汽车工程材料最新现状报告

2009年汽车工程材料最新现状分析报告2009-3-201目录前言塑料在汽车中的应用现状汽车工程塑料研究进展结束语21、前言随着人们对汽车轻质化、抗冲击、低油耗、安全等要求的不断提高，质轻、耐腐蚀、减振、成型加工方便的塑料正越来越多地应用于汽车工业。根据美国塑料协会统计，1999年北美汽车平均每辆车用塑料为117KG，到2009年可望达到142KG。3欧洲全塑料汽车41、前言目前我国经济型轿车每车塑料用量达50～60kg，中高级轿车达60～80kg，有的甚至可达100kg；轻、中型载货车塑料用量达50kg左右，达国外20世纪80年代初中期水平。52、塑料在汽车中的应用现状据统计，常用汽车塑料有PP、PUR、PC、ABS、PA和PE等，主要应用于：内饰件外饰件发动机部件结构件62、塑料在汽车中的应用现状1）汽车内饰件塑料应用现状72、塑料在汽车中的应用现状2）汽车外饰件塑料应用现状83）汽车发动机系统塑料应用现状92、塑料在汽车中的应用现状4）结构件塑料应用现状103、汽车工工程塑料研研究进展近年来，塑塑料工业原原料结构没没有更多的的变化，但但在质量方方面有较大大的提高，，主要发展展方向：塑料合金Alloy塑料共混物物Blend填充增强复复合塑料（（改性））111）聚丙烯烯PP基基新型塑料料PP汽车零零部件主要要品种有：：保险杠、、仪表板、、门内饰板板、空调器器零部件、、蓄电池外外壳、冷却却风扇、方方向盘等。。汽车用PP一般都是是改性品级级，改性途径径主要是是通过加加入增韧韧剂和填填充剂来来提高PP的性性能。通通过调整整PP基基体、增增韧剂、、填充剂剂三者的的配比可可制造出出一系列列不同性性能的材材料，满满足汽车车不同部部件的功功能要求求。12用于保险险杠国外：在在反应釜釜中共聚聚，同时时进行PP与乙乙丙橡胶胶等的共共混。用用这种方方法生产产的PP专用料料性能优优异。国内：生生产方法法是采用用双螺杆杆挤出机机等将PP、聚聚乙烯(PE)、橡胶胶、无机机填料等等机械共共混造粒粒。13为了满足足汽车行行业对轻轻质、高高性能长长玻纤(LGF)复复合材材料日益益增长的的需求，，沙伯基基础创新新塑料推推出SABIC®STAMAX长玻纤纤聚丙烯烯树脂（（LGFPP）。SABICPP7690号复合合物是SABIC系列列产品中中专为铃铃木而开开发，用用于新新款铃木木雨燕保保险杠的的生产。。用于保险险杠14德国巴斯斯夫公司开发发的气相相PP技技术，直直接生产产乙丙橡橡胶为50％的的PP共共聚物。。该材料抗抗冲击性性能优良良，熔体体流动性性好，适适于薄壁壁长流道道注射成成型；可用于制制作汽车车保险杠杠外罩、、阻流板板和汽车车防护器器等。用于保险险杠15陶氏（Dow））化学公公司采用用u-nipohm聚聚合工艺艺技术及及特种催催化剂制制备的抗抗冲共聚聚PP，，其橡胶胶含量达达到40％，，具有良良好的刚刚性与韧韧性，耐耐低温冲冲击性能能优异，，在汽车车领域得得到广泛泛应用。。最近：国国外还出出现了采采用ββ晶型成成核剂增增韧改性性PP的的新方法法，大大大提高PP的耐耐冲击性性能。用于保险险杠16用于仪表表盘目前使用用的仪表表板有硬硬质仪表表板和软软质仪表表板两种种。硬质仪表表板是整整体一次次注射成成型，所所用材料料为增韧韧增强PP；软质仪表表板由表表皮、骨骨架、缓缓冲材料料构成。。一般采采用金属属或改性性PP或或ABS等注塑塑件作骨骨架，聚聚氨酯(PUR)泡沫沫作缓冲冲材料，，聚氯乙乙烯(PVC)作软质质表皮。。