汽车零部件塑料化趋势_汽车走向塑料化

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国内外汽车用塑料的现状和展望

世界汽车材料技术发展的主要特征

（1）轻量化与环保是当今汽车材料发展的主要方向；

（2）尽管近阶段钢铁材料仍保持主导地位，但各种材料在汽车上的应用比例正在发生变化。

主要变化趋势是高强度钢和超高强度钢、铝合金、镁合金、塑料和复合材料的用量将有较大的增长，铸铁和中、低强度钢的比例将会逐步下降，但载重车的用材变化不如轿车明显；

（3）轻量化材料技术与汽车产品设计、制造工艺的结合将更为密切，汽车车身结构材料将趋向多材料设计方向；（4）更重视汽车材料的回收技术；

（5）电动汽车、代用燃料汽车专用材料以及汽车功能材料的开发和应用工作不断加强。

在这其中减轻汽车自身质量是降低汽车排放、提高燃油经济性的最有效措施之一。世界铝业协会的报告指出，汽车的自身质量每减少10%，燃油的消耗可降低6～8%，根 据最新资料，国外汽车自身质量同过去相比减轻了20%～26%。预计在未来的10年内，轿车自身质量还将继续减轻20%。铝合金、镁合金、工程塑料、复合材料和高强度钢、超高强度钢等轻量化材料的开发与应用在汽车的轻量化中将发挥重大作用。尽管钢铁材料在当前仍然占主导地位，但其份额却在逐年减少，而铝合金、镁合金、塑料等轻量化材料的用量则呈持续上升的趋势。在最近投产的某些新车型中，钢铁材料的比例更低，例如在奥迪A2中，钢材的比例仅为34%，轻质材料则高达52%。

塑料及其复合材料在汽车中的应用 应用现状

塑料及其复合材料是另一类重要的汽车轻质材料，它不仅可减轻零部件约40%的质量，而且还可使采购成本降40% 左右。近年来塑料在汽车中的用量迅速上升。据统计，世界汽车平均每辆塑料用量在2000年就已达105kg，约占汽车总质量的8% ～12%，塑料在轿车的用量较高，如奥迪A2型轿车，塑料件总质量已达220kg，占总用材的24.6%。发达国家车用塑料现已占塑料总消耗量的7% ～11%，预计不久将10% ～11%。目前车用塑料居前7位的品种与所占比例大体为：聚丙烯（PP）21%、聚氨酯（PUR）19.6%、聚氯乙烯（PVC）12.2%、热固性复合材料10.4%、ABS 8%、尼龙（PA）7.8%、聚乙烯PE 6%。国外汽车的内饰件已基本实现塑料化，如今塑料在汽车中的应用范围正在由内装件向外装件、车身和结构件扩展，今后的重点发展方向是开发结构件、外装件用的增强塑料复合材料、高性能树脂材料与塑料，并对材料的可回收性予以高度关注。从品种上看，聚烯烃材料因密度小、性能较好且成本低，近来有把汽车内饰和外装材料统一到聚烯烃材料的趋势，因此其用量会有较大的增长，预计聚丙烯和聚氯乙烯今后分别可保持8%和4%的年增长率，聚乙烯的增长势头也比较强劲。

车用塑料零部件

汽车塑料件，根据其主要用途，大体上可分为功能件和结构件两种。功能件是以利用材料的某些特殊的物理化学性质工作的独立件，如塑料含油轴承。结构件是以应用材料的力学性质工作的覆盖件、安装件、壳体、梁架等。不过这种划分也是相对的，往往是二者兼顾或以其中之一为主。

功能件通常在确保所需的物化性能的基础上，还要满足一定的结构上的要求，如塑料折页、塑料片簧等。而结构件在保证一定机械性能的前提下也必须满足必要的物理性能方面的要求，如汽车保险杠既要承受整车以8km／h的速度对水泥墙的撞击．还要耐候性好；塑料仪表板，由于要在其上安装许多内配件、外装件(汽车仪表等)，承载很大，不仅要求尺寸准确、刚性好、热变形温度高、耐曝晒、蠕变小，而且还要承受直径165mm、质量6.8kg的球形摆以25km／h的速度的冲击而不被破坏；又如发动机散热风扇，在高温烘烤和强震下叶片根部要承受6000r／min的巨大离心力形成的拉力作用。随着塑料工业的发展，各种新型树脂的出现以及通过合金、共混、复合等改性手段得到各种高性能材料已能够满足汽车行业对功能型塑料件和结构型塑料件及其所用材料提出的各种综合性能

