汽車輕量化帶動(dòng)車用改性塑料需求,汽車行業(yè)已經(jīng)成為改性塑料需求增速最快的領(lǐng)域。改性塑料下游最大的應(yīng)用領(lǐng)域是家電和汽車,在汽車輕量化的帶動(dòng)下汽車行業(yè)已經(jīng)成為改性塑料需求增速最快的領(lǐng)域宪卿,預(yù)計(jì)未來幾年國內(nèi)車用改性塑料需求年平均增速將在15%以上的诵。
一、改性塑料簡介
1佑钾、改性塑料的分類
改性塑料是指通過加入合適的改性劑西疤,經(jīng)過共混、填充休溶、增強(qiáng)代赁、共聚扰她、交聯(lián)等物理、化學(xué)方法對(duì)通用塑料和工程塑料進(jìn)行改性芭碍,以提高其韌性徒役、強(qiáng)度、拉伸性窖壕、抗沖擊性忧勿、阻燃性等性能而得到的樹脂/塑料。
因此改性塑料產(chǎn)業(yè)鏈的上游是PE瞻讽、PP鸳吸、PVC等合成樹脂,通過物理或者化學(xué)方法進(jìn)行改性得到改性塑料樹脂速勇,再經(jīng)過擠出晌砾、注塑、壓延等工藝得到改性塑料制品烦磁,由于其性能優(yōu)異养匈,改性塑料制品廣泛應(yīng)用于家電、汽車都伪、建筑等行業(yè)呕乎。
改性塑料產(chǎn)業(yè)鏈
根據(jù)改性后的功能,改性塑料包括阻燃樹脂類院溺、增強(qiáng)增韌樹脂類楣嘁、塑料合金類磅轻、功能色母類等種類珍逸,各個(gè)種類按著不同的材質(zhì)又可以細(xì)分下去,并且由于各自的性能差異聋溜,應(yīng)用領(lǐng)域也各有不同谆膳。
改性塑料的分類
改性塑料分類及用途
2、改性技術(shù)
改性技術(shù)包括共混撮躁、填充漱病、增強(qiáng)等物理方法和共聚、交聯(lián)等化學(xué)方法把曼,物理方法是目前最重要的改性方法杨帽,共混、填充等需要選用合適的改性劑嗤军、填料才能達(dá)到特定的改性目的注盈。
(1)改性劑
改性劑或者也叫助劑可以分為加工助劑和功能助劑。
加工助劑是用于改善塑料的加工流變性以及成型性能的助劑叙赚,主要包括:潤滑劑——改善基材的流動(dòng)性;熱穩(wěn)定劑老客、抗氧化劑——改善基材的熱穩(wěn)定性;分散劑——改善基材的分散性;相容劑僚饭、偶聯(lián)劑——改善基材的兼容性;架橋劑、增粘劑——改善基材的熔融強(qiáng)度胧砰。
功能助劑主要用于改善基材的物理鳍鸵、化學(xué)特性,包括:填充劑尉间、晶核劑——改善基材的剛性偿乖、強(qiáng)度;抗沖改性劑——改善基材的沖擊性;阻燃劑——改善基材的阻燃性,改性后的材料在受到火源攻擊時(shí)哲嘲,能有效的阻止汹想、延緩或終止火焰的傳播;安定劑——改善基材的耐候性;導(dǎo)電涂料填料、抗靜電劑——改善基材的導(dǎo)電性撤蚊,抗靜電劑可減輕塑料在加工和使用過程中的靜電積累古掏,降低材料表面電阻率;可塑劑——改善基材的軟硬度;發(fā)泡劑——改變基材的密度;色料——改變基材的透明性、顏色侦啸。
一些改性劑的用途
(2)改性方法
對(duì)樹脂進(jìn)行改性的方法可以分為物理方法和化學(xué)方法槽唾,包括填充、共混光涂、增強(qiáng)庞萍、共聚、交聯(lián)等等忘闻,目前主流的改性技術(shù)是以填充钝计、共混、增強(qiáng)等為主的物理改性技術(shù)齐佳。
填充是將礦物私恬、改性劑等填充物與塑料共混,使塑料的收縮率炼吴、硬度本鸣、強(qiáng)度等性能得到改善;共混是摻入一種或多種其他樹脂、改性劑或礦物質(zhì)硅蹦,以改善原有性能;增強(qiáng)是將玻璃纖維等與塑料共混以增強(qiáng)塑料的機(jī)械強(qiáng)度荣德。
改性技術(shù)
用于填充、共混童芹、增強(qiáng)的改性配方一旦確定涮瞻,對(duì)下游的生產(chǎn)設(shè)備的具體操作要求不高。這一技術(shù)特點(diǎn)決定了改性塑料生產(chǎn)的關(guān)鍵工序在于改性配方的設(shè)計(jì)假褪,從目前的情況來看署咽,通用型大品種改性塑料的原始配方基本處于市場(chǎng)公開的狀態(tài),而高性能專業(yè)型改性塑料的配方則掌握在各細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)手中嗜价。