17用于仪表表盘SABICPP6604/5号号复合物物也用于于新款铃铃木雨燕燕的仪表表盘、控控制盘和和杂物箱箱，具有有高防刮刮性、强强刚性、、抗冲击击性及高高流动性性性能。。国内：以以聚丙烯烯(PP)为基基础树脂脂，聚烯烯烃热塑塑性弹性性体(POE)为增韧韧剂，来来酸酐接接枝聚丙丙烯(PP-g-MAH)为为相容剂剂，滑石石粉为填填料制得得性能符符合汽车车仪表盘盘要求的的专用料料。18用于保险险杠和仪仪表盘丰田汽车车公司已已开发出出汽车仪仪表板和和保险杠杠用新一一代的聚聚丙烯(PP)配混料料。这种种高橡胶胶含量高高结晶聚聚丙烯(HEHCPP)新材材料，具具有更高高的分子子立体规规整性，，不需加加大量橡橡胶便能能制备柔柔性、高高取向结结晶PP树脂，，因而降降低加工工和材料料总成本本。其性性能与TPO相相当，但但成本低低30％％。19用于发动动机冷却却风扇主要用玻玻纤(GF)增增强PP。该类PP的刚性性强，韧韧性和耐耐热性高高，成型型加工性性好。其改性方方法主要要采用GF和弹弹性体协协同增强强增韧。。由于长GF增强强PP的的刚性、、强度和和耐热性性均优于于短GF增强PP，国国外一些些大型企企业推出出了长GF增强强PP，，国内则则缺少相相应的产产品。20其它应用用用改性PP制作作耐化学学介质的的容器，，如蓄电电池外壳壳、盛装装各类溶溶剂的容容器等。。车身顶盖盖内饰板板材一般般采用泡泡孔结构构材料，，如交联联PE泡泡沫、PUR泡泡沫、瓦瓦楞纸板板等。现现在开始始使用高高熔体强强度PP生产的的PP发发泡板材材和蜂窝窝PP板板材；在复合成成型软内内饰护板板中，木木粉填充充PP、、天然纤纤维或废废合成纤纤维增强强PP、、天然纤纤维毡增增强PP等环保保材料制制造的内内饰护板板基板正正逐步得得到应用用。212）尼龙龙(PA)基新新型塑料料汽车上使使用的PA多为为增强增增韧PA，其增增强方法法主要是是填充无无机填料料，如GF和碳碳纤维(CF)；对PA增韧韧的方法法是在PA基体体中加入入橡胶弹弹性体。。目前研究究较多的的是利用用各种改改性方法法制备PA合金金。22用于电气气部件制造汽车车电气部部件的塑塑料不仅仅要具有有高的力力学性能能，耐热热性及动动、静载载荷承受受能力，，同时还还要具备备电性能能的安全全性和阻阻燃性。。PA主要要用于制制造汽车车电气配配线、接接线柱、、中央电电器板、、风扇和和车灯外外壳等。。23用于发动动机进气歧管管、空气气净化器器罩、气气门罩、、摇杆、、机油盘盘和散热热器等部部件。罗孚汽车车公司与与BMW、BASF公公司等联联合开发发的2L-4缸缸涡轮柴柴油发动动机。进气歧管管组件由由35％％GF增强的的PA制制造，这这种材料料能承受受很高的的发动机机温度。。空气净化化器罩所所用材料料是BASFUhramidB3GM24(10％GF和20％矿矿物纤维维增强PA66)。气门罩由由BASFUhramidA3WGM53(25％％GF和和5％矿矿物纤维维增强PA66)制成成。24Ford公司采采用杜邦邦牌号为为Zytel的的33％％GF增增强PA66生生产进气气歧管。。该进气气歧管较较铝质进进气歧管管轻30％。。戴姆勒-克莱斯斯勒(DAIMLER-CHRYSLER)公司司的采用用西门子子公司制制造的PA进气气歧管，，材料为为BASFPlastics公司司的UltramidPA(35％GF增强PA66)，使使进气歧歧管减重重2.7kg。用于发动动机25PA11具有吸吸水率低低、耐油油性好、、耐低温温、易加加工、质质量轻、、耐腐蚀蚀、不易易疲劳开开裂、密密封性好好、阻力力小等特特点，是是用来制制作汽车车输油管管、刹车车管的新新型尼龙龙材料。。