与传统金属材料相比,汽车专用改性塑料在轻量化、提升造型设计自由度、降低成本上优势明显。在非关键结构件处使用塑料材料,既不用担心部件强度问题,还能获得诸多优势。多年来,汽车专用改性塑料在汽车上的应用量不断提升。
一、塑料使用区域分类
现在汽车专用改性塑料的应用主要分为:功能结构件、内饰件、外饰件三类。它们对塑料件的特性和使用功效各有不同。
功能结构件:气门室罩盖、冷却风扇、燃油箱、散热器水室、油泵壳体、进气歧管、前大灯组件、速度表、配线、蓄电池、音箱。
功能结构件中,塑料能提高耐腐蚀度、耐磨度、表面光滑度和减重效果。比如采用改性塑料并通过AIM工艺制备的发动机进气歧管,相比传统的铸铁、铝件有很多优点,重量减少40%、内壁光滑有利于提高进气充量、良好的抗化学性,有效提高其使用寿命。
内饰件:仪表板、杂物箱、杂物盒、烟灰盒、方向盘、立柱装饰、扶手、车门、地板护板、手套箱。
在内饰件上,塑料则能降低成本,提高环保、舒适性和安全作用。由于塑料良好的包容性,部分品牌车门还会采用天然纤维和PP热压制作,有效减轻车门重量、降低成本和隔音能力。另外纤维还能大大提高门内板强度,并在激烈碰撞中通过材的自行粉碎吸能,保护车内乘员安全。
塑料在内饰上的作用不限于此,比如优秀的座椅离不开舒适性,现今汽车弹性减震部分大都使用软质PU模塑泡沫塑料。考虑到塑料易成型的特点,利用得当还能增大车内空间,这直接促成了车门内板与扶手一体化设计的流行。
外饰件:保险杠、侧防撞条、散热器格栅、保险杠、扰流板、挡泥板、挡泥板衬板、车门把手。
在外饰件上,塑料可减轻车重、降低维护成本并提高车身造型的自由度,一体成型的塑料尾门一度成为热潮。
就汽车专用改性塑料使用率看,乘用车中的塑料部件占车身总重量的比例平均在8%至12%,但应用于外饰件的比例仅占车身总重的1%至2%,内饰件占比最高,大约在5至8%。所以大趋势上,外饰件和功能结构件的塑料化将成为下一步重点发展方向。比如采用旋塑工艺的全塑车身结构,能够减重近60%的车身重量,这是传统材料和工艺不能企及的高度,不过由于强度不足,现今全塑车身主要被使用在低速电动车领域。
二、 未来汽车零部件塑料化趋势
就现今汽车专用改性塑料使用来说,还远没到饱和的程度。比如仅塑料保险杠就占到了约42%汽车专用改性塑料总用量,而塑料前端框架的使用也是近些年才流行起来,国内至今甚至都没有建立相关检测标准,由此可见多元化发展的目标还远没实现。
而在材料类别层面,聚丙烯(32%),聚氨酯(17%)和聚氯乙烯(16%)占汽车总高性能塑料的约66%,新型车用塑料的使用还有进一步提升空间。
由于碳纤维材料成本居高不下,目前汽车专用改性塑料的市场机遇就落到了以下新材料上:聚甲基丙烯酸甲酯、长玻纤增强聚丙烯材料、热塑性复合材料、生态塑料或生物塑料等。
聚甲基丙烯酸甲酯,具有高透明度,低价格,易于机械加工等优点,是平常经常使用的玻璃替代材料。广泛用于仪器仪表零件、汽车车灯。
长玻纤增强聚丙烯材料可应用于仪表板,门模块,前端模块,尾门以及需要平衡尺寸稳定性,耐热性和重量优化的其他内部和半结构应用。