汽R轻量化带动R用改性塑料需?汽R行业已经成ؓҎ(gu)塑料需求增速最快的领域。改性塑料下游最大的应用领域是家?sh)和汽R,在汽车轻量化的带动下汽R行业已经成ؓҎ(gu)塑料需求增速最快的领域Q预计未来几q国内R用改性塑料需求年q_增速将?5%以上?/span>
一、改性塑料简?/span>
1、改性塑料的分类
Ҏ(gu)塑料是指通过加入合适的Ҏ(gu)剂Q经q共淗填充、增强、共聚、交联等物理、化学方法对通用塑料和工E塑料进行改性，以提高其韧性、强度、拉伸性、抗冲击性、阻燃性等性能而得到的?wi)??emsp; 料?/span>
因此Ҏ(gu)塑料业链的上游是PE、PP、PVC {合成树(wi)脂，通过物理或者化学方法进行改性得到改性塑料树(wi)脂，再经q挤出、注塑、压延等工艺得到Ҏ(gu)塑料制品，׃其性能优异Q改性塑料制品广泛应用于家电(sh)、汽车、徏{等行业?/span>
Ҏ(gu)塑料业链
Ҏ(gu)Ҏ(gu)后的功能，Ҏ(gu)塑料包括阻燃树(wi)脂类、增强增韧树(wi)脂类、塑料合金类、功能色母类{种c，各个U类按着不同的材质又可以l分下去Qƈ且由于各自的性能差异Q应用领域也各有不同?/span>
Ҏ(gu)塑料的分类
Ҏ(gu)塑料分cd用?/span>
2、改性技?/span>
Ҏ(gu)技术包括共淗填充、增强等物理Ҏ(gu)和共聚、交联等化学Ҏ(gu)Q?物理Ҏ(gu)是目前最重要的改性方法，共、填充等需要选用合适的Ҏ(gu)剂、填料才能达到特定的Ҏ(gu)目的?/span>
Q?Q改性剂
Ҏ(gu)剂或者也叫助剂可以分为加工助剂和功能助剂?/span>
加工助剂是用于改善塑料的加工变性以及成型性能的助剂，主要包括Q?润滑剂——改善基材的动性；热稳定剂、抗氧化剂——改善基材的热稳定性；分散剂——改善基材的分散性；相容剂、偶联剂——改善基材的兼容性； 架桥剂、增_剂——改善基材的熔融强度?/span>
功能助剂主要用于改善基材的物理、化学特性，包括Q填充剂、晶核剂——改善基材的刚性、强度；抗冲Ҏ(gu)剂——改善基材的冲击性；ȝ剂?—改善基材的ȝ性，Ҏ(gu)后的材料在受到火源dӞ能有效的L、g~或l止火焰的传播；安定剂——改善基材的耐候性；导电(sh)涂料填料、抗静电(sh)剂——改善基材的导电(sh)性，抗静?sh)剂可减d料在加工和用过E中的静늧累，降低材料表面?sh)阻率；可塑剂——改善基材的软硬度；发剂—?改变基材的密度；色料——改变基材的透明性、颜艌Ӏ?/span>
一些改性剂的用?/span>
Q?Q改性方?/span>
Ҏ(gu)(wi)脂进行改性的Ҏ(gu)可以分ؓ物理Ҏ(gu)和化学方法，包括填充、共淗增强、共聚、交联等{，目前L的改性技术是以填充、共淗增强等Z的物理改性技术?/span>
填充是将矿物、改性剂{填充物与塑料共P使塑料的收羃率、硬度、强度等性能得到改善Q共h掺入一U或多种其他?wi)脂、改性剂或矿物质Q?以改善原有性能Q增强是玻璃纤l等与塑料共混以增强塑料的机械强度?/span>
Ҏ(gu)技?/span>
用于填充、共淗增强的Ҏ(gu)配方一旦确定，对下游的生讑֤的具体操作要求不高。这一技术特点决定了Ҏ(gu)塑料生产的关键工序在于Ҏ(gu)配方的设计Q从目前的情冉|看，通用型大品种Ҏ(gu)塑料的原始配方基本处于市场公开的状态，而高性能专业型改性塑料的配方则掌握在各细分领域内的领先企业手中?/span>
3、应用领?/span>