3艇抠、應(yīng)用領(lǐng)域
改性塑料在阻燃性幕庐、強(qiáng)度、抗沖擊性家淤、韌性等方面的性能都優(yōu)于通用塑料异剥,下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛,主要應(yīng)用于家電絮重、汽車冤寿、建筑、辦公設(shè)備青伤、機(jī)械等領(lǐng)域督怜,其中家電、汽車是其最大的兩個(gè)應(yīng)用領(lǐng)域狠角,2015年國內(nèi)改性塑料消費(fèi)量已經(jīng)接近1000萬噸号杠,隨著科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級(jí)其下游應(yīng)用還在不斷拓展。
汽車領(lǐng)域改性塑料
汽車行業(yè)已經(jīng)成為改性塑料需求增速最快的領(lǐng)域丰歌。據(jù)市場(chǎng)咨詢機(jī)構(gòu)MarketsandMarkets預(yù)計(jì)姨蟋,2018年全球車用塑料市值有望由2012年的216.16億美元增至461.12億美元,消費(fèi)量預(yù)計(jì)將由2012年的710萬噸增至2018年的1130萬噸立帖,2013~2018年期間需求復(fù)合年增長率將達(dá)13.4%(中國知網(wǎng):《2018年全球車用塑料市值將突破460億美元》眼溶、《2018年全球車用塑料需求將達(dá)1130萬t》)。這主要?dú)w因于:一是全球汽車產(chǎn)量增速穩(wěn)定;二是汽車輕量化使得單車改性塑料用量增大晓勇。
國內(nèi)車用改性塑料增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球平均堂飞。國內(nèi)汽車產(chǎn)量增速在過去多年中都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球汽車產(chǎn)量增速,國內(nèi)單車塑料用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國家绑咱,發(fā)展空間巨大绰筛,特別是中國已經(jīng)是全球最大的新能源汽車市場(chǎng),新能源汽車更加需要輕量化技術(shù)的支持羡玛,因此國內(nèi)車用改性塑料需求增速將高于全球平均水平别智,成為改性塑料下游增長最快的領(lǐng)域,據(jù)亞化咨詢預(yù)計(jì)稼稿,未來5年內(nèi)國內(nèi)汽車改性塑料行業(yè)年復(fù)合增長率將超過26%。
二讳窟、汽車輕量化與車用改性塑料需求
汽車輕量化是未來汽車行業(yè)發(fā)展方向让歼,特別是對(duì)于新能源汽車而言,重量的減輕直接意味著續(xù)航里程的增加丽啡。有研究顯示谋右,燃油汽車整車重量減輕10%,燃油效率可提高6~8%补箍,重量每減少100kg改执,汽車百公里油耗可降低0.3~0.6L啸蜜,百公里CO2排放量可減少約5g(《汽車輕量化設(shè)計(jì)的技術(shù)路線分析》);對(duì)純電動(dòng)汽車而言,整車重量降低10kg辈挂,續(xù)駛里程可以增加2.5km(《汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及主要途徑分析》)衬横。
1、汽車輕量化技術(shù)
汽車輕量化作為一個(gè)系統(tǒng)化的工程终蒂,并不是簡單地針對(duì)某個(gè)零件的單獨(dú)減重蜂林,局部重量的變化在很大程度上會(huì)影響汽車的其他部位,因此汽車輕量化是指在汽車制造過程中集設(shè)計(jì)拇泣、制造噪叙、材料技術(shù)等一起的系統(tǒng)性工程。
