，從而改善發(fā)動(dòng)機(jī)的性能。與金屬材料相比，塑料件要比鑄鐵輕幾倍，比鋁合金件還要輕1/4。此外，由于塑料不容易導(dǎo)熱，在夏季時(shí)空氣仍可以避免快速升溫，從而有利于發(fā)動(dòng)機(jī)功率的發(fā)揮。

4）發(fā)動(dòng)機(jī)氣門室罩蓋

發(fā)動(dòng)機(jī)氣門室罩蓋采用玻璃纖維增強(qiáng)的PA6復(fù)合材料制造，該件采用注射法成型，表面涂銀色，內(nèi)側(cè)粘貼吸聲材料，目的在于美觀、減重及降低成本。發(fā)動(dòng)機(jī)塑料氣門室罩蓋的特點(diǎn)為成型方便、成本低、質(zhì)量輕，比金屬制品成本降低50%，輕量化30%，而且大大降低噪音。塑料材料可選用玻璃纖維增強(qiáng)PA，如美國(guó)杜邦公司的Minlon2lC（PA+玻璃纖維+礦物填充劑）。

6　未來車用塑料的發(fā)展趨勢(shì)

根據(jù)中國(guó)汽車發(fā)展研究中心的調(diào)研，2012年國(guó)內(nèi)乘用車塑料使用量平均為142千克/輛，全年乘用車塑料消費(fèi)量在188萬噸左右，如果考慮更新件的使用量，汽車塑料的消費(fèi)量在210萬噸左右。單車塑料用量也顯著提高，2005年國(guó)內(nèi)單車塑料用量在120千克/輛左右（其中PP用量在75千克左右），到2012年提高到143千克/輛（其中PP用量為87.7千克/輛）。

從目前發(fā)展情況看，隨著節(jié)能和環(huán)保法規(guī)對(duì)汽車的要求不斷提高，國(guó)內(nèi)汽車的輕量化進(jìn)程將不斷加快。按照2012年出臺(tái)的《節(jié)能與新能源汽車產(chǎn)業(yè)發(fā)展規(guī)劃》，預(yù)計(jì)到2015年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量將降至6.9升/百千米，節(jié)能型乘用車燃料消耗量將降至5.9升/百千米以下；到2020年生產(chǎn)的乘用車平均燃料消耗量將降至5.0升/百千米，節(jié)能型乘用車燃料消耗量將降至4.5升/百千米以下；商用車新車燃料消耗量將接近國(guó)際先進(jìn)水平。從未來發(fā)展情況看，汽車塑料化仍是汽車減重的主要手段之一，由于目前內(nèi)飾件塑料化程度相對(duì)較高，未來汽車塑料化的重點(diǎn)主要是結(jié)構(gòu)件、功能件和外裝件。

1）車門模塊。車門模塊的零部件目前部分框架及連接件仍使用金屬材料，未來發(fā)展趨勢(shì)是車門模塊化和塑料化，通過車門的模塊結(jié)構(gòu)，將車門系統(tǒng)的各類零件固定在模塊上，減少連接部分，以達(dá)到減重的目的。主要開發(fā)復(fù)合材料（金屬與塑料的復(fù)合材料）和工程塑料來替代金屬件，如車門加強(qiáng)橫梁、車門加強(qiáng)板、玻璃升降機(jī)、門鎖結(jié)構(gòu)等。

2）汽車座椅模塊。其未來的發(fā)展趨勢(shì)主要是座椅骨架的塑料化，以減輕座椅重量。目前普通乘用車的座椅主要采用金屬骨架，部分賽車已經(jīng)采用了塑料骨架，但價(jià)格昂貴。當(dāng)工藝成熟和材料成本下降后，中高端車型可能會(huì)采用塑料座椅骨架。

3）前端模塊。傳統(tǒng)前端模塊采用10～20個(gè)鋼板沖壓件焊接而成，為此，需要開發(fā)多達(dá)65套以上的模具，最終產(chǎn)品的重量為5.5千克。選用長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性聚丙烯（PP-LGF30）制作前端模塊，應(yīng)用模壓成形技術(shù)可將20多個(gè)沖壓件有效地組合集成。只需開發(fā)一套模具，就可完成整個(gè)產(chǎn)品的一次性成形。相對(duì)金屬?zèng)_壓件，玻璃纖維復(fù)合材料制作的前端模塊部件，其產(chǎn)品重量?jī)H為3.5千克，實(shí)現(xiàn)部件減重30%。同時(shí)，還可減少150萬元的前期模具投入費(fèi)用，減少焊接、涂裝等生產(chǎn)工序。

4）油底殼。油底殼是現(xiàn)代汽車發(fā)動(dòng)機(jī)潤(rùn)滑系統(tǒng)中不可缺少的組成部分。油底殼的儲(chǔ)油量是潤(rùn)滑系統(tǒng)的主要設(shè)計(jì)參數(shù)之一，油底殼的儲(chǔ)油容積對(duì)“濕式”潤(rùn)滑系統(tǒng)中機(jī)油完成潤(rùn)滑、冷卻、清洗、密封、防銹等功能具有重要的保障作用。合理的油底殼可促進(jìn)汽車發(fā)動(dòng)機(jī)結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)化，體積縮小，質(zhì)量減輕。汽車發(fā)動(dòng)機(jī)油底殼的材料將沿著環(huán)保、節(jié)能、節(jié)材、安全和低成本的方向發(fā)展，呈現(xiàn)多樣化、多元化的發(fā)展趨勢(shì)。

5）其他有可能塑料化的零部件還有懸掛裝置、發(fā)動(dòng)機(jī)艙蓋、舉升門蓋等?？傊?，要達(dá)到汽車高效輕便這一要求，除提高發(fā)動(dòng)機(jī)工作效率及傳動(dòng)效率外，降低汽車自重仍是一個(gè)很好的選擇。因此，未來以塑代鋼仍是汽車用材料的發(fā)展方向。