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塑料在汽車中的應(yīng)用遍及所有總成和零部件，習(xí)慣將它們分為內(nèi)飾件、外飾件、車身、功能和結(jié)構(gòu)件共4種類型。塑料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用日漸廣泛，從部分替代金屬向大部或全部替代發(fā)展，除發(fā)動機(jī)等少數(shù)部件，全塑汽車時代已經(jīng)越來越近。汽車塑料制品的發(fā)展不僅有賴于新材料的開發(fā)，新的加工方式也至關(guān)重要。 發(fā)展現(xiàn)狀 汽車內(nèi)飾件 一輛汽車最容易出彩的是內(nèi)飾件，因為汽車的外觀是給別人看的，而人們真正享受的是汽車的內(nèi)飾，內(nèi)飾強(qiáng)調(diào)觸覺、手感、舒適性和可視性等。汽車內(nèi)飾件包括：車廂隔板、門內(nèi)裝飾板、儀表板、扶手、地毯、門內(nèi)手柄、裝飾條等。內(nèi)飾件用量高達(dá)整車塑料總用量的56%。 歐洲汽車儀表板一般以PC/ABS及增強(qiáng)PP為主要材料。美國汽車儀表板多用苯乙烯/順丁烯二酸酐SMA，這類材料價格低，耐熱、耐沖擊，具有良好的綜合性能。日本汽車儀表板曾采用過ABS和增強(qiáng)PP材料，目前則以玻璃纖維增強(qiáng)的SAN為主，有時也采用耐熱性更好的改性PPE。儀表板目前多采用氣輔注塑成型技術(shù)生產(chǎn)。 在美國，車門內(nèi)裝飾板用ABS及其合金或聚丙烯（PP）注塑成形的居多。日本開發(fā)了一種沖壓成形、連續(xù)生產(chǎn)全PP車門內(nèi)飾板的技術(shù)，門板包括PP內(nèi)襯板、PP泡沫襯層和PP/EPDM皮層結(jié)構(gòu)。最近開發(fā)成功低壓注射-壓縮成型方法，全PP車門內(nèi)飾板便于回收利用。在美國市場上，內(nèi)飾件也都采用PP逐漸替代ABS。 天然纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料也是當(dāng)前國外汽車塑料的一個重要研究領(lǐng)域，納入研究的天然纖維來源有纖維素、木材、亞麻、黃麻、劍麻、大麻、龍舌蘭葉纖維、椰子殼纖維，以及稻草與其他農(nóng)作物廢料等。 戴姆勒-克萊斯勒公司已成功將天然纖維復(fù)合材料應(yīng)用在了其生產(chǎn)的奔馳E系列轎車上。先前此類車的車門、車內(nèi)部件用的是木纖維復(fù)合材料，現(xiàn)在用亞麻/劍麻氈增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂，使得重量減輕了20%左右，而且機(jī)械性能也得到了改善，尤其是對于安全保護(hù)而言。另外，用亞麻/劍麻氈增強(qiáng)復(fù)合材料能夠成型更為復(fù)雜的立體構(gòu)件。奧迪A6轎車靠背上的緩沖墊可使用天然纖維（如椰子殼）浸膠材料，透氣性好；骨架材料可用GMT（玻璃纖維氈片）取代鋼鐵材料。天然纖維復(fù)合材料在汽車工業(yè)的應(yīng)用目前還局限在汽車內(nèi)飾件上。 中國使用的儀表板可分為硬和軟儀表板兩種。硬儀表板常被用在輕、小型貨車、大貨車和客車上，一般采用PP、PC、ABS、PC/ABS等一次性注射成型，表面需經(jīng)涂裝后才能使用，且最好選用亞光漆涂裝。由于高檔儀表板追求質(zhì)感，在儀表板表面做一部分桃木飾紋將是一種發(fā)展方向。 軟質(zhì)儀表板由表皮、骨架材料、緩沖材料等構(gòu)成，但是由三種以上材料構(gòu)成的儀表板的再生利用極為困難。為了便于回收利用，正在發(fā)展用熱塑性聚烯烴（TPO）表皮和改性PP骨架及PP發(fā)泡材料構(gòu)成的儀表板。 汽車外飾件 外飾件的應(yīng)用特點是以塑代鋼，減輕汽車重量。汽車外飾件包括：前后保險杠、發(fā)動機(jī)罩、散熱器格柵、擋泥板、車外門把手、后導(dǎo)流板、車身裝飾條等。外飾件除具有內(nèi)飾件功能外，還要求具有高強(qiáng)度、高韌性、耐環(huán)境條件性能及抗沖擊性能等。