在對(duì)汽車進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)時(shí)霉翔,需要結(jié)合考慮三個(gè)方面的因素:車身結(jié)構(gòu)安全睁蕾、剛度分析、輕量化系數(shù)债朵。(《汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及主要途徑分析》)
(1)車身結(jié)構(gòu)安全
汽車車身和內(nèi)外飾輕量化的前提是汽車安全性惫霸、車身剛度、疲勞耐久性葱弟、操控穩(wěn)定性和振動(dòng)舒適性等滿足要求壹店。車身結(jié)構(gòu)安全的目的在于保護(hù)車內(nèi)乘員的安全,屬于汽車的被動(dòng)安全范疇芝加,車身結(jié)構(gòu)的安全性能將直接影響到汽車是否能滿足正面碰撞硅卢、側(cè)面碰撞、后面碰撞藏杖、翻滾和低速碰撞等這些被動(dòng)安全要求将塑。
目前各國汽車被動(dòng)安全法規(guī)有:歐洲法規(guī)體系(ECE/EEC)和美國聯(lián)邦機(jī)動(dòng)車法規(guī)體系(FMVSS)。我國強(qiáng)制性汽車被動(dòng)安全標(biāo)準(zhǔn)(GB)主要是參考?xì)W洲法規(guī)體系蝌麸。
(2)剛度分析
車身整體剛度指的是車身受到外界施加的載荷和在施加載荷之后白車身產(chǎn)生的變形量之間的關(guān)系点寥。車身剛度反映了如何在滿足車身裝配和使用要求的前提下來控制車身結(jié)構(gòu)各個(gè)部位的變形量,所以如果車身剛度設(shè)計(jì)不合理来吩,就會(huì)造成車身振動(dòng)頻率的降低敢辩,從而導(dǎo)致整車的乘坐舒適性、使用壽命和碰撞安全性弟疆、NVH性能等達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求∑莩ぃ現(xiàn)代車身的設(shè)計(jì)都是盡可能降低車身質(zhì)量的前提下,最大程度的提高汽車車身剛度怠苔。
(3)輕量化系數(shù)
車身輕量化系數(shù)L(LightWeightIndex)是目前被汽車行業(yè)接受度較大的一個(gè)評(píng)價(jià)車型輕量化的指標(biāo)同廉。輕量化系數(shù)L值越小,表示車身輕量化做得越好仇哆。車身輕量化系數(shù)的計(jì)算公式如圖11所示罗售,其中L為輕量化系數(shù)、CT為帶有擋風(fēng)玻璃的車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度疫粥、m為不帶四門兩蓋的白車身骨架質(zhì)量蟆湖、A為車身四輪間投影面積故爵。
由輕量化系數(shù)L的計(jì)算公式可以知道,要減小車身輕量化系數(shù)帐姻,可以通過提高剛度或降低白車身的質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)稠集。目前汽車輕量化技術(shù)主要分為3個(gè)方面:結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化材料應(yīng)用和采用先進(jìn)制造工藝饥瓷。其中剥纷,采用輕量化的替代性材料是業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)同且前景最為可觀的輕量化技術(shù)。目前采用的輕量化材料主要有高強(qiáng)度鋼呢铆、鋁鎂合金晦鞋、改性塑料和復(fù)合材料。
低強(qiáng)度鋼材指的是強(qiáng)度小于201MPa的鋼材棺克,而高強(qiáng)度鋼材主要指的是強(qiáng)度在201MPa-550MPa之間的鋼材悠垛,超強(qiáng)度鋼材指的是強(qiáng)度大于550MPa的鋼材。在汽車制造工作中娜谊,鋼材料是使用較多的材料确买,也是汽車結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成部分,在強(qiáng)度相同的情況下纱皆,采用高強(qiáng)度鋼材能夠有效的減輕汽車制造所使用鋼板的厚度湾趾,能夠從根本上減輕汽車自身的重量,這樣可以有效減小輕量化系數(shù)L派草。
