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1、世界汽车塑料材料技术的现状及动向（一）近年来塑料及英复合材料在汽车中的用量持续增长。图1为美国家庭轿车塑料（含塑料复 合材料）用量的增长情况，从1977年到2004年.单车塑料的用量由76kg提髙到117kg, 增幅达54%o目前北美汽车中塑料的用量为每车118kg左右，约占整车质量的10%,预 计2010年将达到136kg。而欧洲轿车塑料所占的比例稍高，已达整车质量的14.5%。 kg/辆口百分比lULLLL1501005001997 1985 1991 1999 20QQ 2003 2004年份图1美国家庭轿车址料用增长情况塑料在汽车中的应用遍及所有总成，业内习惯将它们分为内装（饰）件、外
2、装件和功能 件（其他结构件）。表1列岀了目前汽车中主要塑料零部件所用的材料，表中所用的缩写 中英文对照如表2。据统讣，居前几位的汽至塑凰有PP、PUR、PVC、ABS、PA和PE。目瞬金垠中的主娶8!冏客83井侨用的财粗（采plsbcs-carcoml丰卄x*r叶第件firtA*W44M软骨朴(灿、CM*TPQ. PC. *. IT, PUR. PA金#MtSMC. PWipjM. Mi*# (4-1P0)PC,评耳ltdhPA PC PS, dAES PVC H % PUR内耳葬甘釣绘TMfe *A. 4wrx.nrtM).*PUR(Wf-U) PVCAX* OtiUf朴)ABS AB&FC
3、金会 PC. PP AMPPE. PVC SMA PUR PWC At 舍 PUR-RIMABS. PP. SMAQMT. ABSt PC/ABS, PVCA#*MA tr4PA,为呻溥恥拿乙”，PP,京pa.聚 cwn (*) i PPA. FPS. SPS UMU POT MfLPCT PAPPAPVCtitH*CV* U/fH* 矢JtUFflMffliPF PAGltKRAU個*4iHDPEPAjtMIUtftPA. MM0PP4LAAftGit*tn. pa. pp（廿遗5连録件）賞輪机MMAM.* PA. PP PA OtP咬*) PA, PA. PPS 表2槊料缩写的中英文对照*
4、9莫丈名祢中文龙姝TPOthermoplastic olefinPC|wlyc*rbuttepolyesterPPpolypropylenePURpolyurethanePApolyamide. Nylon聚筑统，尼龙SMCsheet molding compound片狀糅m舍材料any liePSpolystyreneASAalic-styrcnc-aloniirilc/poiy丙烯殴童集乙轴丙外精共聚轴AESacrylonitrile ftth.ylen ttyttfte丙坤臍乙坤車乙*-*.*ABSaoylorutrilc-buiadiGnc-styrcnc丙外騎丁二好歩乙烯*聚输PPE
5、polyphenylene etherSMAstyrene maleic anhydride竿乙炸*義陵辭樹腹GMTglass mal thermoplastic compoiiie玻璃幷堆越博复金材ifstyrenics禹专憨聚芈乙炖PPApolyphth&laoiidePPSpolyphenylene sulfide出SPSsyndiotactic polystyrene同理舉竿乙坤PBTpolybutylcnc terephthalate聚对二甲丁二atPETrecycled polyethylene terephthalate泉叶車二甲鏡乙二画PFphenol ic min2主要技术进
6、展以汽车热塑性塑料复合材料为例，国外当前研究的主要课题如下。树脂材料研究的重点之一是不断提髙材料的物理，力学性能：材料开发已从昂贵的特殊 专用树脂转向低成本的普通树脂新品种体系：自增强树脂也是当前材料研发的一大热点（如 SR-PP）,欧洲重点放在连续层压成形和模压成形材料上，而北美关注的是注塑成型材料。纳米复合材料研究开发受到广泛关注，主要有纳米层状二氧化硅和纳米碳管增强PA、 PE、PVC,界而特性改善等。纳米增强纤维复合材料是最近兴起的一种纳米复合材料。欧洲目前正在研究利用纳米碗 管作增强体，开发阻燃和自增强SR-PP等高性能复合材料，苴他类型的增强体如聚合物、 钢纤维等也受到关注。由于环
7、保的需要，天然纤维增强热塑性复合材料也是当前世界各国汽车塑料的一个重要研 究领域。纳入研究的天然纤维来源有纤维素。木材、亚麻、黄麻，剑麻、大麻，龙舌兰叶纤 维、椰子壳纤维，以及稻草与英他农作物废料等。热塑性复合材料成形技术研究正在广泛进行。当前的重点有纤维缠绕与编制技术，并已 在天然纤维缠绕和金属一聚合物纤维编织技术上取得重大进展：纤维一金属夹层等混合材料 的制备方法，如0ver-InjectionMoulding 1；热塑成型、冲压成形、模压成形技术， 包括工艺优化与智能化、柔性工装、工艺模型与计算机辅助成形、大批量生产技术等，并已 开发出可显著缩短加热时间的局部加热技术和快速热响应模县；短