聚酯（PBT）和聚酯/聚碳酸酯合金(PBT/PC)，尤其是彈性體增韌PBT/PC合金和PET/PC合金是制造汽車外飾件的理想材料，適合制作汽車車身板、側(cè)面護(hù)板、擋泥板、門框等。 高耐熱型PBT/PC合金和PET/PC合金的注射成型外飾件可以不用涂漆。如沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料的PBT/PC合金，商品名為Xenoy1731在高級轎車中應(yīng)用廣泛。巴斯夫PBT/PC合金Ultra-blend已大量用于制造保險杠。 散熱器格柵是為了冷卻發(fā)動機(jī)而設(shè)置的開口部件，位于車體最前面，往往把汽車的銘牌鑲嵌其間，是表現(xiàn)汽車風(fēng)格的重要部件。有用耐候性較好的ASA（丙烯腈、苯乙烯、丙烯酸橡膠組成的三元聚合物， 屬于抗沖擊改性樹脂）材料，在注塑成型后，表面可不經(jīng)涂裝。表面不涂裝的散熱器格柵成本將降低50%。錦湖日麗開發(fā)了高抗沖的HSC7045和高耐熱的HSC7079 兩種PC/ASA 合金材料特別適合于汽車儀表板、柱式罩、散熱器格柵等需要高耐候、高耐熱的場合。最近，出現(xiàn)了以聚酯彈性體為材料的格柵，經(jīng)表面濺射金屬鉻后使用，此種格柵備受用戶青睞。 長玻纖增強(qiáng)材料也是近年來在汽車市場備受歡迎的高性能材料。戴姆勒-克萊斯勒采用巴斯夫公司的長玻纖增強(qiáng)尼龍生產(chǎn)車輪罩，LG化學(xué)和三菱工程塑料也推出長玻纖增強(qiáng)材料生產(chǎn)的外飾件。 國內(nèi)保險杠主要是改性PP材料生產(chǎn)，揚子石化研發(fā)出直接釜內(nèi)合成聚丙烯保險杠專用料，產(chǎn)品具有成本低、能耗小、質(zhì)量穩(wěn)定等優(yōu)點，且抗低溫沖擊強(qiáng)度高，剛性和韌性平衡性好，達(dá)到國際先進(jìn)水平，填補了國內(nèi)高檔聚丙烯汽車專用料的空白，成功替代進(jìn)口產(chǎn)品。 桑塔納轎車的格柵用ABS注塑成型制成，由于ABS耐候性較差，使用時需加入耐候性助劑，色澤為黑色。小紅旗的格柵是ABS/PC合金經(jīng)注塑成型后，再用噴漆噴覆。 桑塔納轎車左右前輪的上方有2個擋泥板，重約1.8Kg， 它是用增韌改性PP經(jīng)注射成型而成。重卡斯太爾王的擋泥板采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料（FRP）制作，斯太爾1491的擋泥板則采用PU彈性體制作。 汽車車身 目前世界各國都在進(jìn)行著車身塑料化（塑殼汽車）的開發(fā)研究。對塑殼汽車而言，其關(guān)鍵是汽車的穩(wěn)定性以及車架的強(qiáng)度。車身材料通常是FRP，與其他高分子材料相比具有強(qiáng)度高、剛度大、耐高溫、成本低等優(yōu)點，一直是汽車覆蓋件最理想的非金屬材料。玻璃纖維或碳纖維增強(qiáng)PP、PET、PC/PBT、PC/ABS等合金具有很高的力學(xué)強(qiáng)度和良好的綜合性能可用于制造汽車車身。 德國尼奧普蘭公司已研制出全塑殼大型轎車，該車型質(zhì)量只有普通轎車的43%，節(jié)省燃料20~30%。它的一輛試驗車橫穿撒哈拉沙漠，能耐70℃的高溫，與41km/h時速的載貨汽車相撞時，駕駛員和乘客均無損傷。 英國ELAN運動車采用真空輔助樹脂注射（VARI）成型工藝制造汽車車身及結(jié)構(gòu)件，FRP用量為150kg/輛。法國雷諾公司的ESPACE MARK Ⅱ型面包車及意大利菲亞特公司的微型車等車型在大量將FRP用作汽車車身方面也取得了成功。 目前BMW公司在M3系列車型上的頂蓋和車身結(jié)構(gòu)部件采用碳纖增強(qiáng)復(fù)合材料。日產(chǎn)汽車公司和豐田汽車公司都已采用碳纖增強(qiáng)復(fù)合材料用于轎車外飾和內(nèi)飾件，并已與東麗共同開發(fā)碳纖復(fù)合材料用于車身覆蓋件。 美國GM公司的“Ultralite” 高級全塑跑車車身材料成本為1.3萬美元，骨架結(jié)構(gòu)件采用碳纖增強(qiáng)塑料，外覆蓋件采用玻纖增強(qiáng)塑料，全塑車身均用于高檔的運動車。 