相對(duì)于鋼而言搀缠,鋁合金的比重僅為其30%為2.68g/cm3。當(dāng)彎曲剛度相等時(shí)近迁,減重潛能為49%;當(dāng)彎曲強(qiáng)度相等時(shí)艺普,其減重潛力為38%。當(dāng)前其主要的應(yīng)用形式有以下幾種:汽車懸架支架鉴竭、車輪等結(jié)構(gòu)件所用的鋁合金鍛件;車身殼體歧譬、發(fā)動(dòng)機(jī)缸蓋等模具鑄造件;車身結(jié)構(gòu)等鋁合金基拉拉伸件;車廂、覆蓋件拓瞪、蓋板等軋制板材;殼體缴罗、強(qiáng)度較高的小型鑄造件。
鎂的比重比鋁合金的比重更小祭埂,僅為鋼的1/4為1.74g/cm3,其輕量化應(yīng)用潛力巨大。當(dāng)前汽車零件制造對(duì)于鎂合金的使用已經(jīng)非常廣泛蛆橡,儀表盤骨架舌界、座椅骨架等60余種零件都是由鎂合金制造而成。
改性塑料和復(fù)合材料相比金屬材料具有更低的密度和更高的比強(qiáng)度泰演,目前常見的改性塑料和復(fù)合材料主要有改性PP呻拌、改性PVC、改性PE睦焕、纖維復(fù)合材料藐握、金屬基復(fù)合材料、熱塑性樹脂復(fù)合材料等垃喊。改性塑料早期主要應(yīng)用于汽車的內(nèi)外裝飾猾普,隨著纖維增強(qiáng)塑料的應(yīng)用,如今已經(jīng)應(yīng)用到了汽車的結(jié)構(gòu)件上本谜,特別是碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展初家,使得基于改性塑料和復(fù)合材料的汽車輕量化整體解決方案成為可能。
2乌助、新能源汽車的輕量化新要求
近年來新能源汽車發(fā)展迅速溜在,據(jù)高工鋰電(GGII)統(tǒng)計(jì)2016年全球新能源乘用車的銷量達(dá)到了72.6萬輛,并且包括荷蘭他托、德國掖肋、法國和英國等在內(nèi)的多個(gè)國家都給出了禁售燃油汽車的時(shí)間表,新能源汽車的發(fā)展已經(jīng)勢(shì)不可擋赏参,從目前的技術(shù)來看志笼,未來幾年電動(dòng)汽車將是新能源汽車的主要形式。
禁售燃油汽車時(shí)間表
電動(dòng)汽車的充電時(shí)間長而續(xù)航里程又不及燃油車一直是其被人詬病的短板登刺。充電時(shí)間的長短由鋰離子電池的充放電原理所決定籽腕,在不改變電池充放電原理的前提下改善空間有限,但提高續(xù)航里程卻是可以努力的方向纸俭,比較簡單的方法是通過搭載更多的電池來提高續(xù)航里程皇耗,但更多的電池不僅意味著充電時(shí)間更長,也意味著汽車的重量會(huì)更重揍很,做功效率會(huì)更低郎楼,也就是消耗1Kwh電量汽車行駛的距離會(huì)減少。如果要在搭載電量不變的前提下提高續(xù)航里程窒悔,就必須要通過提高效率來實(shí)現(xiàn)呜袁。
要使每消耗1Kwh電量電動(dòng)汽車行駛更遠(yuǎn)的距離,最主要的方法就是減輕汽車的重量简珠,有研究表明純電動(dòng)汽車整車重量降低10kg阶界,續(xù)駛里程可以增加2.5km虹钮,如果通過輕量化技術(shù)能將重要減輕500kg,在搭載同樣電量的情況下膘融,續(xù)航里程將可以提升125km芙粱,因此電動(dòng)汽車對(duì)輕量化技術(shù)的渴望是非常迫切的。
電動(dòng)汽車輕量化技術(shù)
電動(dòng)汽車與燃油汽車最大的不同在于電動(dòng)汽車很大一部分重量來源于電池氧映,而電池的重量除非找到了能量密度更高的材料或者改變現(xiàn)在的鋰離子電池體系春畔,否則很難降下來,因此減輕車身岛都、內(nèi)飾律姨、底盤等的重量是其輕量化比較可行的方案。
