高分子材料在汽车方面的应用

1、高分子材料在汽车方面的应用第1页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四可持续发展一 汽车轻量化解决之道：汽车轻量化节能低碳环保（回收）汽车重量效果 10%燃油效率可提高 6%8% 100 公斤油耗可降低 0.30.6 L/100 km 100 公斤CO2排放，降低58 g/km汽车燃料油，占石油总消耗的35%；汽车排放CO2，占人类活动CO2的20%；第2页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四动力系统和底盘内饰外饰电子设备安全环境涂料特性聚合物聚氨酯催化剂特性化学品巴斯夫应用于汽车行业的产品巴斯夫 致力于汽车轻量化解决方案第3页，共38页，2022年，5月

2、20日，17点12分，星期四低密度的轻质高性能材料精益化结构设计紧凑化的集成设计，减小部件体积汽车轻量化的技术路线第4页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四0246810密度 in g/cm3钢铝镁聚酰胺(PA6, 30%glass fiber)7.82.72.01.36减重预估以塑料代替钢，制品重量降低潜力达 50%以上以塑料代替铝，制品重量降低 40% 已经考虑为补偿材料刚性降低而采取的设计措施 典型塑料件壁厚设计：2.5mm 3.0 mm低密度工程塑料所带来的减重效应第5页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四座椅泡沫顶棚仪表板背泡方向盘地毯底层35

3、g/l22g/l50g/l320g/l110g/l40g/l30g/l60g/l400g/l150g/lBASF对比材料减轻重量，但是决不牺牲性能!巴斯夫低密度聚氨酯泡沫产品第6页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四Filling simulationFiber orientationStress simulationmaterial model UltrasimPerformance evaluationby failure criteriaPart DesignDesign SpaceTopologicalOptimizationUltrasim巴斯夫Ultrasim技

4、术指导下的结构设计第7页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四载荷N15000100005000001020304050位移 mm实测的断裂载荷15,0 15,3 kN模拟计算出的断裂载荷15 kN精益化设计：减重效果的最大保证计算机模拟与实际结果非常吻合20000第8页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四紧凑型设计利用塑料的高度设计自由度实现高度功能集成紧凑化的集成设计帮助缩小部件体积第9页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四前端模块(概念设计)下保险杠加强筋（欧宝）油底壳（福特）发动机悬置（欧宝）变速箱支架(宝马)车身结构嵌件(标致

5、)概念座椅(Smart)在线喷涂翼子板(戴姆勒)轻质结构利用塑料节省40%的重量巴斯夫汽车轻量化的成功经验第10页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四3256 g1908 g614 g气门室罩盖进气歧管316 g发动机悬置油滤外壳油底壳2297 g1910 g扭力杆587 g发动机悬置传统汽车动力总成中的金属部件:总重量 10.8 kg第11页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四气门室罩盖进气歧管发动机悬置发动机悬置油滤外壳扭力杆油底壳如果替换成塑料件，可以减重3.2 kg, 减重幅度达到30%!第12页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，

6、星期四马达外壳翼子板安全气囊外壳踏脚板金属件塑料件在内外饰系统中也有很多潜在的金属替代减重可能性第13页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四优点:减重效果高达 20-60%高强度成型周期短耐候性好隔音隔热保温目标应用:座舱后搁架行李仓底板备用轮胎盖板天窗衣帽架以蜂窝结构聚氨酯制造的轻质结构第14页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四30 less weight than comparable carsArtega 跑车：全聚氨酯 R-RIM 外饰第15页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四+LFI 长纤维注射成型聚氨酯第16页，共38

7、页，2022年，5月20日，17点12分，星期四43车身外部件车顶模块（Smart fortwo）后座盖（丰田，通用）前格栅（曼）牵引车引擎盖（Fendt, JCB, CASE, 卡特彼勒, Same）可获得高亮表面类似于 Al的热膨胀性能高平面硬度长纤维注射成型聚氨酯应用明显减轻重量达30%以上(与SMC对比)第17页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四 ENGAGETM 聚烯烃弹性体(POE)及其应用 ENGAGE XLT 新一代TPO材料高效增韧剂二 聚烯烃弹性体(POE、TPO)的应用（陶氏）第18页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四Dow E