國內(nèi)首款電動汽車全塑車身由煙臺方大滾塑有限公司試制成功，采用滾塑成型技術(shù)生產(chǎn)塑料汽車車身等大型塑料制件。該公司具有自主知識產(chǎn)權(quán)，與國內(nèi)最大的電動汽車廠商眾泰達(dá)成初步合作意向，將為眾泰EV系列車體提供配套生產(chǎn)。 功能和結(jié)構(gòu)件 功能和結(jié)構(gòu)件包括：發(fā)動機(jī)組件、暖風(fēng)機(jī)和空調(diào)組件、燃油箱和燃油管組件、照明系統(tǒng)、擋位標(biāo)牌、暖風(fēng)操縱面板、操縱旋鈕及導(dǎo)光塊等，必須滿足特殊的使用功能。 國外已將工程塑料及其合金廣泛應(yīng)用于汽車上各種功能零部件。尼龍主要用于汽車發(fā)動機(jī)及發(fā)動機(jī)周邊部件。改性聚甲醛（POM）一般用于制造軸套、齒輪、滑塊等耐磨零件。改性聚苯醚（PPO）在汽車上主要用作對耐熱性、阻燃性、電性能、沖擊性能、尺寸穩(wěn)定性、機(jī)械強(qiáng)度要求較高的零部件。汽車照明系統(tǒng)部件主要有車窗玻璃、擋風(fēng)玻璃、車燈等，基本上都已經(jīng)塑料化，主要采用的材料是PC或PMMA等。燃油箱具有單層或多層復(fù)合結(jié)構(gòu)，耐寒、耐熱、耐蠕變、耐應(yīng)力開裂、耐大氣老化、耐溶劑、耐化學(xué)藥品腐蝕等以適應(yīng)抗沖擊、抗?jié)B漏、阻燃、防爆等方面的較高要求。 德國寶馬汽車公司采用尼龍進(jìn)氣歧管，材料是30~35%玻璃纖維增強(qiáng)的尼龍6或尼龍66，與鋁合金比較，塑料進(jìn)氣歧管可以減輕40%左右的重量，生產(chǎn)成本降低20~30%，同時通過部件集成還可以進(jìn)一步減低成本。德國拜耳、巴斯夫、美國杜邦、羅地亞推出可激光焊接尼龍，注塑成型后，通過激光焊接組裝。 美國采用一種耐熱型塑料通過玻纖及碳纖維增強(qiáng)，制造了大部分發(fā)動機(jī)零件，這種塑料發(fā)動機(jī)比金屬發(fā)動機(jī)重量約減輕50%，試驗中省油率達(dá)到12~15%，而且噪聲比金屬發(fā)動機(jī)低30%。日本開始研究采用碳纖復(fù)合材料代替目前正在使用的鋁合金，來制造汽車渦輪增壓器壓氣機(jī)葉輪，具有強(qiáng)度高、耐久性和可靠性高的優(yōu)點，并使葉輪質(zhì)量減輕了48%，降低了轉(zhuǎn)子慣量，提高了轉(zhuǎn)子加速性能，縮短了渦輪增壓器的響應(yīng)滯后。 沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新塑料已開發(fā)成功用于轎車車窗的PC及其表面高硬度防摩擦涂層，提高了PC玻璃耐擦傷性和耐候性，比玻璃鏡片更亮，更抗破碎，更具光學(xué)加工的準(zhǔn)確性。長城汽車哈弗E概念車7個車窗組件均采用拜耳材料科技高性能�？寺�PC制成。 歐盟和美國油箱防滲透標(biāo)準(zhǔn)嚴(yán)格，通常使用具有近似零滲透的多層燃油箱，常采用超高分子量HDPE基材，并輔以粘接和阻隔性材料（EVOH）吸塑而成，其箱體內(nèi)壁要用不同的方法進(jìn)行表面處理，能使防油滲透性提高到0.8g/24h。 在中國，增強(qiáng)尼龍材料、長玻璃纖維增強(qiáng)材料均有比較好的基礎(chǔ)，其性能基本接近國外同類產(chǎn)品的先進(jìn)水平，完全可以替代。四川大學(xué)制備的LGF-PP拉伸強(qiáng)度達(dá)到100MP左右，沖擊強(qiáng)度達(dá)到10 kJ/ m2 左右。金發(fā)科技和浙江俊爾新材料有限公司生產(chǎn)的長玻纖增強(qiáng)材料同SABIC公司STAMAX高彈性模量復(fù)合材料LGF-PP的性能差別不大。但是，中國主要汽車公司均為合資公司，受國外公司的影響，面臨著許多技術(shù)壁壘，例如大眾汽車公司新車型開發(fā)時許多材料均為指定，這讓我們失去了第一次介入的機(jī)會，給今后國產(chǎn)化帶來很大難度。 |
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