GF增强强的PA12可可用于制制造发动动机罩和和散热器器等部件件。用于发动动机26用于车身身部件PA具有有较好的的耐冲击击性和强强度，主主要用来来制造汽汽车车体体的驱动动、控制制部件。。大众“Golf”“Jetta”轿轿车采用用杜邦公公司的““Zytel180G33”PA6；雪佛兰““Corvette””型轿车车的翼子子板采用用杜邦公公司的““BexloyC702”增增强非晶晶性PA。27美国ＧＥＥ塑料公公司（现现沙伯基基础创新新塑料））开发出出尼龙和和ＰＰＯＯ（聚苯苯醚）合合金导电电牌号NorylGTX973/976/979;涂覆性能能良好，，质轻和和高抗冲冲击性，，应用于于汽车体体部件、、室外交交通车、、园林设设施、家家用电器器、办公公室设备备和轻质质夹层。。用于车身身部件2829TeknorApex旗下下公司ChemPolymer宣宣布推出出一种抗抗冲击能能力高强强的尼龙龙66材材料（Chemlon109），，这种材材料的流流动性能能优于同同类材料料，而而且弯曲曲强度和和低温韧韧性能够够满足许许多汽车车部件以以及防碰碰撞填充充物的要要求。Chemlon109具有有出色的的流动性性能，适适用于生生产紧固固件等精精密或多多腔部件件，凭借借出色的的弯曲强强度，能能够承受受装配和和最终使使用造成成的应力力。Chemlon109具有有卓越的的韧性，，用于仪仪表盘甚甚至整个个发动机机等汽车车部件低低温储存存和运输输使用的的防碰撞撞填充物物或垫板板。用于车身身部件30用于安全全气囊安全气囊囊外壳使使用模塑塑级PA制造，，骨架材材料用PA66、PA46制制造。。大众汽车车公司Lupo型汽车车的安全全气囊外外壳采用用杜邦公公司33％GF增强PA(ZytelEFE8089)制制造，断断裂伸长长率高，，抗蠕变变性优异异。313）聚氨氨酯PUR欧洲汽车车内饰件件多以PUR为为主，约约占内饰饰件的70％，，其主主要特点点是耐磨磨性好、、耐低温温性优良良，耐化化学药品品性好等等。PUR泡泡沫可制制成舒适适的座椅椅，隔热热、减振振地毯；；半硬质PUR泡泡沫可制制成安全全的仪表表板；硬质PUR泡沫沫广泛应应用于冷冷藏车箱箱板的隔隔热保温温层；热塑性PUR可可制成““三明治治”板作作车顶篷篷；自结皮PUR可可制成手手感良好好的汽车车方向盘盘；PUR弹弹性体能能制成汽汽车挡泥泥板、轴轴套、止止回缓冲冲弹簧、、输油管管、油封封。32Audi公司采采用拜耳耳公司的的PUR弹性体体和PUR泡沫沫，改善善了舒适适性和安安全性。。GM公司司2002年的的CadillacSeville（凯凯迪拉克克赛威））车采用用陶氏化化学（DOWAutomotive）公公司的BeraformPUR泡泡沫填充充车身上上的凹穴穴，提高高了汽车车车身的的刚性，，降低了了噪音，，减少了了振动。。美国固特特异轮胎胎橡胶公公司和艾艾美莱轮轮胎公司司合作，，联合研研发了PUR汽汽车轮胎胎。3）聚氨氨酯PUR334）ABS基新新型塑料料汽车上使使用ABS与其其它树脂脂的共混混改性品品种，如如ABS／PC、ABS／PVC。。仪表板使使用ABS和ABS／／PC，，采用注注塑丁艺艺制备而而成。欧欧洲汽车车的仪表表板以ABS／／PC及及增强PP为主主。红旗轿车车和奥迪迪轿车车车门内板板的骨架架都是由由ABS注塑成成，再衬衬以PUR泡沫沫和针织织涤纶表表皮，以以真空成成型的方方法复合合在骨架架上形成成一体。。34门把手一一般以ABS、、ABS／PC合金等等采用注注塑方法法制成。。ABS／PC可电镀镀，增加加厂轿车车的饰点点，可做做成门槛槛饰条并并带有皮皮纹。。