工程塑料在汽车中的应用

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 汽车用工程塑料介绍汽车用工程塑料介绍工程塑料研究所所长工程塑料研究所所长 李小俊博士李小俊博士2汇报内容汇报内容1、汽车技术发展趋势2、汽车轻量化3、工程塑料在汽车中的应用4、我国汽车塑料应用存在的问题与对策31.1 当前汽车的主要发展趋势当前汽车的主要发展趋势舒适舒适清洁能源化可回收个性化1、汽车技术发展趋势、汽车技术发展趋势4清洁能源化轻量化电子信息化多品种、少批量1、汽车技术发展趋势、汽车技术发展趋势5安全化安全化轻量化轻量化舒适化舒适化洁净化洁净化1、汽车技术发展趋势、汽车技术发展趋势61 1、汽车工业的发展带来的问题、汽车工

2、业的发展带来的问题 2003年，我国石油进口9100万吨，石油进口量已超过消费总量的30%，能源问题已成为关系到国家战略安全的问题。 汽车已成为大气污染的重要根源之一。汽车排放已占大气污染的30-60%。 轿车产量轿车产量汽车总产量汽车总产量2、汽车轻量化、汽车轻量化7 国外研究证实，在新能源汽车技术尚未突破的今天，轻量化国外研究证实，在新能源汽车技术尚未突破的今天，轻量化 是当前汽车节能、减少污染的最有效途径是当前汽车节能、减少污染的最有效途径实现节能减少排放实现环保目标2、汽车轻量化、汽车轻量化82000/20102000/2010610 kg 610 kg 钢板钢板/ / 铸铁铸铁138

3、 kg 138 kg 铝合金铝合金 23 kg 23 kg 镁合金镁合金 40 kg 40 kg 其他非铁金属其他非铁金属178 kg 178 kg 塑料塑料 58 kg 58 kg 弹性材料弹性材料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 %中档轿车重量的变化中档轿车重量的变化19701.100 kg1.100 kg20001.400 kg1.400 kg20101.150 kg1.150 kg9 未来轻量化目标整车降重未来轻量化目标整车降重50%美

4、国、欧洲和日本等国家通过多年的研究，对轿车工业提出了2010年达到100公里3升油耗的目标，实现这个目标需要改进发动机的燃料燃烧技术和减轻50%的汽车重量。 2、汽车轻量化、汽车轻量化10上汽（集团）总公司汽车工程研究院2、汽车轻量化技术、汽车轻量化技术113、工程塑料在汽车中的应用、工程塑料在汽车中的应用12轿车工程塑料平均用量增长情况13Materials used in European Automotive Production 2000 14 轿车塑料用量占整车重量的轿车塑料用量占整车重量的10% 应用部位遍及全车应用部位遍及全车国外轿车工程塑料应用现状1516车身塑料应用概念车身塑

5、料应用概念17批量生产阶段（或者成为商品车）塑料应用情况如下：批量生产阶段（或者成为商品车）塑料应用情况如下：1）高级全塑跑车骨架结构件采用碳纤增强塑料 美国GM公司的“Ultralite”，采用碳纤增强塑 料车身，仅车身材料成本为1.3万美元外覆盖件采用玻纤增强塑料 全塑车身均用于高档的全塑车身均用于高档的Sports Car2）混合概念全塑车CCV (Composite Concept Vehicle)Chrysler公司Ticona 车身采用玻纤增强热塑性聚酯注射成型，注射成型，设备昂贵（8800吨注射机） 用于大批量生产的CCV3）普通高级乘用车 如Saturn、雷诺 Avantime

6、骨架结构件采用金属件，外覆盖件采用塑料件18一般车身普遍采用纤维增强塑料材料；一般车身普遍采用纤维增强塑料材料；按照塑料性质来分，用于车身的塑料分为：按照塑料性质来分，用于车身的塑料分为：热塑性纤维增强塑料（热塑性纤维增强塑料（FRTP）如玻纤增强）如玻纤增强PET，GMT.热固性纤维增强塑料（热固性纤维增强塑料（FRP） 如手糊玻璃钢、如手糊玻璃钢、RTM、SMC按照纤维又可分为按照纤维又可分为2类类碳纤增强塑料碳纤增强塑料 超高强度超高强度(比钢高比钢高)材料材料 价格昂贵价格昂贵 1122 美元美元/Kg ( 钢材价格为钢材价格为: 0.70.8美元美元/Kg)玻纤增强塑料玻纤增强塑料

7、普通增强材料普通增强材料 价格为价格为: 1.74.4 美元美元/Kg19 1、手糊玻璃钢、手糊玻璃钢 2、喷射成型、喷射成型 3、传递模塑成型（、传递模塑成型（RTM） 不饱和聚酯不饱和聚酯 + +玻纤（碳纤）类玻纤（碳纤）类 4、片状模塑压制成型（、片状模塑压制成型（SMC） 5、团状模塑注射成型（、团状模塑注射成型（BMC） 6、长玻纤增强注射成型（、长玻纤增强注射成型（ZMC） 纤维增强热纤维增强热 固性塑料固性塑料 （FRP） 聚氨酯类聚氨酯类+ +玻纤类玻纤类 玻纤增强反应注射成型（玻纤增强反应注射成型（R-RIM） 车身外装件车身外装件 压制成型压制成型 GMT 热成型热成型 热