某純電動(dòng)汽車各部分重量(kg)
內(nèi)飾重量的減輕可以通過多運(yùn)用改性塑料來達(dá)到臼疫,車身和底盤重量的減輕除了上面所說的利用高強(qiáng)度鋼择份、鋁鎂合金外,有研究者甚至提出了全塑車身的概念多矮,提出了集成化超輕新能源汽車的概念缓淹,超輕新能源汽車主要由驅(qū)動(dòng)電池單元、行駛系統(tǒng)塔逃、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)讯壶、鋁制車身框架、復(fù)合材料車身湾盗、塑化地板等組成伏蚊,車身整備質(zhì)量能降低到850kg(包括電池),其全塑車身設(shè)計(jì)是新能源汽車輕量化設(shè)計(jì)的重要組成部分格粪,與傳統(tǒng)的汽車車身設(shè)計(jì)相比躏吊,全塑車身的設(shè)計(jì)是一個(gè)一體化、模塊化帐萎、整體式的設(shè)計(jì)思路比伏,同時(shí)實(shí)現(xiàn)功能與零部件的高度集成,從而減少零部件的數(shù)量疆导,降低生產(chǎn)成本赁项。
3、車用改性塑料
改性塑料在汽車工業(yè)的作用和地位越來越明顯澈段,目前聚丙烯(PP)悠菜、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物(ABS)、聚酰胺(PA)败富、聚碳酸酯(PC)悔醋、聚甲醛(POM)、聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯(PBT)兽叮、加強(qiáng)型聚氨酯(PRT)和聚氯乙烯(PVC)等塑料都在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用芬骄。在所有的車用塑料中猾愿,聚丙烯所占份額最高達(dá)37%,其次是聚氨酯德玫,占比17.3%匪蟀,ABS樹脂占12.3%椎麦,復(fù)合材料占11.5%宰僧,高密度聚乙烯占10.8%,聚碳酸酯占6.8%观挎,聚甲基丙烯酸甲酯占4.4%琴儿。
車用改性塑料主要品種
改性塑料在汽車部位上的應(yīng)用涵蓋內(nèi)外飾件、功能和結(jié)構(gòu)件嘁捷,隨著纖維增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展造成,特別是碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展,甚至車身雄嚣、底盤等都可以完全用改性塑料和復(fù)合材料制造晒屎。
(1)改性塑料在汽車內(nèi)外飾件上的應(yīng)用
儀表板
目前儀表板主要有硬質(zhì)儀表板和軟質(zhì)儀表板兩種形式,軟質(zhì)儀表板一般被比較高檔的汽車采用缓升,而大客車鼓鲁、貨車等車型則基本采用硬質(zhì)儀表板。儀表板一般用改性PP材料制作港谊,改性PP中主要是以橡膠類的增韌劑和無機(jī)填充材料為主;儀表板表皮材料以PVC/ABS為主骇吭,PVC在耐沖擊和耐熱性上比較弱,ABS機(jī)械性能和成型加工能力比較好歧寺,并且與PVC能夠進(jìn)行結(jié)合燥狰,將兩者進(jìn)行組合可以形成互補(bǔ)。
門內(nèi)板
目前比較常用的制造門內(nèi)板的改性塑料是ABS斜筐、PP龙致,用它們制作成骨架,并且表面帶有一層緩沖層顷链,緩沖層采用PP發(fā)泡目代、TPU、針織滌綸等蕴潦。在通用像啼、雪佛蘭的一些車型中,骨架潭苞、面板都采用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯片狀模塑料(SMC)材料忽冻,在有的汽車中也會(huì)采用天然纖維和PP熱壓制作而成,這種手段能夠有效減輕車門的重量此疹,降低成本僧诚,隔音性能得到明顯提高遮婶。
車身覆蓋件與底盤