Ҏ(gu)塑料在ȝ性、强度、抗冲击性、韧性等斚w的性能都优于通用塑料Q下游应用领域广泛，主要应用于家c汽车、徏{、办公设备、机械等领域Q其中家c汽车是其最大的两个应用领域Q?015 q国内改性塑料消贚w已经接近1000 万吨Q随着U技q步和业升U其下游应用q在不断拓展?/span>
汽R领域Ҏ(gu)塑?/span>
汽R行业已经成ؓҎ(gu)塑料需求增速最快的领域。据市场咨询机构Marketsand Markets 预计Q?018 q全球R用塑料市值有望由2012 q的216.16 亿美元增?61.12 亿美元，消费量预计将?012 q的710 万吨增至2018 q的1130万吨Q?013?018 q期间需求复合年增长率将?3.4% Q中国知|：?018 q全球R用塑料市值将H破460 亿美元》、?018 q全球R用塑料需求将?130 万t》）。这主要归因于：一是全球汽车量增速稳定；二是汽R轻量化得单车改性塑料用量增大?/span>
国内车用Ҏ(gu)塑料增镉K度q远高于全球q_。国内汽车量增速在q去多年中都q远高于全球汽R产量增速，国内单R塑料用量要远q低于欧等发达国家Q发展空间巨大，特别是中国已l是全球最大的新能源汽车市场， 新能源汽车更加需要轻量化技术的支持Q因此国内R用改性塑料需求增速将高于全球q_水^Q成为改性塑料下游增长最快的领域Q据亚化咨询预计Q?未来5 q内国内汽RҎ(gu)塑料行业年复合增长率将过26%?/span>
二、汽车轻量化与R用改性塑料需?/span>
汽R轻量化是未来汽R行业发展方向Q特别是对于新能源汽车而言Q重量的减轻直接意味着l航里程的增加。有研究昄Q燃Ҏ(gu)车整车重量减?0%Q燃Ҏ(gu)率可提高6~8%Q重量每减少100kgQ汽车百公里油耗可降低0.3~0.6LQ百公里CO2排放量可减少U?gQ《汽车轻量化设计的技术\U分析》）Q对U电(sh)动汽车而言Q整车重量降?0kgQ箋驉E可以增?.5km Q《汽车轻量化技术的应用现状及主要途径分析》）?/span>
1、汽车轻量化技?/span>
汽R轻量化作Z个系l化的工E，q不是简单地针对某个零g的单独减重，局部重量的变化在很大程度上会媄响汽车的其他部位Q因此汽车轻量化是指在汽车制造过E中集设计、制造、材料技术等一L(fng)pȝ性工E?/span>
在对汽Rq行轻量化设计时Q需要结合考虑三个斚w的因素：车nl构安全、刚度分析、轻量化pL。（《汽车轻量化技术的应用现状及主要途径分析》）
Q?QRw结构安?/span>
汽R车n和内外饰轻量化的前提是汽车安全性、Rw刚度、疲劌久性、操控稳定性和振动舒适性等满要求。Rw结构安全的目的在于保护车内乘员的安全，属于汽R的被动安全范_车nl构的安全性能直接媄响到汽R是否能满x面碰撞、侧面碰撞、后面碰撞、翻滚和低速碰撞等q些被动安全要求?/span>
目前各国汽R被动安全法规有：Ƨ洲法规体系(ECE/EEC)和美国联邦机动R法规体系(FMVSS)。我国强制性汽车被动安全标?GB)主要是参考欧z法规体pR?/span>
Q?Q刚度分?/span>
车n整体刚度指的是Rw受到外界施加的载荷和在施加载荷之后白Rw生的变Ş量之间的关系。Rw刚度反映了如何在满Rw装配和使用要求的前提下来控制Rw结构各个部位的变Ş量，所以如果Rw刚度设计不合理Q就会造成车n振动频率的降低，从而导致整车的乘坐舒适性、用寿命和撞安全性、NVH 性能{达不到设计的要求。现代Rw的设计都是可能降低Rw质量的前提下，最大程度的提高汽R车n刚度?/span>
Q?Q轻量化pL
