塑料在汽车工业中的应用

塑料在汽车工业中的应用

当前，世界汽车材料技术发展的主要方向是轻量化和环保化。减轻汽车自身的重量是降低汽车排放，提高燃烧效率的最有效措施之一，汽车的自重每减少10%，燃油的消耗可降低6%～8%。为此，增加塑料类材料在汽车中的使用量，便成为降低整车成本及其重量，增加汽车有效载荷的关键。汽车用塑料零部件分为三类：内饰件、外饰件和功能件。自20世纪90年代以来，随着汽车材料国产化的开展，我国汽车用塑料步入了世界发展的轨道。

在我国，塑料件约占汽车自重的7%～10%，举例来说，在轿车和轻型车中，CA7220小红旗轿车中的塑料用量为88.33kg，上海桑塔纳为67.2kg，奥迪为89.98kg，富康为81.5kg，依维柯0041则为144.5kg；在重型车中，斯太尔1491为82.25kg，斯太尔王为120.5kg。据有关部门统计，我国汽车用塑料的品种按用量排列依次为PP，PVC，PU，不饱和树脂，ABS，PF，PE，PA，PC，复合材料。

汽车配件塑料化后的轻量化情况配件名称原总量/Kg塑料重量/Kg减轻重量/Kg轻量化率/%空调器支架3.180.912.2771盘式制动器活塞0.820.410.4150发动机盖16.3412.264.125后门20.8812.718.1739座椅架(2座)22.711.3511.3550燃料箱22.718.164.5420轮胎(4只)54.4840.8613.6225驱动轴10.224.315.958叶片弹簧12.712.0410.6784门粱7.723.184.5459车身209.2994.43114.8655身架128.4893.9834.527车门（4扇）70.8227.6943.1361前后保险杠55.8419.9835.8764车头43.5813.1730.4270车轮（4只）41.7722.2519.5247合计721.53377.6934447.7但是，与汽车工业发达国家相比，我国还存在很大的差距，德国、美国、日本等国的汽车塑料用量已达到10%～15%，有的甚至达到了20%以上。虽然各国使用的塑料品种不尽相同，但大体相似。就不同品种的塑料用量来看，如果按使用数量排列，德国是PVC，PU，PP，PE，ABS；美国是PU，PP，PE，PVC，ABS；日本是PVC，PP，PU，ABS，PE，FRP。内饰件

一辆汽车最容易出彩的是内饰件，因为汽车的外观是给别人看的，而人们真正享受的是汽车的内饰，内饰强调触觉、手感、舒适性和可视性等。内饰产品主要包括以下几个方面：

●仪表板

欧洲汽车的仪表板一般以ABS/PC及增强PP为主要材料；美国汽车的仪表板多用苯乙烯/顺丁烯二酸酐SMA，这类材料价格低，耐热、耐冲击，具有良好的综合性能；日本汽车的仪表板曾采用过ABS和增强PP材料，目前则以玻璃纤维增强的SAN为主，有时也采用耐热性更好的改性PPE。随着电子技术的应用，高度的控制技术、发动机前置前轮驱动汽车操纵系统以及其它中央控制系统等将被集中在仪表板周围，因此，由纺织物来取代目前在聚氨酯发泡体表面覆盖的聚乙烯表皮将成为可能。

目前，我国使用的仪表板可分为硬和软仪表板两种。硬仪表板常被用在轻、小型货车、大货车和客车上，一般采用PP、PC、ABS、ABS/PC等一次性注射成型。这种仪表板表面有花纹，尺寸很大，无蒙皮，对表面质量要求很高，对材料的要求是耐湿、耐热、刚性好、不易变形。但由于这种仪表板通常采用多点注射成型，易形成流痕和粘接痕，同时添加色母不均，容易产生色差，因此表面需经涂装后才能使用，且最好选用亚光漆涂装。另外，由于高档仪表板追求质感，所以在仪表板表面做一部分桃木饰纹将是一种发展方向。