散热器格格栅一般般用ABS或ABS／／PC合合金注塑塑而成。。桑塔纳纳轿车的的格栅是是用ABS制成成的，小小红旗轿轿车的格格栅是用用ABS／PC合会注注射成后后，再再喷漆涂涂敷。散散热器格格栅也有有采用耐耐候性较较好的ASA材材料，注注射成型型后，表表面用涂涂装。4）ABS基新新型塑料料35朗胜（Lanxess）公司司的新型型抗冲击击耐热ABS品品级LustranUltra4105可用于于汽车内内饰件，，其耐热热达103℃，，比一一般ABS高得得多，室室温下冲冲击强度度为42kJ/m，，适用于于内门把把手、气气孔、防防水器条条带。4）ABS基新新型塑料料365)聚苯苯醚PPO及及其合金金PPO耐耐热性高高、电性性能好、、具有阻阻燃性、、吸水小小、收缩缩率低等等优点，，汽车用用PPO多为改改性品级级或合金金，如PPO／／聚苯乙乙烯(PS)、、PPO／PA、PPO／PBT等等。雪佛兰Venture公司的的Mercedes-Benz概念念车上采采用了GE（现现沙伯基基础创新新塑料））NorylGTX树脂脂制备成成后举门门上的扰扰流板和和下面板板，重量量分别为为1.0kg和和2.1kg。。37PPO／／PS合合金适用用于潮湿湿、承载载负荷、、对电绝绝缘及尺尺寸稳定定性要求求高的场场合，适适用于制制造汽车车轮罩、、前灯玻玻璃嵌槽槽、尾灯灯壳等零零部件，，也适合合于制造造连接盒盒、保险险丝盒、、断路开开关外壳壳等汽车车电气零零件。PPO／PS合金已已用于奥奥拓轿车车的仪表表前盖。。5)聚苯苯醚PPO及及其合金金38PPO／／PA合合金具有有优异的的力学性性能、尺尺寸稳定定性、耐耐油性、、电绝缘缘性和耐耐冲击性性，可用用于制作作汽车外外构件，，如大型型挡板、、缓冲、、后阻阻流板等等PPO／／PA已已用于于NISSNA／B-l、HONDA／CR-X等车型型的挡泥泥板和门门外围板板等。5)聚苯苯醚PPO及及其合金金39PPO／／PBT合金的的热变形形温度高高，对水水分敏感感度小，，是制造造汽车外外板的理理想材料料。近几几年，PPO／／PBT合金已已用于RENAULT／25、HONDA／SATURN等等车型的的挡泥板板、门外外围板等等。丰田汽午午公和美美国Ford汽汽车公司司使用PPO制制造仪表表板．奥奥拓A8的仪表表面板也也使用PPO合合金制造造．由于于PPO具有成成本低、、减振和和易于再再生利用用等特点点，使PPO成成为未来来汽车仪仪表板的的首选材材料。5)聚苯苯醚PPO及及其合金金406）聚碳碳酸酯(PC)及其合合金PC主耍耍用于汽汽车照明明灯和车车窗等。。目前，，国内外外出现了了PC／／ABS、PC／PBT等合合金；中石化北北京化工工研究院院生产的的PC／／ABS合金FKAC8476、FKAC1459、FKAC168W等等牌号已已大批量量用于富富康车左左右侧门门护板和和窗装饰饰件等。。41戴姆勒-克莱斯斯勒公司的Smart微型型轿车采采用GEPlastic公公司（现现沙伯基基础创新新塑料））的XenoyPC／PBT合金金制造车车体面板板，其中中的PC保证面面板的耐耐冲击性性和韧性性，PBT可提提高面板板的耐腐腐蚀性、、耐紫外外线性能能和高温温(140℃)条件下下的尺寸寸稳定性性，制成成的面板板外观光光滑，颜颜色耐久久，比金金属面板板减轻50％，，降低低燃油消消耗。6）聚碳碳酸酯(PC)及其合合金42Nissan公公司Xtera车的顶顶盖活动动式行李李架由GEPlastic公司司（现沙沙伯基础础创新塑塑料）提提供，材材料为PC／(内烯腈腈／苯乙乙烯／丙丙烯酸酯酯)共聚聚物(ASA)合金。。