车n轻量化系数LQLight Weight IndexQ是目前被汽车行业接受度较大的一个评仯R型轻量化的指标。轻量化pLL D，表示车n轻量化做得越好。Rw轻量化pL的计公式如?1 所C，其中L量化pL、CT为带有挡风玻璃的车n静态扭转刚度、m Z带四门两盖的白Rw骨架质量、A Rw四轮间投媄面积?/span>
p量化pLL 的计公式可以知道，要减Rw轻量化pLQ可以通过提高刚度或降低白车n的质量来实现。目前汽车轻量化技术主要分? 个方面：l构优化设计、轻量化材料应用和采用先q制造工艺。其中，采用轻量化的替代性材料是业内普遍认同且前景最为可观的轻量化技术。目前采用的轻量化材料主要有高强度钢、铝镁合金、改性塑料和复合材料?/span>
低强度钢材指的是强度于201MPa 的钢材，而高强度钢材主要指的是强度在201MPaQ?50MPa 之间的钢材，强度钢材指的是强度大于550MPa 的钢材。在汽R刉工作中Q钢材料是用较多的材料Q也是汽车结构主要构成部分，在强度相同的情况下，采用高强度钢材能够有效的减轻汽R刉所使用钢板的厚度，能够从根本上减轻汽R自n的重量，q样可以有效减小轻量化系数L?/span>
相对于钢而言Q铝合金的比重仅为其30%?.68g/cm3。当弯曲刚度相等Ӟ减重潜能?9%Q当弯曲强度相等Ӟ其减重潜力ؓ38%。当前其主要的应用Ş式有以下几种Q汽车?zhn)架支架、R轮等l构件所用的铝合金锻Ӟ车n壳体、发动机~盖{模具铸造gQRw结构等铝合金基拉拉怚gQ?车厢、覆盖g、盖板等轧制板材Q壳体、强度较高的型铔Rg?/span>
镁的比重比铝合金的比重更，仅ؓ钢的1/4?.74g/cm3Q其轻量化应用潜力巨大。当前汽车零件制造对于镁合金的用已l非常广泛，仪表盘骨架、椅骨架等60 余种零g都是由镁合金刉而成?/span>
Ҏ(gu)塑料和复合材料相比金属材料h更低的密度和更高的比强度Q目前常见的Ҏ(gu)塑料和复合材料主要有改性PP、改性PVC、改性PE、纤l复合材料、金属基复合材料、热塑性树(wi)脂复合材料等。改性塑料早期主要应用于汽R的内外装饎ͼ随着U维增强塑料的应用，如今已经应用C汽R的结构g上，特别是碳U维复合材料技术的发展Q得基于改性塑料和复合材料的汽车轻量化整体解决Ҏ(gu)成ؓ可能?/span>
2、新能源汽R的轻量化新要?/span>
q年来新能源汽R发展q速，据高工锂?sh)（GGIIQ统?016q全球新能源乘用车的销量达C72.6万辆Qƈ且包括荷兰、d国、法国和英国{在内的多个国家都给Z售燃a汽R的时间表Q新能源汽R的发展已l势不可挡，从目前的技术来看，未来几年?sh)动汽R是新能源汽车的主要形式?/span>
售燃a汽R旉?/span>
?sh)动汽R的充甉|间长而箋航里E又不及燃a车一直是其被病的短板。充甉|间的长短由锂d甉|的充攄(sh)原理所军_Q在不改变电(sh)池充攄(sh)原理的前提下改善I间有限Q但提高l航里程却是可以努力的方向，比较单的Ҏ(gu)是通过搭蝲更多的电(sh)池来提高l航里程Q但更多的电(sh)池不仅意味着充电(sh)旉更长Q也意味着汽R的重量会更重Q做功效率会更低Q也是消?Kwh?sh)量汽R行驶的距M减少。如果要在搭载电(sh)量不变的前提下提高箋航里E，必要通过提高效率来实现?/span>
要每消?Kwh?sh)量电(sh)动汽R行驶更远的距，最主要的方法就是减L车的重量Q有研究表明U电(sh)动汽车整车重量降?0kgQ箋驉E可以增?.5kmQ如果通过轻量化技术能重要减?00kgQ在搭蝲同样?sh)量的情况下Q箋航里E将可以提升125kmQ因此电(sh)动汽车对轻量化技术的渴望是非常迫切的?/span>
?sh)动汽R轻量化技?/span>