汽车常用的内饰件及所选材料内饰件主要原料要求性能可代替材料方向盘PP.PU.HDPE等耐热.手感好热塑性弹性体仪表盘金属骨架+半硬发泡PU+ABS或PVC皮.ABS.ABS/PVC.PPO/ABS.增强PP等耐光.抗冲击冷硫化PU.SMA.PC/ABS等仪表板芯ABS强度.涂漆性增强PP仪表盖板ABS尺寸稳定.耐热增强PP杂物箱PP铰链特性

烟灰缸PF耐热GFPBT仪表板底托架PP价格低

车门内手柄ABS.PVC皮+PU+PE韧性好热塑性PU坐垫.靠垫软发泡PU回弹性高.柔软

头枕芯半硬发泡PU柔软

暧风机壳ABS.增强PP耐热强度

暧风机叶轮POM强度

汽车常常用的的内饰饰件及及所选选材料料内饰件

主要原料要求性能可替代材料

表皮PVC革柔软.耐寒

车门内饰板填料发泡PU隔热.隔音发泡PE及PS

芯材硬纸板价格低PP+废纸

表皮PVC膜或壁纸柔软.耐寒布车顶棚衬里填料发泡PU隔热.隔音PP+废纸

基材塑料毡+PF价格低PS泡沫软质仪仪表板板由表表皮、、骨架架材料料、缓缓冲材材料等等构成成。斯斯太尔尔““7001”产产品采采用钢钢板骨骨架，，也有有用ABS、改改性PP、、FRP做做骨架架的；；桑塔塔纳、、捷达达、富富康及及斯太太尔““7001”均均采用用PVC/ABS或或PVC片片材作作为表表皮材材料，，并带带有皮皮纹，，其加加工工工艺是是先将将表皮皮真空空吸塑塑成型型，再再将吸吸塑好好的表表皮修修剪后后备用用，置置入发发泡模模腔内内，再再放上上骨架架，然然后注注入缓缓冲类类发泡泡材料料（如如PU）而而成形形。由于半半硬质质PU泡沫沫的开开孔性性，因因此它它具有有良好好的回回弹性性，并并能吸吸收50%～70%的冲冲击能能量，，安全全性高高，耐耐热、、耐寒寒，坚坚固耐耐用，，且手手感好好。但但是，，由三三种以以上材材料构构成的的仪表表板，，材料料的再再生利利用极极为困困难。。为了了便于于回收收利用用，正正在发发展用用热塑塑性聚聚烯烃烃TPO表表皮和和改性性聚丙丙烯PP骨骨架及及聚丙丙烯发发泡材材料构构成的的仪表表板。。●车车门内内板车车门内内板的的构造造基本本上类类似于于仪表表板，，由骨骨架、、发泡泡和表表皮革革构成成。以以红旗旗轿车车和奥奥迪轿轿车为为例，，车门门内板板的骨骨架部部分由由ABS注注塑而而成，，再采采用真真空成成形的的方法法，将将衬有有PU发泡泡材料料的针针织涤涤纶表表皮复复合在在骨架架上形形成一一体。。最近开发发成功的的低压注注射—压压缩成型型方法，，是把表表皮材料料放在还还未凝固固的聚丙丙烯毛坯坯上，经经过压缩缩，压成成为门内内板。表表皮材料料为衬有有PP软软泡层的的TPO，这类类门板易易回收再再生。中中低档轿轿车的门门内板，，可采用用木粉填填充改性性PP板板材或废废纤维层层压板表表面复合合针织物物的简单单结构，，即没有有发泡缓缓冲结构构，有些些货车上上甚至使使用直接接贴一层层PVC人造革革的门内内板。在美国，，门内装装饰板用用ABS或PP注塑成成形的居居多，现现在我国国国产的的卡车———斯太太尔王也也使用同同类板。。近年来来，车门门内饰板板为满足足耐候性性和柔软软性，已已开始使使用热塑塑性弹性性体与PP泡沫沫板相叠叠合的结结构。日日本开发发了一种种冲压成成形、连连续生产产全PP车门内内饰板的的技术，，门板包包括PP内衬板板、PP泡沫衬衬热层和和PP/EPDM皮层层结构。。车门周周围围塑料料件件部件名称所以材料门槛前部.