这种行行李架的的铝侧杆杆和横梁梁固定在在6个顶顶盖支撑撑上，，能承受受18kg的的货物，，比原PA行李李架减轻轻61％％。6）聚碳碳酸酯(PC)及其合合金43沙伯基础础创新塑塑料推出出附加车车窗应用用中使用用与有机机硅硬膜膜相结合合的透明明、注塑塑成型的的LexanGLX树脂。。LexanGLX树脂具具有很高高的抗冲冲击强度度和刚度度，而且且十分轻轻巧，还还涂敷了了一层基基于有机机硅的硬硬膜，从从而具备备了抗磨磨损以及及抗紫外外线和化化学降解解能力。。最近沙伯伯基础创创新塑料料推出了了一项革革新仪表表板(IP)计计划。特特点是提提供多种种新型的的高性能能PC／／ABS和PC的产品品（XtremeCY．COLOYPC／ABS树树脂，和和LEXANEXL1414H树脂））以及更更大范围围的全球球性技术术资源和和支持。。6）聚碳碳酸酯(PC)及其合合金447）PE多层燃燃油箱PE在汽汽车上主主要用作作燃油箱箱，美国国克莱斯斯勒公司司首次在在1993型轻轻便高速速轿车上上使用了了高密度度聚乙烯烯(HDPE)燃油箱箱。BASF公司以以LupolenHDPE为原料料生产了了多层共共挤吹塑塑燃油箱箱，与原原HDPE燃油油箱相比比，力学学性能上上有较大大提高。。458）聚苯硫醚醚(PPS））PPS比强度度高、综合性性能优异，被被视为汽车轻轻量化的理想想材料。改性PPS取取代原来的铸铸铁及铝压铸铸件等，用于于动力制动装装置和动力导导向系统的旋旋转式叶片、、温度传感器器、气化器、、进气管、汽汽油泵等领域域。还可用于于制作汽车发发动机和交流流电机部件，，燃料泵及点点火装置部件件，汽化器部部件，各种种传感器部件件、配电盘、、排气循环阀阀及阀门以及及灯光反向器器和车灯夹具具等。46成都乐天塑料料有限公司开开发出牌号为为SGPPS系列产品品。SGPPS一2C104A系列是是晶须增强材材料，可用于于制造保险杠杠、护板、挡挡板、柄、、前后箱盖、、排气管、水水箱等。SGPPS一2W304A系列是是PPS／聚聚醚醚酮(PEEK)／／聚四氟乙烯烯(PTFE)合金，可可用于制造汽汽车变速齿轮轮、轴承、轴轴套、电刷等等部件。SGPPS－2E204B系列系系纳米Al2O3增强强材料，能满满足高级电器器部件壳体精精度要求.8）聚苯硫醚醚(PPS））479)PBT改改性合金汽车上使用的的PBT一般般都采用GF增强或无机机填料改性，，或与其它高高分子材料共共混改性。PBT被广泛泛用于生产保保险杠、化油油器组件、挡挡泥板、扰流流板、火花塞塞子板、供油油系统零件、、仪表板、汽汽车点火器、、加速器及离离合器踏板等等部件。GE公司(沙沙伯基础创新新塑料)生产产的PBT/PC合金(商品名为Xenoyl731)耐耐热性好，耐耐应力开裂，，具有优良的的耐磨、耐化化学腐蚀性，，低温冲击强强度高，易加加工和涂饰性性好，主要应应用于高档轿轿车的保险杠杠、车底板、、面板等。。4810）PET合金美国DuPont公司司开发了汽车车用RYNITEPET系列材料料，该材料在在用于薄壁制制品时可发挥挥其优良的流流动特性、较较小的成型公公差，可设计计多腔模具来来提高生产效效率。与锌、、铝等金属相相比，RYN1TEPET具有良良好的材料性性能、加工工工艺特性和较较低的价格使使其制品具有有很高的性价价比和较轻的的质量，在轿轿车领域具有有广泛的应用用前景。49联合信号公司司（Allied-Signal））研发的Petra系列列PET具有有优良的耐高高温性能和优优异的低温冲冲击强度，经经得起高于200℃的电喷着色处处理，另外由由它制成的制制品具有很好好的表面性能能，可用于制制造汽车的内内、外装饰件件，如车门、、门支撑架、、引擎盖等。。