?sh)动汽R与燃Ҏ(gu)车最大的不同在于?sh)动汽R很大一部分重量来源于电(sh)池，而电(sh)池的重量除非扑ֈ了能量密度更高的材料或者改变现在的锂离子电(sh)池体p，否则很难降下来，因此减轻车n、内饰、底盘等的重量是其轻量化比较可行的方案?/span>
某纯?sh)动汽R各部分重量（kgQ?/span>
内饰重量的减d以通过多运用改性塑料来辑ֈQRw和底盘重量的减轻除了上面所说的利用高强度钢、铝镁合金外Q有研究者甚xZ全塑车n的概念，提出了集成化轻新能源汽车的概念Q超L能源汽R主要由驱动电(sh)池单元、行驶系l、{向系l、铝制Rw框架、复合材料Rw、塑化地板等l成QRw整备质量能降低?50kgQ包括电(sh)池）Q其全塑车n设计是新能源汽R轻量化设计的重要l成部分Q与传统的汽车Rw设计相比，全塑车n的设计是一个一体化、模块化、整体式的设计思\Q同时实现功能与雉件的高度集成Q从而减零部g的数量，降低生成本?/span>
3、R用改性塑?/span>
Ҏ(gu)塑料在汽R工业的作用和C来明显，目前聚丙烯（PPQ、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯p物（ABSQ、聚酰胺QPAQ、聚酸酯（PCQ、聚甲醛QPOMQ、聚对苯二甲怸二醇酯（PBTQ、加强型聚}酯（PRTQ和聚氯乙烯QPVCQ等塑料都在汽R上得Cq泛的应用。在所有的车用塑料中，聚丙烯所占䆾额最高达37%Q其ơ是聚}酯，占比17.3%QABS?wi)脂?2.3%Q复合材料占11.5%Q高密度聚乙烯占10.8%Q聚酸酯占6.8%Q聚甲基丙烯酸甲酯占4.4%?/span>
车用Ҏ(gu)塑料主要品U?/span>
Ҏ(gu)塑料在汽R部位上的应用늛内外Cg、功能和l构Ӟ随着U维增强技术的发展Q特别是纤l复合材料的发展Q甚臌Rw、底盘等都可以完全用Ҏ(gu)塑料和复合材料刉?/span>
Q?Q改性塑料在汽R内外Cg上的应用
仪表?/span>
目前仪表板主要有质仪表板和软质仪表板两UŞ式，软质仪表板一般被比较高的汽车采用，而大客R、货车等车型则基本采用硬质A表板。A表板一般用Ҏ(gu)PP材料制作Q改性PP中主要是以橡胶类的增韧剂和无机填充材料ؓ主；仪表板表皮材料以PVC/ABSZQPVC在耐冲d耐热性上比较弱，ABS机械性能和成型加工能力比较好Qƈ且与PVC能够q行l合Q将两者进行组合可以Ş成互补?/span>
门内?/span>
目前比较常用的制造门内板的改性塑料是ABS、PPQ用它们制作成骨Ӟq且表面带有一层缓冲层Q缓冲层采用PP发、TPU、针lᔾU等。在通用、雪?jng)兰的一些R型中Q骨架、面杉K采用ȝU维增强不饱和聚酯片状模塑料QSMCQ材料，在有的汽车中也会采用天然U维和PP热压制作而成Q这U手D能够有效减轻R门的重量Q降低成本，隔音性能得到明显提高?/span>
车n覆盖件与底盘
Ҏ(gu)塑料制作Rw覆盖gQ与金属覆盖件相比，车n更加光滑、尺寸更加精，q且质量、噪声、振动等条g上可以更加优化，所以改性塑料在车顶盖、发动机|、行李舱盖等斚w得到q泛应用。福特公司利用SMC制作前方护板、顶盖版、发动机|；戴勒姆克莱斯勒公司的新型smart车型中，采用了XenoyPC/PBT制作车体面板?/span>
在汽车底盘中Q由于需要承受的负荷较大Q因此塑料化存在较大的难题。目前主要是在传动?zhn)挂系l、{向制动系l的耐磨q动件方面应用改性塑料，例如Ҏ(gu)PBT、改性POM{材料?/span>
Q?Q改性塑料在功能件、结构g上的应用
保险?/span>