指标要求，塑料在汽车上的应用范围和用量不断增加。

以下我们根据塑料在汽车内部、外部的应用做一简单介绍。

主要汽车塑料内饰件 1．仪表板

目前使用的仪表板可分为硬质仪表板和软质仪表板两种。硬质的一般在轻、小型货车上使用，经一次注射而成。这种仪表板尺寸很大，无蒙皮，表面质量要求很高，对材料要求耐湿、刚性。由于多点注射成型，易形成流痕和熔接痕，一般表面需经涂装才能使用。材料可用MPPO、ABS和填充PP。

软质仪表板由表皮、骨架材料、缓冲材料等组成。骨架材料不同厂家各有不同，有的采用硬纸板、木材，有的采用PC／ABS合金，还有采用钢板作骨架材料，也有用ABS、GFAS，改性PP等。表皮材料采用PVC／ABS合金片材，并带皮纹，以骨架为内模，用真空吸塑法将表皮材料复在骨架上，形成一层既美观又有良好手感的表面。

2、门内板

门内板的构造基本上类似于仪表板，由骨架、发泡材料和表皮构成。以小红旗轿车和奥迪轿车为例，门内板的骨架部分由ABS注塑而成，再把衬有PU（聚氨酯）发泡材料的涤纶表皮以真空成型的方法，复合在骨架上形成一体。3．座椅

座椅上的高分子材料有表皮、骨架、缓冲垫。表皮材料可选用PVC人造革，各种化纤纺织品，真皮和人造皮，真丝和毛织品。

4．顶棚

顶棚由基材和表皮构成。基材要求轻量、高刚性、尺寸稳定、易成型等，一般使用热塑性聚氨酯（TPU）发泡内材，PP发泡片材，玻璃纤维瓦楞纸，蜂窝状塑料带等，表皮材料可用织物、无纺布、TPO、PVC等。5.门手柄

门内手柄，不仅是启闭门的功能件，而且也是装饰件。一般以ABS、改性PP等材料制成。6．门槛饰条

每扇门有上下2根门槛饰件，般用ABS经注射而成，带皮纹。

7．其它吸音材料

为提高乘坐的舒适感，要求降低噪音。为此把消声材料埋入到部件的衬里去，如仪表板、地毯、发动机盖板、行李箱等，消声材料有废毛毡、发泡PU、玻璃纤维纸板等。8．侧窗防霜器

由于车厢内外温差而造成侧窗玻璃模糊，影响司机的视线，侧窗防霜器孔中可喷出冷热气体，以消除侧窗的模糊。采用PC／ABS制成。主要汽车塑料外饰件 1．汽车保险杠

保险杠是轿车的主要塑料件之一。保险杠也由面板和骨架材料组成。面板材料采用聚丙烯pp热塑性弹性体，再加入其它助剂，经注塑成型。2．散热器格栅

散热器格栅是为了发动机冷却而设置的开口部件，位于车体最前面，往往把汽车的铭牌镶嵌其间，是表现一辆轿车风格的重要零件。目前轿车上一般用ABS或PC／ABS合金，经注塑成型制成。也有采用耐候性较好的ASA材料，注塑成型后，表面可不经涂装。现在使用的也有用聚酯弹性体做的格栅，在表面溅射金属铬后使用。3．档泥板(轮罩壳)是用增韧改性PP经注射成型而成。4．侧防撞条

一般轿车大都使用金属芯材和PVC型材，即PVC被挤出成中空状的型材，然后在中间镶嵌以金属芯材复合制咸。高档轿车上是用反应注塑成型的PUR聚氨酯。5．后导流板

后导流板要求轻量、高刚性、设计新型并呈流线型。可采用SMC(片材模塑材料)、MPPO等材料，也可用改性PP或ABS。6．灯类

车前大灯,考虑到大灯玻璃的透明性、耐热性、耐冲击性以及易于成型性，多数采用表面涂敷硬膜的PC，从而进一步提高了耐擦伤性和耐候性。前大灯反

射镜壳一般用BMC(团状模塑料)、PPS、PC、PBT等制成。

后排指示组合灯。灯罩材料为PMMA，灯壳为填充改性PP，它们之间用热熔胶粘剂粘接。随着振动焊接技术的发展，灯壳材料开始采用耐热ABS。7．其它零件

车外门把手一般用POM制作，电镀件采用PC／ABS合金;门锁一般使用刚性好的POM；玻璃升降器的支承机构及手摇把材料为POM雨刷件的杆可用PBT或POM；球碗用POM；车轮箍使用改性PA或PA／PPO再经表面镀铬。

