淺談工程塑料在汽車輕量化中的應用進展

安俊誠

摘 要：隨著汽車工業的發展，我國的汽車產量穩步增長，汽車消費規模日趨龐大。據中國汽車工業協會發布數據顯示，2008年我國產量達到934.51萬輛，汽車銷量達到938.05萬輛。雖然目前全球經濟危機對各國的汽車產業帶來了嚴重影響，但國內汽車廠家積極應對，加上政府政策的支持，近兩月來中國的汽車銷量開始回升，從整體趨勢上看，我國的汽車工業仍將保持一個持續高速增長態勢。

關鍵詞：工程塑料;輕量化;汽車

在汽車及相關行業的進步帶來巨大機遇的同時，汽車工業也面臨著巨大的挑戰。汽車及相關行業的發展對社會能源供給、環境保護等方面的影響日益明顯，因此要承受的節能減排的壓力也日趨增大。汽車結構的輕量化和輕量化材料的使用等汽車輕量化技術，可以有目的地減輕汽車自身的重量，又能保證汽車行駛的安全性、耐撞性、抗振性及舒適性，同時滿足汽車本身的經濟性要求。

工程塑料是電子信息、交通運輸、航空航天、機械制造業的上游產業，在國民經濟中占據著重要的地位，其發展不僅對國家支柱產業和現代高新技術產業起著支撐的作用，同時也推進傳統產業改造和產品結構的調整。近年來，隨著我國制造業的迅速發展，工程塑料的應用領域日趨廣泛，用量從2000年的39.4 萬t 上升到2007 年的182 萬t ，其中汽車行業2007年消費的工程塑料占國內工程塑料市場消耗比例的11.89% 。工程塑料，尤其是高性能工程塑料，因其具有良好的機械性能、綜合力學性能，而且耐熱性、耐酸、壽命長、可靠性好等特點而越來越廣泛地用于汽車工業，其前景非常好，例如發動機上的一些零部件如調速閥、機動盤、氣流盤、水泵、輸油管、皮帶輪罩、冷卻風扇、油門踏板等已開始使用PA 、PPS 、PBT 等注塑或吹塑成型。

隨著汽車輕量化應用技術的進步，工程塑料在汽車各部件上的應用將更為廣泛。下面通過汽車所用塑料的四個方面為例分析工程塑料在汽車輕量化發展上的重要作用。

1 工程塑料在汽車動力系統中的應用

早已作為汽車內飾件優先選用材料并不斷擴大應用作汽車外飾件材料，現在又開始令人矚目的應用于制造汽車發動機室內的功能部件，將來可能取代金屬制造汽車動力系統的幾乎每一種零件。現在，轎車、箱式汽車（面包車）、小卡車上使用的塑料，大約25%用于發動機室內，除了很久已經改用塑料制造的翼子板內襯和蓄電池殼體外，發動機和燃油系統有越來越多的金屬件改用塑料制造。

汽車發動機罩下（即發動機室內）進氣歧管是最有可能用工程塑料和熱固性塑料包括聚苯硫醚、尼龍、聚醚整體塑料（BMC）和酚醛塑料制造的部件。首先實行商業化生產的塑料進氣歧管，是德國富呂登伯格公司用聚酯BMC 制造的歧管，其內表面十分光滑，有助于空氣進入，使得發動機效率比用金屬歧管高15 %，歧管重量減輕1kg 。ICI 公司先進材料部采用專用級尼龍66 ，用其制造的進氣歧管早在1990 年使用與大批量生產的汽車上。通用電氣公司塑料部與CMI 國際公司聯合研制供通用汽車公司和克萊斯勒公司使用塑料進氣歧管，采用玻璃增強的PPS 與尼龍和其他工程樹脂的合金。其他公司如拜耳公司赫斯特-塞拉尼斯公司、菲利浦公司的PPS ，巴斯夫公司和杜邦公司的高性能尼龍，也被機械制造廠家考慮用作制造進氣歧管的材料。

2 工程塑料在汽車照明技術中的應用

在車前大燈塑料應用方面，考慮到大燈玻璃的透明性、耐熱性、耐沖擊性以及易于成型性，多數采用表面涂覆硬膜的PC ，從而進一步提高了耐擦傷性和耐候性。德國拜耳公司和美國GE 塑料公司合資的Exatec 公司推出了具有杰出的耐候性和耐磨性的聚碳酸酯（PC）汽車窗系統Ex atec500 ，并已實現工業化。前大燈反射鏡殼一般用BMC（團狀模塑料）、PPS 、PC 、PBT 等制成。

后排指示組合燈，其燈罩材料為PMM A，燈殼為填充PP ，他們之間用熱熔膠粘劑粘接。隨著振動焊接技術的發展，燈殼材料開始采用耐熱ABS。

世界領先的汽車車燈制造商法雷奧（Valeo）為該公司的自適應前燈系統選擇了杜邦公司的Zy tel HTN PPA 塑料產品。這種車燈系統在大眾帕薩特和雪鐵龍C4 等眾多車型上均有所應用。該系統可以給司機提供更為清晰的夜間視野，從而加強安全性。這種自適應前燈系統可以根據車輛的行駛速度和轉彎角度自動改變燈光的強度和方向，從而使司機在夜間可以更清楚地看到道路彎曲的地方，夜間照明燈光強度的增高大大減小了司機在道路彎曲處及十字路口的駕駛壓力和疲勞狀況，這樣就提高了司機在各種天氣和路況下駕駛的舒適性。法雷奧設計的氙氣前燈適合中、高檔的駕駛速度，在道路彎曲處它可以把司機的視野距離擴大1 倍。杜邦公司在開發熱塑性塑料方面走在世界的前列，它開發的塑料可以用來代替金屬。隨著汽車制造商在追求更輕便的、燃油效率更高的汽車，杜邦的高強度、耐高溫的樹脂產品可以用來代替汽車上的金屬部件。用來代替法雷奧車燈系統中金屬部件的高強度、耐高溫的Zytel H TN PPA 產品就是一個很好的例子。

3 工程塑料在汽車中應用前景展望

現代塑料技術的發展已使得塑料成為汽車的主要材料，工程塑料固有的特性賦予汽車輕量化、減低燃油消耗等益處，促進汽車工業的發展。

根據愛爾蘭市場研究公司最新發布的報告稱，過去10 年中國汽車塑料需求呈較快速增長，預計未來5 年，中國汽車塑料生產和需求還將保持較高增幅繼續增長。中國汽車工業飛速壯大也激活了汽車塑料的需求不斷增長，預計2009 年國內產量將達到504430t ，平均年增幅為18.1 % 。由于國內產量仍然不能滿足需求的快速增加，今后幾年中國還將進口大量的汽車塑料，2004 年中國汽車塑料進口量為482400t，預計2009 年進口量將達到951260t 。工程塑料及其合金等材料在我國汽車工業中的應用前景將更為廣闊。

參考文獻：

[1]包海濤.虛擬現實技術在汽車造型設計中的應用研究[J].北京汽車，2009（06）.