汽R保险杠是使用Ҏ(gu)材料的主要部g之一Q目前市Z大部分的保险杠都是采用塑料制品制作而成Q保险杠的面板是PP、PC/ABS、PC/PBT{材料，骨架是木材或者金属等材料Q中间部分是PP发材料{。这cL料从环保角度看不利于回收Q经q不断创新在制作保险杠面板时可以采用TPO、骨架可以用ȝ增强PP材料、中间部分可以用发泡PPQ用相同属性的材质制作保险杠，在进行回收前只要q行清洁和干燥处理就可以?/span>
燃a?/span>
在制作燃油箱斚wQ改性塑料也发挥着重要的作用，可以Ҏ(gu)一定比例合树(wi)脂、粘合剂、PA{材料，然后吹塑成型。此外，q可以利用超高分子量高密度聚乙烯、共聚PA、EVOH?wi)脂{材料制作燃料箱?/span>
发动气岐?/span>
汽R中的q气岐管在制作上存在一定难度，主要是因气歧的形状比较复杂Q目前改性塑料在发动气岐的刉上大多是用AIM工艺q行制作Q在克莱斯勒、凯q拉克的一些型L(fng)发动ZQ进气歧就应用了玻U增强PA?/span>
汽R发动Z在运行中温度会不断升高，所以发动机周边的零部g必须在承?20摄氏度高温的同时q能保持高的强度，如果是在比较寒冷的天气下q要有承受低温的性能Q因此一般采用PA66材料来确保塑料化零g的性能?/span>
d器执行系l?/span>
d器因为经常在高温环境下工作ƈ且又受到压力润滑油剂的媄响，传统刉工Z使用金属材料Q但是在不断的试验中Q改性塑料制作离合器执行pȝ优势更加明显Q在刉离合器执行pȝ时利?0Q长U维增强黑色龙LFRT原材料，E_性更高，q且节约成本?/span>
Q?Q纤l增强塑料在汽R中的应用
U维增强塑料是树(wi)脂和增强U维复合而成的材料，汽R工业主要使用ȝU维增强热塑性塑料，它具有密度小、易成型、设计灵zȝ观、耐腐蚀、耐冲凅R抗振、隔热隔c易于涂装、强度高、成本低的特炏V?/span>
目前ȝU维增强不饱和聚酯片状模塑料QSMCQ制造的前翼子板、发动机|、尾板等在汽车Rw上已普遍应用；以玻璃纤l_毡）为增强材料的ȝU维毡增强热塑性复合材料（GMTQ已在椅骨架、保险杠、电(sh)池托架、A表板、地ѝ护ѝ发动机|盖、脚t板、后背门{部件上得到初步q用?/span>
Q?Q碳U维复合材料在汽车中的应?/span>
纤l?CarbonFiber)是一U纤l状的碳材料Q其直径一般在几个微米Q含量通常?0%以上。碳U维h相当优异的物理性能Q其关键力学指标是拉伸强度、拉伸模量，拉强度是指材料在拉伸断裂前可承受的最大应力，拉模量是指材料拉时受到的应力与Ş变的比|模量D高，表示纤l的刚度好Q理Z纤l的拉强度可以辑ֈ180GPaQ拉伸模量更是在1000GPa左右?/span>
除了有优异的物理性能外，纤l还h优异的化学性能Q比如耐腐蚀、耐高温、导?sh)和导热性能良好{，因此纤l与各种Z材料l过复合工艺后制成的纤l复合材料最先在航空航天和军事领域得Cq泛的应用?/span>
纤l复合材料相对于金属材料不仅力学指标优异许多Q而且密度要小很多Q有利于减轻制品的重量，q在航空航天{对重量异常敏感的领域非帔R要。近q来随着纤l复合材料成型技术的发展和成本的降低Q在汽R轻量化上的应用越来越多，甚至可以用来制作汽R车nQ它的出C得基于改性塑料和复合材料的整车轻量化解决Ҏ(gu)的实现成为可能?/span>
纤l复合材料与其他材料的物理性能Ҏ(gu)
Q?Q汽车轻量化解决Ҏ(gu)
lg所qͼ随着U维增强塑料技术的发展Q特别是纤l复合材料技术的发展Q基于改性塑料和复合材料的汽车整体轻量化解决Ҏ(gu)成ؓ可能。目前的主要障碍是碳U维hq过高，用于汽R工业的大丝束纤l目前h(hun)格在15元/公斤以上Q只有当h降到10元/公斤或以下时Q售?0万h民币左右的中UR才可能大规模使用?/span>