8、lastomersENGAGETM POE 在汽车外部件上的应用ENGAGETM POE - 硬质TPO应用于后车保险杠ENGAGETM POE 硬质TPO应用于车身测擦条、脚踏板ENGAGETM POE - 硬质TPO应用于车身前翼板ENGAGETM POE - 硬质TPO应用于前车保险杠第19页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四应用于车内支柱ENGAGETM POE 软质TPO应用于内部门板ENGAGETM POE 软质TPO应用于控制台ENGAGETM POE 硬质/软质TPO应用于仪表板/表皮ENGAGETM POE 硬质TPO应用于护膝垫板Dow Elastom

9、ersENGAGETM POE 在汽车内部件上的应用ENGAGETM POE 硬质TPO第20页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四Trademark ofThe Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow19TPO材料的发展趋势 更轻 更薄 发泡 在相似韧性条件下强度更高 满足更薄部件的强度要求 表面美观度 减少虎皮纹.我们新一代TPO增韧剂的用武之地!第21页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四弹性体共聚单体密度(g/cc)a熔融指数DSC 玻璃化转变温度 (C)TMENG

10、AGE XLT辛烯0.8700.5-65TMENGAGE 8180辛烯0.8630.5-55Trademark ofThe Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow21Dow Elastomers新型增韧剂的实验与对比材料 C-700-35 抗冲共聚聚丙烯Jetfill 700C 滑石粉 弹性体见下表 Irganox B-225 主副抗氧剂混合抗冲改性弹性体a190oC/2.16 kgb 200oC/5 kg第22页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四组分 (wt%)E8180 - 20.7XL

11、T - 20.7C-700-35 (抗冲聚丙烯)59.359.3TMENGAGE 8180 (对比)20.7-TMENGAGE XLT-20.7Jetfil 700 C (滑石粉)2020Irganox B-225 (抗氧剂)0.20.2Trademark ofThe Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow22Dow ElastomersTPO配方设计 Coperion ZSK-25 Mega挤出机 样品在相同条件下注塑第23页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四Trademark ofThe

12、 Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow23Dow ElastomersMechanical Properties: Types of rubber XLT 显示出更好的冲击性能和断裂伸长率.第24页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四Performance性能特种工程塑料工程塑料通用塑料AmorphousCrystallinePCMPPOABSSMA PMMAPSSANPVCPPLDPEHDPETPC-ETPOMPAPET PBTZytel RSHytrel RSDuPontRenewabl

13、y Sourced杜邦可再生资源材料ZytelRS HTNSorona EPPIPEI PEEKPES PPSPAR LCPPSU HTNPA66+杜邦生物基材工程塑料三 可再生资源材料的应用（杜邦）第25页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四内饰织物Soronafor carpets and matsPTT聚酯纤维用于地毯和垫子Sorona EPPTT polyester for molded partsPTT聚酯用于注塑件Cerenolfor polyurethane partsBioFuels生物燃油Hytrel RS thermoplasticelastomer f

14、or injection andExtrusion 热塑性弹性体用于注塑和挤出件Zytel RS polyamidesfor injection andExtrusion长链聚酰胺可用于注塑和挤出件第26页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四Sorona EP 丰田出风口样件 - 已商业化成本优势 免喷涂Sorona 样件取代玻纤增强PBT 用于前面板出风口处自由设计 Sorona 机械性能比PBT强选择Sorona材料的原因Sorona 2045G, 45% 玻纤增强料，同时具有优异的机械性能和表观45% glass filled SoronaEPSorona2045G第