改性塑料制作車身覆蓋件,與金屬覆蓋件相比湖笨,車身更加光滑旗扑、尺寸更加精確,并且質(zhì)量慈省、噪聲臀防、振動(dòng)等條件上可以更加優(yōu)化,所以改性塑料在車頂蓋边败、發(fā)動(dòng)機(jī)罩袱衷、行李艙蓋等方面得到廣泛應(yīng)用。福特公司利用SMC制作前方護(hù)板笑窜、頂蓋版致燥、發(fā)動(dòng)機(jī)罩;戴勒姆克萊斯勒公司的新型smart車型中,采用了XenoyPC/PBT制作車體面板排截。
在汽車底盤中嫌蚤,由于需要承受的負(fù)荷較大,因此塑料化存在較大的難題断傲。目前主要是在傳動(dòng)懸掛系統(tǒng)脱吱、轉(zhuǎn)向制動(dòng)系統(tǒng)的耐磨運(yùn)動(dòng)件方面應(yīng)用改性塑料,例如改性PBT艳悔、改性POM等材料急凰。
(2)改性塑料在功能件、結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用
保險(xiǎn)杠
汽車保險(xiǎn)杠是使用改性材料的主要部件之一猜年,目前市場(chǎng)上大部分的保險(xiǎn)杠都是采用塑料制品制作而成抡锈,保險(xiǎn)杠的面板是PP、PC/ABS乔外、PC/PBT等材料床三,骨架是木材或者金屬等材料,中間部分是PP發(fā)泡材料等杨幼。這類材料從環(huán)保角度看不利于回收撇簿,經(jīng)過不斷創(chuàng)新在制作保險(xiǎn)杠面板時(shí)可以采用TPO、骨架可以用玻纖增強(qiáng)PP材料差购、中間部分可以使用發(fā)泡PP四瘫,使用相同屬性的材質(zhì)制作保險(xiǎn)杠,在進(jìn)行回收前只要進(jìn)行清潔和干燥處理就可以欲逃。
燃油箱
在制作燃油箱方面找蜜,改性塑料也發(fā)揮著重要的作用,可以根據(jù)一定比例混合樹脂稳析、粘合劑洗做、PA等材料弓叛,然后吹塑成型。此外诚纸,還可以利用超高分子量高密度聚乙烯撰筷、共聚PA、EVOH樹脂等材料制作燃料箱畦徘。
發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣岐管
汽車中的進(jìn)氣岐管在制作上存在一定難度毕籽,主要是因?yàn)檫M(jìn)氣歧管的形狀比較復(fù)雜,目前改性塑料在發(fā)動(dòng)機(jī)進(jìn)氣岐管的制造上大多是使用AIM工藝進(jìn)行制作旧烧,在克萊斯勒影钉、凱迪拉克的一些型號(hào)的發(fā)動(dòng)機(jī)中,進(jìn)氣歧管就應(yīng)用了玻纖增強(qiáng)PA掘剪。
汽車發(fā)動(dòng)機(jī)中在運(yùn)行中溫度會(huì)不斷升高,所以發(fā)動(dòng)機(jī)周邊的零部件必須在承受220攝氏度高溫的同時(shí)還能保持超高的強(qiáng)度奈虾,如果是在比較寒冷的天氣下還要有承受低溫的性能夺谁,因此一般采用PA66材料來確保塑料化零件的性能。
離合器執(zhí)行系統(tǒng)
離合器因?yàn)榻?jīng)常在高溫環(huán)境下工作并且又受到壓力潤滑油劑的影響肉微,傳統(tǒng)制造工藝中使用金屬材料匾鸥,但是在不斷的試驗(yàn)中,改性塑料制作離合器執(zhí)行系統(tǒng)優(yōu)勢(shì)更加明顯碉纳,在制造離合器執(zhí)行系統(tǒng)時(shí)利用50%長纖維增強(qiáng)黑色尼龍LFRT原材料勿负,穩(wěn)定性更高,并且節(jié)約成本劳曹。
(3)纖維增強(qiáng)塑料在汽車中的應(yīng)用
纖維增強(qiáng)塑料是樹脂和增強(qiáng)纖維復(fù)合而成的材料奴愉,汽車工業(yè)主要使用玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料,它具有密度小铁孵、易成型锭硼、設(shè)計(jì)靈活美觀、耐腐蝕蜕劝、耐沖擊檀头、抗振、隔熱隔電岖沛、易于涂裝暑始、強(qiáng)度高、成本低的特點(diǎn)婴削。