4、R用改性塑料市场分?/span>
Q?Q全球R用改性塑料市?/span>
目前Ҏ(gu)塑料用量最高的是dpR单RQ其Ҏ(gu)塑料的使用率达C22%?00-360千克Q欧国家的q_水^也达C16%?10-260千克Q我国乘用R单R的改性塑料用率只有8%?00-130千克?/span>
2016q欧共生?186万辆乘用车，而中国生产了乘用?424万辆Q由此计的全球乘用车单车改性塑料加权^均用量ؓ152-191千克Q取中间gؓ171千克?016q全球乘用R产量?210万辆Q需要的Ҏ(gu)塑料ؓ1233万吨Q按着单h(hun)1.8?吨来计算Q?016q全球R用改性塑料市场空间ؓ2219亿h民币?/span>
Ҏ(gu)预测?020q全球乘用R产量达?148万辆左右Q以及考虑汽R轻量化趋势下单R消耗改性塑料量的增加，假设?020q全球单车改性塑料用量增加至200千克Q这一市场I间接q?000亿h民币Q?017-2020q年q_增速ؓ7%左右。全球R用改性塑料市场的主要参与者都是大型化工企业，比如巴斯夫、普立万QPolyOneQ、陶氏杜邦、科思创QCovestroQ等?/span>
Q?Q中国R用改性塑料市?/span>
目前中国有上千家企业从事Ҏ(gu)塑料生产的企业Q但规模以上企业(产能过3000?只有70余家Q从产能上看Q国内企业占?3%左右Q国外或合资企业占比Uؓ27%Q但从市场占有率情况来看Q国内企业市场占有率仅ؓ30%Q而国外企业市场占有率高达70%。目前已l在国内讄Ҏ(gu)塑料生产基地的国外大企业有SABIC公司、杜邦公司、SOLVAY公司、陶氏公司、d国BASF公司、LANXESS、BAYER、Celanese公司、日本旭化成公司、宝理塑料公司，韩国三星公司、LG公司、锦湖公司，荷兰DSM公司{?/span>
q一步具体到车用Ҏ(gu)塑料领域，按着2016q国内乘用R产量2424万辆以及单RҎ(gu)塑料用?15千克来计，国内车用Ҏ(gu)塑料需求量?78万吨Q市场空间在400亿以上（按着每吨1.5万元计算Q。但是相比全?0%的改性塑料用于汽车行业，中国?0%左右Q此外国内乘用R增速远大于全球乘用车增速，Ҏ(gu)盖世汽R研究院的预测Q到2020q中国乘用R生量将辑ֈ2865万辆Q?017q增?.95%?018q增?.15%?019q增?.01%?020q增?.75%Q左叻I国内车用Ҏ(gu)塑料发展潜力巨大?/span>
另一斚wQ?016q?0月中国汽车工E学会发布的《节能与新能源汽车技术\U图》指出，?020q?025q?030q_整R质量需?015q分别减?0%?0%?5%。此外中国也是全球最大的新能源汽车市场，2016q新能源乘用车销量占到全球的43.7%Q未来几q将以每q?0%左右的速度增长Q到2020q量将辑ֈ200万辆Q新能源汽R对轻量化技术的依赖更大Q因此国内单车改性塑料用量将会出现大q增ѝ?/span>
保守算即?020q国内乘用R单RҎ(gu)塑料用量只辑ֈ150kgQ市场空间也接q?50亿h民币Q?017-2020q的q^均增速将辑ֈ11%左右Q如果到2020q单车用量达到现在全球^均?70kgQ市场空间将过700亿元Q?017-2020q的q^均增速将辑ֈ15%左右Q如果到2020q单车用量追上全球^均?00kgQ市场空间将过850亿元Q?017-2020q的q^均增速将接近20%?/span>