此外，汽车发动机、水箱、油箱、电路系统等都大量的用到塑料制件。

几种主要塑料在汽车中的应用

1、改性PP材料

车身塑料材料中，目前使用最多的是改性PP系列材料。使用部件包括仪表板、车门护板、装饰面板等大型内饰部件和保险杠、水箱面罩、挡泥板等外装部件。以改性PP为主的聚烯烃材料已经占到车用塑料使用量的50％以上。改性PP材料目前在使用中，特别注重以下特点：高流动性，目前改性PP材料的熔融指数往往达到20～30g/10min。这样，可以提高产品的熔接痕强度，降低表面熔接线。为了保证材料制品表观颜色的要求，对改性PP基础材料的选择也有更严格的要求，需要使用专门合成的PP材料满足改性要求。

性能要求合理化，对于不同部位的产品，材料性能要求更为合理。例如，仪表板使用的改性PP已经达到了2G的弯曲模量和25KJ/m2的冲击强度，而门护板则要求在5KJ/m2左右的冲击强度即可。这样可以有效控制成本，并满足制品性能要求。

密度成为重要指标。为了有效降低材料成本，在材料性能严格要求的同时，材料密度也成为一项重要的指标。目前，国内商用车塑料材料的价格已经占到塑料零部件价格的1/2，因此材料密度对于制品成本控制具有重要的作用。

上述几个方面的要求往往是相互限制，因此对于材料的配方设计、制品加工等都提出了比以前更为严格的要求。同时，随着材料合成技术和加工技术的进步，部分内饰产品也开始用纯PP材料，进一步降低了材料成本。

2、ABS类材料

ABS的品种多，表面处理效果好，价格低。因此在车身材料中一直广受欢迎。由于ABS耐候性差，目前商用车中已经广泛使用高耐候的AES、ASA等材料作为ABS的补充。当产品需要表面处理时，例如水转印膜、喷涂时，采用ABS；不需要表面处理时，选用ASA、AES等。

3、SMC等玻纤增强材料

SMC综合性能远超过其他工程塑料、并且是可以在线喷漆的材料，在商用车车身开发中一直占有重要的位置。

目前车用SMC的弯曲模量一般超过10GPa，冲击强度高达60KJ/m2以上，可以制备保险杠、支柱、发动机面罩、各类挡板等大表面积的制品。其他热塑性玻纤增强工程塑料也由于强度高，在实际使用中得到了广泛的应用，例如PC/PET-GF10、PP-GF30等材料。

车用塑料使用趋势

车身塑料的使用除了性能要求和工艺要求等客观条件，还受到材料使用趋势等影响。这种趋势往往会形成强制的要求。目前在车身用塑料材料中，下面几个趋势正在成为现实。

材料统一性

这种统一包括基础材料和填料使用类型统一，用来方便回收增值。目前，内饰用塑料材料已经向着聚烯烃材料的方向统一，主要是改性PP、PE材料、聚烯烃弹性体等。外装材料目前仍然有多种材料在不同的车型中使用，目前主要的使用品种为改性PP、SMC、ABS类等。车用材料的回收已经成为一项法规性项目，塑料材料由于回收方便，可以在这方面做出一定贡献。

车身内饰空间的环境保护

目前，由于内饰附件已经基本塑料化，塑料制品在加工装配过程和使用过程中，会挥发出大量的有机废气（VOC）。有效降低VOC已经是内饰材料的一个重大课题。目前，国内外许多材料厂商都在致力于低味道、低挥发性改性材料和环境友好型粘接剂等材料，满足车身内饰的环境保护要求。

低成本材料方案

塑料制品的价格优势主要表现在加工装配简单。但是塑料本身是一种高价材料，并且材料价格对制品价格的影响较大。塑料材料的价格已经占到塑料零部件

价格的1/3～1/2，这也说明车用塑料制品加工技术相对落后、制品功能性差导致增值过程太低，限制了车用塑料制品采用更优异的加工技术提高产品性能。低成本方案现在主要有两种方式，第一是采用更低廉的材料，比如回收材料等。这种低附加值创新只能进一步恶化国内零部件环境。第二是采用性能更优异的材料，通过降低产品用料来降低材料成本，同时提高加工技术。这种创新型低成本材料方案是塑料供应商和制品加工厂商一直在从事的方向，但是目前仍然收到价格限制而进步缓慢。

总之，无论国际市场如何发展，也不管国内市场的现状如何，但是在未来几年，中国汽车大市场必将带动汽车相关塑料产业的飞速发展。