目前玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯片狀模塑料(SMC)制造的前翼子板廊镜、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、尾板等在汽車車身上已普遍應(yīng)用;以玻璃纖維(氈)為增強(qiáng)材料的玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(GMT)已在座椅骨架馆蠕、保險(xiǎn)杠期升、電池托架惊奇、儀表板、地板播赁、護(hù)板颂郎、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋、腳踏板容为、后背門等部件上得到初步運(yùn)用乓序。
(4)碳纖維復(fù)合材料在汽車中的應(yīng)用
碳纖維(CarbonFiber)是一種纖維狀的碳材料,其直徑一般在幾個(gè)微米坎背,含碳量通常在90%以上替劈。碳纖維具有相當(dāng)優(yōu)異的物理性能,其關(guān)鍵力學(xué)指標(biāo)是拉伸強(qiáng)度得滤、拉伸模量陨献,拉伸強(qiáng)度是指材料在拉伸斷裂前可承受的最大應(yīng)力,拉伸模量是指材料拉伸時(shí)受到的應(yīng)力與形變的比值懂更,模量值越高眨业,表示碳纖維的剛度越好,理論上碳纖維的拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到180GPa沮协,拉伸模量更是在1000GPa左右龄捡。
除了有優(yōu)異的物理性能外,碳纖維還具有優(yōu)異的化學(xué)性能慷暂,比如耐腐蝕聘殖、耐高溫、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能良好等行瑞,因此碳纖維與各種基體材料經(jīng)過復(fù)合工藝后制成的碳纖維復(fù)合材料最先在航空航天和軍事領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用奸腺。
碳纖維復(fù)合材料相對(duì)于金屬材料不僅力學(xué)指標(biāo)優(yōu)異許多,而且密度要小很多蘑辑,有利于減輕制品的重量洋机,這在航空航天等對(duì)重量異常敏感的領(lǐng)域非常重要。近年來隨著碳纖維復(fù)合材料成型技術(shù)的發(fā)展和成本的降低洋魂,在汽車輕量化上的應(yīng)用越來越多绷旗,甚至可以用來制作汽車車身,它的出現(xiàn)使得基于改性塑料和復(fù)合材料的整車輕量化解決方案的實(shí)現(xiàn)成為可能副砍。
碳纖維復(fù)合材料與其他材料的物理性能對(duì)比
(5)汽車輕量化解決方案
綜上所述衔肢,隨著纖維增強(qiáng)塑料技術(shù)的發(fā)展,特別是碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展豁翎,基于改性塑料和復(fù)合材料的汽車整體輕量化解決方案成為可能角骤。目前的主要障礙是碳纖維價(jià)格還過高,用于汽車工業(yè)的大絲束碳纖維目前價(jià)格在15美元/公斤以上,只有當(dāng)價(jià)格降到10美元/公斤或以下時(shí)邦尊,售價(jià)30萬人民幣左右的中級(jí)車才可能大規(guī)模使用背桐。
4、車用改性塑料市場(chǎng)分析
(1)全球車用改性塑料市場(chǎng)
目前改性塑料使用量最高的是德系車單車蝉揍,其改性塑料的使用率達(dá)到了22%為300-360千克链峭,歐美國家的平均水平也達(dá)到了16%為210-260千克,我國乘用車單車的改性塑料使用率只有8%為100-130千克又沾。
2016年歐美共生產(chǎn)了2186萬輛乘用車弊仪,而中國生產(chǎn)了乘用車2424萬輛,由此計(jì)算的全球乘用車單車改性塑料加權(quán)平均用量為152-191千克杖刷,取中間值為171千克励饵。2016年全球乘用車產(chǎn)量為7210萬輛,需要的改性塑料為1233萬噸滑燃,按著單價(jià)1.8萬/噸來計(jì)算役听,2016年全球車用改性塑料市場(chǎng)空間為2219億人民幣。
