復(fù)合材料
全球14.3%的溫室氣體來(lái)自汽車工業(yè)。這是拜耳材料科技汽車業(yè)務(wù)部門給出的數(shù)據(jù)。作為能源消耗大戶的汽車，在全球低碳經(jīng)濟(jì)的大潮中面臨著挑戰(zhàn)。各大汽車制造商都在提高燃油效率，實(shí)現(xiàn)低油耗、低排放等動(dòng)力性能上大做文章。而隨著高分子材料技術(shù)的進(jìn)步，塑料、纖維增強(qiáng)塑料、玻璃鋼復(fù)合材料等，在汽車中的采用和擴(kuò)大應(yīng)用，加速了汽車輕量化。據(jù)了解，目前歐美等發(fā)達(dá)國(guó)家汽車用塑料平均每輛用量在150千克左右，占汽車總重的10%~15%，預(yù)計(jì)2020年平均用量將達(dá)到500千克/輛以上。汽車自身每減輕1%，可節(jié)油1%；汽車運(yùn)動(dòng)部件每減輕1%，可節(jié)油2%。另?yè)?jù)有關(guān)信息顯示，汽車每減輕125千克重量，1升汽油可多跑1千米路程，按全美行駛汽車總量估算，一年節(jié)約汽油折合原油300萬(wàn)噸。由歐洲塑料制造商協(xié)會(huì)發(fā)布的一項(xiàng)研究也表明，按照15年的使用壽命，與使用傳統(tǒng)的金屬、玻璃部件的汽車相比，一輛行駛總里程為15萬(wàn)千米的汽車，如果總重量由75%塑料替代，就可節(jié)省大約1000升的燃料，塑料已成為汽車輕量化，實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排目標(biāo)的最佳解決方案。
塑料、纖維增強(qiáng)塑料和玻璃鋼復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用按功能主要分為內(nèi)飾件、外裝件和功能結(jié)構(gòu)件三大類。保險(xiǎn)杠等外裝件，可以減輕汽車重量，達(dá)到節(jié)能的目的；儀表板、座椅、頭枕等內(nèi)飾件,對(duì)安全、環(huán)保、舒適性能的要求較高，可采用吸收沖擊能量和振動(dòng)能量的彈性體和發(fā)泡塑料，以減輕碰撞時(shí)對(duì)人體的傷害，提高汽車的安全系數(shù)；燃油箱、發(fā)動(dòng)機(jī)和底盤上的零件等功能結(jié)構(gòu)件，可采用工程塑料、纖維增強(qiáng)塑料和玻璃鋼復(fù)合材料，以減重降本、簡(jiǎn)化工藝。目前國(guó)外汽車內(nèi)飾件已基本實(shí)現(xiàn)塑料化，汽車結(jié)構(gòu)件、外裝件的發(fā)展重點(diǎn)已經(jīng)向纖維增強(qiáng)塑料和玻璃鋼復(fù)合材料轉(zhuǎn)移。
汽車工業(yè)的低碳，對(duì)材料本身的綠色化進(jìn)程也提出更高的要求。據(jù)中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)透露，我國(guó)每年約有400萬(wàn)輛汽車報(bào)廢，這些報(bào)廢的汽車就要占據(jù)500~600平方千米的土地，相當(dāng)于一個(gè)浦東的面積。而全球汽車報(bào)廢每年5000萬(wàn)~6000萬(wàn)輛。早在2000年9月，歐盟議會(huì)和理事會(huì)就頒布了報(bào)廢汽車技術(shù)指令，規(guī)定2006年1月1日起，每年每輛報(bào)廢汽車其平均重量至少有85%能夠被再利用，其中材料的回收率至少為80%；2015年1月1日起，這兩項(xiàng)指標(biāo)將分別提升至95%和85%。日本從2005年1月1日起正式實(shí)施《汽車循環(huán)利用法》，要求汽車廠商必須負(fù)責(zé)對(duì)報(bào)廢車的制冷劑全氯氟烴、氣囊和汽車其他廢料進(jìn)行回收，每輛回收車上被再利用的零部件重量超過(guò)該車總重量的大約75%。歐盟的報(bào)廢汽車技術(shù)指令促使各整車生產(chǎn)企業(yè)和材料的供應(yīng)商陸續(xù)開始實(shí)行可持續(xù)設(shè)計(jì)。許多塑料材料的供應(yīng)商在為汽車提供輕量化解決方案的同時(shí)，更加強(qiáng)調(diào)從材料的全生命周期來(lái)進(jìn)行評(píng)價(jià)，盡可能使用可回收利用的材料生產(chǎn)零部件，并更加注重材料中鉛，鎘、汞、六價(jià)鉻等重金屬的含量。中國(guó)在汽車產(chǎn)品可回收利用率和禁用物質(zhì)管理方面也開始起步，2008年開始立項(xiàng)，相關(guān)標(biāo)準(zhǔn)正在報(bào)批通過(guò)，將推動(dòng)整個(gè)汽車產(chǎn)業(yè)向節(jié)能型產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