8、纤维，生物纤维增强复合 材料、自增强复合材料，LFT、木纤维增强PP等的注塑工艺，注塑工艺优化，纤维取向模 拟，水助注塑技术开发：PA6, PAI2和CBT为基体的复合材料批量生产RTM工艺：大型 零件的低成本真空模塑生产工艺：零件表而模内装饰技术.A级表而与抗擦伤表而制备技术。连接技术开发，主要有大型零件感应焊接、接触焊、超声焊接、振动焊接等。试验技术开发，包括强度快速试验方法，高、低温试验方法，中击、磨损试验方法，长 时性能测试方法，NVH性能测试方法，车身防碰撞零件冲击试验方法等。2.1若干材料技术新进展(1) 长玻璃纤维增强聚丙烯(LGF-PP)表3注fiSLGF.pPM典型机械性能(
9、来源二Ben Claassens)歼厚2%机械社龍测试温度JP304030认桦方向各向同吐弹也W7MP23700094004 000805 0506 50023109121658067752323222.523-406.87.06,87.68.07.5STAMAX公司近年开发了一种高弹性模疑复合材料LGF-PP,玻璃纤维的长度为12 25mm.表3列出了注塑LGF-PP典型机械性能。LGF-PP可取代现有的材料，用于仪 表板托架、保险杠粱、防溅板、车门和FEM等零部件。图2为用LGF-PP制造的福特Fiesta 后车门.同钢车门相比，其质虽:减轻了 50%。图2 LGF-PP制造的福特Fies
10、ta后车门(2) DaronHybrid 树脂材料DaronHybrid是DSM公司近年开发的热固性树脂，它由不饱和的聚酯树脂(UP)和 聚氨酯(PUR)混合而成，通常称为不饱和聚酯尿烷混合物。这种材料加有UP的高刚度、 髙热稳左性、以及PUR的韧性，表4列岀了 DaonXP45Hybr1d树脂的典型物理力学性 能。研究表明，以DaronHybrid树脂为基体的SMC/BMC除具有母材良好的性能外，其 纤维/基体界而特性优于其他热固性树脂，而且还具有较高的抗水解能力。玻璃纤维增强和 碳纤维增强的DaronHybrid在90C热水中浸泡72h后，其ILSS值仍然可保留90%以 上，如图3。表4
11、Daron XP45 Hybrid的典型物理力学 性能(来源：DSM composite resins)力手性能冬数敦值披拉砒/MP&75断启伸长率/%2.70杨氏M*/GFa3.6140彎曲樓*/GPa3,4冲击强度/LHn15热備温度/C210BarcolMt45&5、鰹韻辰衣（3）低密度SMC普通SMC填料为密度较大的碳酸钙,其密度一般在i.9g/cm3左右；釆用粘土可使其 密度降至1.601.65g/cm3：如用中空玻璃珠则可将SMC的密度进一步降到1.30 1.40g/cm3o密度的降低也带来了诸如成本增加、材料物理性能下降、表面质虽恶化等问 题。DSM公司最近开发岀一种密度为1.4
12、5g/cm3的低密度SMC,英刚度与强度达到了常 规SMC的水平。图4为它与普通SMC及普通低密度SMC性能的对比。弯曲强度鸾曲弹性模-riO.O13011070图4低密度SMC的性能A类标准密厦A类低密度150rDSM开发品种越把雜稲妙5 0 5 09.JB 8（4）纳米复合材料纳米聚合物复合材料由有机聚合物基体与纳米无机分散相（至少有一维小于lOOnm） 组成。由于尺寸效应、大比表而积和强界而结合，纳米复合材料具有许多优异的性能，如强 度高、耐热、抗紫外线、阻燃。阻隔性好.加工性能好等。纳米PA是最早的汽车纳米复合 材料，主要应用对象为燃料系统和发动机罩下零件。随后又相继开发了以其他热塑性
13、工程塑 fi （ETPs）、TPO和PP为基体的纳米复合材料。现用的纳米填充物主要为纳米蒙脱上， 其比例一般为3%5%。而纳米滑石因其需要的剥离能量较低，已开始进入市场。潜在的 纳米填料还有纳米二氧化硅、纳米碳管等。目前产量最大的汽车纳米塑料是纳米PA,其次是纳米丁PO,此外还有纳米聚酯、纳米 紫外固化丙烯酸酯树脂、纳米聚酰亚胺、纳米聚甲醛等。纳米碳管/PAI2用于油管快速接头、 油滤等燃油系统零部件的内层以阻隔（防渗），近年又开发了纳米碳管/改性尼龙、纳米碳 管/含氟聚合物用于燃油系统英他零部件。纳米塑料应用对象主要为保险杠、散热器、底盘, 车身外板、车轮护罩、活动车顶及其他保护胶条、挡风胶条等外装件，仪表板和内饰板、安 全气囊等内装件，以及油箱、燃油系统。发动机罩下零部件等。近年经典的应用X例如下。通用2004款雪弗莱Impala车身侧面部件采用纳米TPO制造（用它取代PVC和LFG 一TPs） o