10）PET合金50GE公司(沙沙伯基础创新新塑料)公司司将PET与与PBT、PC等共混制制成了Valox800PET，它不仅具具有良好的表表面光泽和成成形性，而且且能在220℃的高温下下使用，冲击击强度达648J／m，可用于轿轿车车身的制制造。德国BTE公公司用GF增增强PET研研发出汽车用用塑料车轮。。该车轮的最最大优点是不不生锈。塑料料车轮较轻，，可以减轻汽汽车非悬挂件件的质量，使使汽车更易于于操作、更舒舒适。10）PET合金5111）玻璃纤纤维增强塑料料汽车用纤维复复合材料轻质质高强，其拉拉伸、弯曲、、压缩弹性模模量、抗蠕变变及耐疲劳特特性好，可采采用注射、挤挤出、压制、、层压等多种种成型方法加加工，成型周周期短、生产产效率高，因因此其应用领领域在不断扩扩大。为了更好的发发挥纤维在塑塑料中的增强强作用，在塑塑料中纤维长长度必须大于于临界长度LC，否则其其增强作用就就同一般的粉粉末填料相同同，因而目前前长纤维增强强热塑性塑料料(LFRT)已成为热热塑性塑料市市场增长最快快的品种。52长玻璃纤维增增强聚丙烯(LGF．．PP)SABIC®®STAMAX公司近近年开发了一一种高弹性模模量复合材料料LGF-PP，玻璃纤纤维的长度为为12-25mm，下下表列出了注注塑LGF．．PP典型机机械性能。LGF．PP可取代现有有的材料，用用于仪表板托托架、保险杠杠梁、防溅板板、车门和IFEM等零零部件。5312）玻纤毡毡增强热塑性性塑料(GMT)目前，欧美玻玻纤毡增强热热塑性塑料(GMT)在在汽车中的应应用日趋广泛泛。成型工艺有两两种。一种是干法成成型，即利用用玻璃纤维针针刺毡或连续续原丝毡与聚聚丙烯等热塑塑性塑料复合合成片材，在在裁切成所需需形状后经红红外加热使树树脂至塑熔状状态，置于模模具中加压成成型为最终产产品。这种片材所制制的产品等用用于汽车部件件，如保险杠杠衬里等。54另一种成型工工艺为湿法成成型，将短切切玻璃纤维与与热塑性塑料料(如聚丙烯烯)粒子在水水中混合，借借助于助剂的的作用使塑料料颗粒悬浮在在水中，将此此浆料送到纸纸机的网上脱脱水形成片材材，该片材经经特制的加热热系统使塑料料粒子达到塑塑熔状态，将将纤维固结在在一起最终形形成干的片材材。用这种片材经经模压可以制制出各种外观观良好的汽车车外装饰部件件。12）玻纤毡毡增强热塑性性塑料(GMT)55近年来随着GMT技术的的不断改进，，出现了性能能更为优越的的GMT。它它具有以下优优点和用途：：制件性能稳稳定，重复性性好，适用于于轿车仪表盘盘、座位等结结构件；含矿矿物填料，用用作保险杠时时兼具有高强强度和高韧性性，可吸收高高能量；流动动性好，用于于发动机减噪噪装置时可设设计成壁厚小小但有细筋增增强的制件；；制件可回收收利用，经济济性好，是某某些汽车车身身底板的理想想材料。12）玻纤毡毡增强热塑性性塑料(GMT)5613）碳纤维维增强复合材材料2003年，，DaimlerChrysler公司推出出的DodgeViper型跑车车的挡板支架架系统首次将将碳纤维应用用在大型底盘盘和车身外部部部件上。近年来，日日本开始研究究采用碳纤复复合材料代替替目前正在使使用的铝合金金，来制造汽汽车涡轮增压压器压气机叶叶轮，具有强强度高、耐久久性好和可靠靠性高的优点点，并使叶叶轮质量减轻轻了48％，，降低了转转子惯量，提提高了转子加加速性能，缩缩短了涡轮增增压器的响应应滞后。5714）生物复复合塑料最近，帝人纤纤维与马自达达共同开发出出使用聚乳酸酸纤维的汽车车座椅材料；；用于马自达达“PremacyHydrogenRE