當(dāng)代汽車推進(jìn)新能源，對(duì)輕量化的要求遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于傳統(tǒng)汽車。這是國(guó)內(nèi)外企業(yè)對(duì)新能源汽車輕量化的共識(shí)。電動(dòng)車/混合動(dòng)力車的動(dòng)力系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車的區(qū)別很大，僅動(dòng)力系統(tǒng)就可能額外增加200千克的重量。由于電池技術(shù)等還未能做到同步發(fā)展，行駛里程短成為了電動(dòng)汽車發(fā)展的瓶頸。在同樣動(dòng)力“不足”的情況下，質(zhì)量較輕的汽車無(wú)疑能行駛得更遠(yuǎn)。輕量化對(duì)新能源汽車至關(guān)重要，高性能材料的發(fā)展甚至可以直接推動(dòng)新能源汽車的發(fā)展。據(jù)了解，電動(dòng)汽車電源系統(tǒng)對(duì)絕緣性的要求很高，熱管理系統(tǒng)則對(duì)耐化學(xué)性、抗水解性的要求比較苛刻。下一代電池組能否在降低重量和成本的同時(shí)提高性能，直接關(guān)系到電動(dòng)汽車能否獲得質(zhì)的“飛躍”。
本著低碳、綠色、新能源目標(biāo)，塑料、工程塑料、熱塑性增強(qiáng)塑料是當(dāng)今汽車工業(yè)的核心市場(chǎng)，而玻纖增強(qiáng)PP塑料（GMT、LFTD）是熱塑料增強(qiáng)塑料中發(fā)展最快的新材料。2001年全球產(chǎn)量為15萬(wàn)噸，2006年達(dá)到了70萬(wàn)噸，6年增長(zhǎng)于4.6倍。需用增強(qiáng)玻纖量達(dá)到20多萬(wàn)噸，而且這個(gè)數(shù)字還在快速增長(zhǎng)。玻纖增強(qiáng)PP塑料80%用于汽車工業(yè)，其汽車零部件包括儀表板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、蓄電池托架、座椅骨架、橋車前端模塊，儀表板骨架、保險(xiǎn)杠、行李架、備胎盤、前圍、擋泥板、風(fēng)扇葉片、發(fā)動(dòng)機(jī)底盤、車頂棚等。新款奔馳轎車使用量達(dá)30千克，福特公司15個(gè)車種和韓國(guó)現(xiàn)代9個(gè)部件采用PP增強(qiáng)塑料，歐美、日本汽車行業(yè)應(yīng)用十分普遍。我國(guó)目前汽車用PP增強(qiáng)塑料（GMT、LFT-D）量在7000多噸左右，其中韓華（中國(guó)）公司的產(chǎn)量達(dá)到6000噸。目前，具有規(guī)�；a(chǎn)企業(yè)集中在上海，如引進(jìn)德國(guó)迪芬巴赫全套技術(shù)的上海耀華大眾公司和自主創(chuàng)新技術(shù)的上海華昌聚合物公司。成熟的材料和成熟的市場(chǎng)，將會(huì)很快推進(jìn)PP增強(qiáng)塑料在國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)的大量采用，PP用玻纖將會(huì)以50%的比例增長(zhǎng)。據(jù)中國(guó)工程塑料工業(yè)協(xié)會(huì)提供信息，我國(guó)目前增強(qiáng)塑料用玻纖量在18萬(wàn)噸左右。
玻璃鋼復(fù)合材料在國(guó)內(nèi)汽車采用已有數(shù)十年的歷史，如保險(xiǎn)杠、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、車燈、后舉門、車頂?shù)�，主要是結(jié)構(gòu)件。當(dāng)前，傳統(tǒng)玻璃鋼汽車結(jié)構(gòu)件與當(dāng)前汽車輕量化的要求相比，顯得滯后。玻璃鋼復(fù)合材料在與塑料相比，只有在低密底、高強(qiáng)度、高模量、耐疲勞、阻燃等幾個(gè)方面下功夫，才能沖刺當(dāng)代輕量化汽車領(lǐng)域。此外，玻璃鋼復(fù)合材料的回收應(yīng)加快環(huán)保的解決方案，才能跟進(jìn)汽車的綠色環(huán)保步伐。據(jù)悉，亞什蘭公司在美國(guó)本土已開發(fā)了低質(zhì)高強(qiáng)SMC片材用于轎車，這是一個(gè)趨勢(shì)。江陰協(xié)諾公司將歐洲成熟的汽車SMC結(jié)構(gòu)件技術(shù)轉(zhuǎn)移到中國(guó)，集中力量開發(fā)保險(xiǎn)杠、車頂、后舉門用于國(guó)內(nèi)汽車行業(yè)。
2010年，我國(guó)汽車總量將達(dá)到1700萬(wàn)輛。另?yè)?jù)有關(guān)信息透露，我國(guó)車用塑料量（指塑料、工程塑料、增強(qiáng)塑料、玻璃鋼復(fù)合材料）平均不足100千克。如按90千克估算，我國(guó)2010年車用塑料量將到達(dá)150多萬(wàn)噸。其中，工程塑料、玻纖增強(qiáng)塑料將占有80%，其市場(chǎng)走勢(shì)路線應(yīng)該是工程塑料→纖維增強(qiáng)塑料→玻璃鋼復(fù)合材料，縱觀汽車工業(yè)發(fā)展，輕量化為我們開辟了巨大的舞臺(tái)。
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