工程塑料在汽车轻量化中的应用进展

【摘要】人们大量采用质量轻、韧性好、耐腐蚀、隔音、隔热、成型方便的塑料代替传统的金属材料，这样既能节省燃料，又能提高汽车的综合性能，因而，塑料在汽车工业中已成为必不可少的基本材料之一。本文分析了车用塑料的性能优势，阐述了塑料在汽车上的应用。

【关键词】工程塑料；轻量化；应用

一、车用塑料的性能优势

工程塑料是指被用做工业零件或外壳材料的工业用塑料，是强度、耐冲击性、耐热性、硬度及抗老化性均优的可作为结构材料的塑料。工程塑料的主要特性是：密度小；比强度高；化学稳定性好，电绝缘性优良；耐磨，具自润滑性，可减低摩擦系数；耐热性和尺寸稳定性高；抗冲击、抗疲劳性能优良。工程塑料除了具备这些优异的性能，还可以采用通常的塑料加工方法加工成各种制品，广泛应用于汽车上。近年来，汽车轻量化已成为汽车材料发展的主要方向，节能与环保成为汽车工业发展的两大课题，而塑料及其复合材料、合金是能加快汽车工业实现此目标的理想材料；采用塑料制造汽车部件的最大好处是减轻了汽车重量，降低了成本和工序，提高了汽车某些性能。汽车塑料部件代替昂贵有色金属及合金材料部件，不仅减轻车重，降低油耗和碳氢化合物排放，还可提高动力，适应恶劣环境，增加安全性，而且塑料可回收，从而节省了制造过程中的资源消耗，最终使汽车在安全和成本两方面获得更多突破。塑料在汽车上应用也为汽车外观设计更加人性化、多样化及内饰的手感舒适性、美观性提供便利，降低部件加工、装配与维修费用。可以看出，汽车部件塑料化是当今！际汽车制造业的一大发展趋势。

二、塑料在汽车上的应用

（一）聚酞胺（PA）

聚酞胺（PA）俗称尼龙，是以聚酸胺为基础的塑料，这种材料力学性能优异，使用温度宽，耐磨性好，摩擦系数低，自润滑性良好，电绝缘性好，耐电弧，易着色，无毒，耐油，耐烃类及醋类等有机溶剂，易加工成型。可用注射、挤出、浇铸等方法成型。近年来，为进一步提高PA的性能，扩大其应用范围，人们又利用填充改性技术对其进行增强、增韧，使得该材料更适应汽车零部件的应用要求。PA在汽车工业中主要用于散热器箱、皮带轮、吸附罐、油泵齿轮、方向盘、风扇等，一些PA改性品种也广泛用于汽车工业。

（二）聚破酸醋（PC）

PC抗蠕变性优异，使用温度范围宽，电性能好，阻燃性优异，抗冲击性比A1，Zn还高。但由于PC的耐化学药品性、耐碱性欠佳，导致其在汽车上的应用较晚。人们通过对PC进行改性从而提高其耐蚀性和耐化学药品性，使之能应用于汽车工业。PC及其合金应用于汽车工业的研究发展较快。PC在汽车上主要用于汽车上盖、仪表盘、车身板、底盘、保险杠等。PC/聚对苯二甲酸乙二MWL（PET）合金、PC/聚对苯二甲酸丁二醋（PBT）合金的用量也有所增加，主要用作防护板口。

（三）聚甲醛（POM）

POM在汽车制造领域中被作为节能材料广泛应用，其原因是它能够使汽车轻量化，耗油量减小，能取代各种金属，节省成型加工的能耗。主要用于三个方面：发动机燃料油系统、电气设备系统和车身系统。在燃料油系统方面主要用来制造散热器排水管、阀门、水泵叶轮、燃油泵等部件。

（四）聚苯硫醚（PPS）

由于PPS具有优良的耐热性能、力学性能、尺寸稳定性和耐化学药品性，被用于制造汽车零部件如排气再循环间、气动信号传感器罩、转速表传感器罩、水泵叶轮等。随着汽车对塑料性能要求的提高，人们又研制出改性PPS推出了一种玻纤增强Questra间规PPS配混料，用于汽车零部件的制造。研究表明，改性PPS在汽车上可用于取代原来采用的铸铁及铝压制件和ABS及其它工程塑料。

（五）聚酸胺酞亚胺（PAI）

PAI的拉伸強度、弯曲弹性模量、耐蠕变性优良，电绝缘性好，甚至在高温高频下仍保持良好的介电性能。室温拉伸强度是未增强型聚合物中最高的。PAI在汽车工业中主要用于发动机活塞、活塞环、连杆、调速齿轮等。用PAI制造的零部件与用其它材料相比，质量可减轻20kg。

三、汽车塑料市场的发展趋势

汽车轻量化是指在保证汽车强度和安全性能的前提下，尽可能地减轻汽车的整车品质。首先要从汽车结构的合理设计开始，充分考虑到新材料的应用。现代汽车工业设计，几乎全部采用了CAD/CAE/CAM技术，可利用FEA有限元分析功能来分析部件结构的运动行为、应力分布，并对生成的相关资料进行工程分析与刚度和强度计算，对局部进行优化及强化设计，达到轻量化的目的。目前，国外各大汽车公司都成立了专门的汽车回收试验中心。扩大塑料在汽车上的应用范围和技术水平。开发塑料在功能件上的应用，如多功能支架、仪表板托架、发动机护板等，塑料进气歧管等在国外汽车上得到广泛应用；应用玻纤增强热塑性塑料制作汽车部件，减轻汽车自重；采用先进的成型技术和设备生产汽车塑料部件，提高产品质量。

塑料在汽车制造中得到了广泛的应用，现已发展成为汽车的主要材料，塑料固有的性能不仅使汽车轻量化，减少燃油消耗，改善行驶性能、安全性和抗腐蚀性，而且还被用于探索新的汽车外形式样和零部件的设计，以适应“安全、节能、环保”要求，促进汽车工业的快速发展。

参考文献

[1]严伯昌.浅谈塑料在汽车上的应用现状与趋势[J].橡塑资源利用，2013（01）：32～36.

[2]赵文聘，徐长旭.汽车灯罩用聚丙烯改性料的研究[J].塑料工业，2014，35（06）：378～381.

作者简介：陈宇光（1987.01—），男，辽宁沈阳人，学士，工程师，研究方向：项目管理、工程设计。