后部护板左门内饰板总成门框内护条总成车门窗内密封条总成门拉手总成左右门上梁护板总成PPPVC膜+PP泡沫塑料+纤维板软PVC.EPDM.TPV植绒PVC.EPDM.TPV软PVC+金属架+PP盖PVC.PU.纤维板●座椅椅目目前坐坐垫及靠靠背基本本上是由由软质PU发泡泡制成。。对于座座椅的表表皮材料料，60年代大大多数采采用PVC人造造革，70年代代开始使使用真皮皮织物包包皮，织织物材料料主要是是尼龙，，预计聚聚酯织物物包皮会会逐年增增加。座座椅缓冲冲材料为为模压发发泡的软软质高弹弹性PU，目前前尚无其其它发泡泡材料可可以替代代它。软质PU发泡材材料可用用热硫化化层和冷冷硫化法法生产，，但从设设备投资资和材料料性能考考虑，目目前座椅椅缓冲垫垫多用冷冷硫化法法生产。。考虑到到座椅的的舒适性性，缓冲冲垫的密密度可以以改变，，从而使使软硬度度随之改改变。如如奥迪A6轿车车靠背上上的缓冲冲垫可使使用天然然纤维（（如椰子子壳）浸浸胶材料料，其特特点是透透气性好好；骨架架材料可可用GMT（玻玻璃纤维维毡片））取代钢钢铁材料料。●方向向盘方方向向盘一般般采用自自结皮硬硬质PU泡沫材材料高压压或低压压发泡而而成。方方向盘结结构要求求挺拔、、坚固、、轻便、、外韧内内软，并并能耐热热、耐寒寒、耐光、耐耐磨。因因此，包包覆物多用改改性PP、PVC、PU、ABS等等树脂，，骨架一般选用用钢骨架架与铝压压注而成，考考虑到轻轻量化，，现在也有用用玻璃纤纤维增强强PA替替代铁芯芯的趋势势。为了了追求豪豪华、舒舒适、手手感好，，现在的的方向盘盘表面部部分增加加了桃木木饰纹或或真皮包包皮等。。●顶棚棚、后围围车车内顶顶棚、后后围（后后围主要要对重型型车而言言）是内内饰件中中材料和和品种花花样最多多的一种种复合层层压制品品，它的的作用除除了起装装饰功能能外，还还起着隔隔热、隔隔音等特特殊功能能。顶棚棚、后围围一般由由基材和和表皮构构成，基基材需要要具有轻轻量、刚刚性高、、尺寸稳稳定，易易成形等等特点，，为此一一般使用用热塑性性聚氨酯酯发泡内内材、PP发泡泡内材、、热塑性性毡类内内材、玻玻璃纤维维瓦楞纸纸、蜂窝窝状塑料料带等。。表皮材料料可用织织物、无无纺布、、TPO、PVC等。。我国的的轿车顶顶棚一般般使用TPO发发泡片材材、玻璃璃纤维、、无纺涤涤纶布材材料层压压成型。。顶棚的的种类有有成型顶顶棚、粘粘接顶棚棚和吊装装顶棚，，其中成成形顶棚棚占70%以上上。卡车车主要用用成型顶顶棚，基基材采用用热固性性或热塑塑性毡类类，压制制成型，，表皮材材料选用用针织面面料、无无纺布、、PVC等。●发动动机罩及及地垫发发动机罩罩及地垫垫属中、、重型汽汽车及客客车的重重要内饰饰件。现现在，发发动机罩罩一般是是将PVC皮革革吸塑后后与聚醚醚多元醇醇和异氰氰酸酯发发泡填充充而成主要起到到吸音、、隔热热、、减震和和美化车车内环境境等作用用。轿轿车车中的地垫一般般都采用用美观观、、漂亮的的复合成型垫垫（如橡橡胶PVC、毛毛、麻类）制制成。除除了以上上塑料内内饰件外外，还有有遮阳板板、门手手柄、门门槛饰条条、侧窗窗防霜器器、杂物物箱及盖盖以及其其它吸音音材料等等。外饰件外饰件除除了要具具有内饰饰件的功功能外，，还要求求具有高高强度、、高韧性性、耐环环境条件件性能及及抗冲击击性能等等。●●汽汽车保险险杠保保险杠杠是汽车车的主要要外饰件件之一。。保险杠杠一般采采用模压压塑料板板材、改改性PP材料，，或用玻玻璃纤维维增强塑塑料经模模压、吸吸塑或注注塑成型型。