15、27页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四Sorona 产品生命周期分析Sorona 与尼龙6 生命周期分析结果比较（按 ISO 标准） 含 37%可再生资源成分 减少 63% 温室气体排放 减少30%能量消耗及减少 21%水消耗.主 要 ISO 14000-系列文件 ：ISO-14040ISO-14044ISO-14047ISO-14042ISO-14048ISO-14049Environmental management- Life cycle assessment- Principles and frameworkEnvironmental management- L

16、ife cycle assessment- Requirements and guidelinesEnvironmental management- Life cycle impact assessment- Examples of application ofEnvironmental management- Life cycle assessment- Data documentation formatEnvironmental management- Life cycle assessment- Examples of application of ISO-14041 to goal a

17、nd scope definition and inventory analysisHolistic Approach:Evaluate the impact of all upstream and downstream products and processes.评估涉及所有上游和下游产品及加工过程Third party certified. 第三方认证第28页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四Sorona 纤维商业化应用例子丰田汽车小型豪华版用车60% 织物使用杜邦Sorona 纤维 headliner 头枕 sun visor 遮阳板 other fabric c

18、overed surfaces其它纤维覆盖物 floor mats. (Also on Prius).脚垫 （Prius中也同样使用Sorona 织物）第29页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四Zytel RS 长链尼龙 由蓖麻油中提炼的癸二酸制成PA610 (60%来源于生物基材）和PA1010(100% 来源于生物基材） 可应用于单丝，消费产品，运动产品，手持通讯设备，汽车等领域散热器末端水箱罩盖（水室） 高性能聚酰胺具有高柔性，韧性，热性能和超强耐化学品性能继耐水解性能 与PA11,PA12 相比，具有相当或更低的成本燃油管路冷冻液管路气刹管油管连接头第30页，共3

19、8页，2022年，5月20日，17点12分，星期四%renewablecontentHytrel RS 热塑性弹性体与常规 Hytrel 具有相同性能100在 Hytrel RS产品中, 其软段部分石油基来源的聚醚由生物基材的聚醚替代7060504030203040506070shore D hardness可再生成分含量与Hytrel硬度成反比 优异的弹性和低温柔韧性 有益的饶曲疲劳性 优良的耐化学性和耐油性 高撕裂强度，韧性，回弹性和抗冲性 应用于运动产品，家具和消费品中安全气囊盖第31页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四CVJ bootHytrel RS 可能应用性

20、能与常规 Hytrel TPE 相同其他热塑性弹性体需要柔软触感的应用安全气囊盖进气 管Over molded parts(门锁)软管和管材(真空软管)等速万向节防尘罩空气制动软管第32页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四Ticona Delivers Automotive Solutions四 泰科纳塑料在汽车工业的应用Auto Electrical Systems车载电子系统(Polyester, PPS, LCP, POM)Under Body Covers底盘盖(LFRT, Polyester)Airbag安全气囊(Polyester)Safety Systems

21、安全系统(POM, Polyester, LCP, LFRT)Under the Hood Applications发动机部件(PPS, Polyester, LCP, POM, LFRT)Instrument Panel仪表盘(LFRT)Front End Module前端模块(LFRT, Polyester)Window Winders门窗升降系统(POM, Polyester, LFRT)Door Module门模块(POM, LFRT, Polyester)Battery Tray电池支架(LFRT, Polyester)Sun Roof Systems天窗系统(POM, Polyes

22、ter, PPS, LFRT)Seating Systems座椅系统(POM, Polyester, LFRT)Fuel Systems油路系统(POM, PPS)Door Lock Systems门锁系统(POM, Polyester)Speaker Grills音响格(POM)Mirrors后视镜(POM, Polyester, LFRT)Wiper Systems雨刷系统(POM, Polyester, LFRT)Power Distribution Box传动系统(LFRT, Polyester)第33页，共38页，2022年，5月20日，17点12分，星期四Example of Weight and Fuel Reduction Door Module减重及减少燃料消耗案例 门模块SteelCelstran PP8 kg per vehicle weig