根據(jù)預(yù)測(cè)到2020年全球乘用車產(chǎn)量將達(dá)到8148萬輛左右不瓶,以及考慮汽車輕量化趨勢(shì)下單車消耗改性塑料量的增加禾嫉,假設(shè)到2020年全球單車改性塑料用量增加至200千克,這一市場(chǎng)空間將接近3000億人民幣蚊丐,2017-2020年年平均增速為7%左右。全球車用改性塑料市場(chǎng)的主要參與者都是大型化工企業(yè)艳吠,比如巴斯夫麦备、普立萬(PolyOne)、陶氏杜邦昭娩、科思創(chuàng)(Covestro)等凛篙。
(2)中國車用改性塑料市場(chǎng)
目前中國有上千家企業(yè)從事改性塑料生產(chǎn)的企業(yè),但規(guī)模以上企業(yè)(產(chǎn)能超過3000噸)只有70余家栏渺,從產(chǎn)能上看呛梆,國內(nèi)企業(yè)占據(jù)73%左右,國外或合資企業(yè)占比約為27%磕诊,但從市場(chǎng)占有率情況來看填物,國內(nèi)企業(yè)市場(chǎng)占有率僅為30%,而國外企業(yè)市場(chǎng)占有率高達(dá)70%霎终。目前已經(jīng)在國內(nèi)設(shè)立改性塑料生產(chǎn)基地的國外大企業(yè)有SABIC公司滞磺、杜邦公司、SOLVAY公司莱褒、陶氏公司击困、德國BASF公司、LANXESS广凸、BAYER阅茶、Celanese公司蛛枚、日本旭化成公司、寶理塑料公司脸哀,韓國三星公司蹦浦、LG公司、錦湖公司企蹭,荷蘭DSM公司等白筹。
進(jìn)一步具體到車用改性塑料領(lǐng)域,按著2016年國內(nèi)乘用車產(chǎn)量2424萬輛以及單車改性塑料用量115千克來計(jì)算谅摄,國內(nèi)車用改性塑料需求量為278萬噸徒河,市場(chǎng)空間在400億以上(按著每噸1.5萬元計(jì)算)。但是相比全球40%的改性塑料用于汽車行業(yè)送漠,中國僅10%左右顽照,此外國內(nèi)乘用車增速遠(yuǎn)大于全球乘用車增速,根據(jù)蓋世汽車研究院的預(yù)測(cè)闽寡,到2020年中國乘用車生產(chǎn)量將達(dá)到2865萬輛(2017年增速6.95%代兵、2018年增速5.15%、2019年增速3.01%爷狈、2020年增速4.75%)左右植影,國內(nèi)車用改性塑料發(fā)展?jié)摿薮蟆?/div>
另一方面,2016年10月中國汽車工程學(xué)會(huì)發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》指出涎永,到2020年思币、2025年、2030年羡微,整車質(zhì)量需比2015年分別減重10%谷饿、20%、35%妈倔。此外中國也是全球最大的新能源汽車市場(chǎng)博投,2016年新能源乘用車銷量占到全球的43.7%,未來幾年將以每年40%左右的速度增長盯蝴,到2020年產(chǎn)量將達(dá)到200萬輛毅哗,新能源汽車對(duì)輕量化技術(shù)的依賴更大,因此國內(nèi)單車改性塑料用量將會(huì)出現(xiàn)大幅增長结洼。
保守測(cè)算即使到2020年國內(nèi)乘用車單車改性塑料用量只達(dá)到150kg黎做,市場(chǎng)空間也將接近650億人民幣,2017-2020年的年平均增速將達(dá)到11%左右;如果到2020年單車用量達(dá)到現(xiàn)在全球平均值170kg松忍,市場(chǎng)空間將超過700億元蒸殿,2017-2020年的年平均增速將達(dá)到15%左右;如果到2020年單車用量追上全球平均值200kg,市場(chǎng)空間將超過850億元,2017-2020年的年平均增速將接近20%宏所。(文章來源于網(wǎng)絡(luò))