桑塔塔纳轿车车的面板板材料是是采用共共聚丙烯烯加热塑塑性弹性性体，再再加入其其它助剂剂，经注注塑成型型的。改性PP汽车硬硬质保险险杠专用用料原料配比原料配比PP(2401)13抗氧剂101100.1PP(1430)20抗氧剂DLTP0.1POE12滑石粉(2500)30PP-g-MAH25炭黑2国内外汽汽车硬质质保险杠杠改性PP专用用料的性性能性能国内国外相对密度0.91-0.970.90左右熔体流动速率/(g/10min)2-141.7-11拉伸强度/MPa18-3017-33断裂伸长率/%300-800142-760弯曲强度/MPa14-2819-30缺口冲击强度/(J/m)23°c−30°c600-750500-750600左右100左右热变形温度/°c90-12080-105洛氏硬度(R)60-6560-84成型收缩率/%0.9-1.31.0-1.3根据不同同车型的的要求，，某些车车型的保保险杠需需要喷漆漆，如捷捷达王、、新捷达达、别克克等车的的保险杠杠都进行行了表面面喷漆。。而桑塔塔纳和奥奥迪—100等等就直接接采用注注塑成形形的保险险杠，但但要求保保险杠与与车身同同一色泽泽。保险险杠表面面经喷漆漆后，色色泽漂亮亮，但成成本增加加近一倍倍，而且且喷漆后后的保险险杠，其其回收再再生料的的耐寒性性和伸长长率大幅幅度降低低，不能能再用于于制造保保险杠。。所以，，开发可可涂性PP来制制造保险险杠是当当前的研研究课题题。斯太太尔王的的保险杠杠及前脸脸连在一一起，主主要采用用SMC压制而而成，质质量轻，，强度高高。●散热热器格栅栅散散热器器格栅是是为了冷冷却发动动机而设设置的开开口部件件，位于于车体最最前面，，往往把把汽车的的铭牌镶镶嵌其间间，是表表现一辆辆汽车风风格的重重要部件件。目前轿车车上所使使用的散散热器格格栅一般般用ABS或PC/ABS合合金，经经注塑成成型制成成。桑塔塔纳轿车车的格栅栅是用ABS制制成的，，由于ABS耐耐候性较较差，使使用时需需加入耐耐候性助助剂，色色泽为黑黑色。小小红旗的的格栅是是ABS/PC合金经经注塑成成型后，，再用喷喷漆喷敷敷，当然然，也有有用耐候候性较好好的ASA材料料，在注注塑成型型后，表表面可不不经涂装装。表面面不涂装装的散热热器格栅栅，其成成本将降降低50%。最最近，出出现了以以聚酯弹弹性体为为材料的的格栅，，经表面面溅射金金属铬后后使用，，此种格格栅备受受用户的的青睐。。●翼子板板翼翼子子板（也叫叫挡泥板））的作用是是，在汽车车行驶过程程中，防止止被车轮卷卷起的砂石石、泥浆溅溅到车厢的的底部。因因此，要求求所使用材材料具有耐耐气候老化化和良好的的成型加工工性。桑塔塔纳轿车左左右前轮的的上方有2个翼子板板，重约1.8Kg，它是用用增韧改性性PP经注注射成型而而成；重卡卡斯太尔王王的翼子板板采用FRP制作；；斯太尔1491的的翼子板则则采用PU弹性体制制作。现在在，翼子板板用塑料多多为PU类类，也有采采用树脂制制作的。今今后，用PA/PP合金注射射成型是一一种发展方方向。TPVC改改性PVC汽车挡泥泥板塑料配配方原料加入量原料加入量PVC100重质炭酸钙10-60DOP40-80内外润滑剂2TPVC20-40加工助剂ACR3-5三碱式硫酸铅/二碱式亚磷酸铅6-10炭黑2改性EVA汽车挡泥泥板塑料配配方原料加入量/质量粉原料加入量/质量粉EVA(VA15%)6