8、塑性片热塑性片材材 玻纤增强玻纤增强 PET 纤维增强热纤维增强热 塑性塑料塑性塑料 注射成型注射成型 PBT/PC * 图 1 车身塑料外板件的材料工艺技术 20表表1 主要用于车身外板件的塑料材料工艺特点主要用于车身外板件的塑料材料工艺特点 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 侧围骨架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全金属骨架全金属骨架31Smart 塑料车身外板件塑料车身外板件3233 1 1）车身轻量化，（部件重量可减轻）车身轻量化，（部件重量可减轻202030 %30 %），油耗下降、降低排放；），油耗下降、降低排放；2 2）抗冲击性好）抗冲击性好, ,低冲击或石击下不变形，使用维修费降低；低冲击或石击下不变形，使用维修费降低；3 3）造型设计自由度大，适合复杂曲

11、面设计；）造型设计自由度大，适合复杂曲面设计；4 4）抗腐蚀性好，可免除外板件磷化处理等防腐作业；）抗腐蚀性好，可免除外板件磷化处理等防腐作业；5 5）小批量（）小批量（5 5万辆万辆/ /年以下）时模具投入小，生产成本低，适合于多品种、年以下）时模具投入小，生产成本低，适合于多品种、少批量生产；少批量生产；6 6）可减少零部件数量，降低生产成本。）可减少零部件数量，降低生产成本。343、工程塑料在汽车中的应用、工程塑料在汽车中的应用3536中高档车经济型车经济型车软质、聚氨酯反应发泡成型软质、聚氨酯反应发泡成型硬质、改性聚丙烯注射成型硬质、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注射骨架注射骨架赛欧改性聚丙烯改性聚丙烯仪表板系统仪表板系统37 1 1）硬质仪表板材料统一化，便于回收；）硬质仪表板材料统一化，便于回收；2 2）软质表皮、泡沫）软质表皮、泡沫PPPP化（化（TPOTPO表皮、表皮、PPPP交联泡沫）；交联泡沫）；3 3）模块化设计仪表板，骨架高强度；）模块化设计仪表板，骨架高强度；4 4）内饰气味性要求严格，采用环保、无毒、抗菌塑料；）内饰气味性要求严格，采用环保、无毒、抗菌塑料；5 5）模内装饰、低压成型；）模内装饰、低压成型； 6 6）采用高强度塑料、薄壁化，实现轻量化；）采用高强度塑料、薄壁化，实现轻量化； 7

13、7）采用蜂窝状材料，提高刚性，降低重量。）采用蜂窝状材料，提高刚性，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、工程塑料在汽车中的应用、工程塑料在汽车中的应用4243444.1 存在的问题存在的问题l 汽车塑料应用技术与国外存在较大差距；汽车塑料应用技术与国外存在较大差距；l 重材料研发，轻工艺研发；重材料研发，轻工艺研发；l 新材料研究与应用技术研究脱节；新材料研究与应用技术研究脱节；l 改性料规模小，无自身原材料供应；改性料规模小，无自身原材料供应；l 无行业规范；无行业规范； l 主机厂家缺乏材料应用研发能力，材料厂家缺乏主机厂家缺乏材料应用研发能力，

15、材料厂家缺乏 产品开发能力。产品开发能力。454.1、目前国内汽车新材料研发中存在的问题 2）重视材料本身的研究，轻配套加工技术的研究 由于我国目前的科研体制，新材料研究主要集中在材料科研院所和大学，加之科研经费的缺乏，在汽车新材料研究方面，在新材料配方方面的投入较大，而在与新材料应用相匹配的加工成型技术以及应用试验等方面的科研投入不足，许多新材料的科研成果难以产业化，限制了新材料在汽车中的实际应用。因此经常出现新材料通过鉴定的很多、而产业化并得到广泛应用的较少的现象。 464.1 、目前国内汽车新材料研发中存在的问题 3）材料开发与应用开发脱节 由于目前国内企业尚未成为应用开发研究的主体，部

16、分企业认为新材料的研发仅仅是材料科研单位与大学的事情，不重视新材料的应用技术研究，使得材料开发与应用技术研究脱节，制约了新材料的应用。 474.1 、目前国内汽车新材料研发中存在的问题 6）缺乏新材料的应用设计技术 新材料的应用技术包括三个方面，既材料、结构设计、成型工艺。三者密不可分，相互依存。由于目前在国内汽车高分子材料应用方面严重存在做材料开发的不懂汽车具体要求，也不懂得汽车产品的设计，搞汽车设计的不懂得高分子材料的结构工艺特点，在产品设计方面难以发挥新材料的特点。 48 缺乏设计技术缺乏对塑料车身部件设计技术的正确理解4.1 、目前国内汽车新材料研发中存在的问题 49塑料产品开发的三个环节塑料产品开发的三个环节50国内外塑料应用开发上的区别与差距国内外塑料应用开发上的区别与差距实现了产品设计、材料开发、生产工艺有机结合产品设计、材料开发、生产工艺三者相对孤立51国外汽车非金属材料零部件产品开发能力配置汽车公司研发中心整车发动机底盘车身材料工程化学公司研发中心汽车应用研究提供完整提供完整解决方案解决方案52 国外汽车非金属材料零部件产品开发能力配置BMW公司汽车塑料件设计研究部TOYOTA材料工程研究部主机厂53国外汽车非金属零部件产品开发能力配置GE塑料汽车塑料应用设计研究部BAYER汽车材料应用研究部化学公司54国内汽车非金属零部件产品开发能力配置汽车公司研发中