改性塑料与汽车轻量化
新材料在新能源汽车领域中的应用
新材料在新能源汽车领域中的应用随着新能源汽车的快速发展，新材料在这一领域中的应用也变得越来越重要。
新材料在汽车制造中的应用，不仅可以提高汽车的性能和安全性，同时还能够减轻车辆的重量，提高能源效率，从而改善汽车的燃油经济性。
本文将从新材料的种类、在新能源汽车中的应用和未来发展趋势三个方面来探讨新材料在新能源汽车中的应用。
一、新材料的种类新材料的种类非常丰富，这些材料都可以用于汽车制造中。
其中一些广泛应用的新材料如下：1. 高强度钢：高强度钢是一种优质的轻量材料，能够减轻汽车重量，同时又可以提高车身强度和安全性能。
2. 改性塑料：改性塑料是一种耐高温、高强度、轻质的材料，可用于便携式电池外壳、车身组件等。
3. 碳纤维：碳纤维是一种轻质、高强度、高性能的材料，可用于汽车的车身和底盘，以提高汽车的刚度和耐久性。
4. 铝合金：铝合金具有高强度、耐腐蚀、轻质等优点，可用于汽车的车身和制动系统等。
5. 锂离子电池：锂离子电池是一种高能量密度、长寿命的电池，是电动汽车的主要能量来源。
二、新材料在新能源汽车中的应用新材料在新能源汽车中的应用十分广泛，主要体现在以下几个方面。
1. 减轻车重新材料可以大幅度减轻汽车重量，从而提高汽车的燃油经济性和能效。
例如，高强度钢、碳纤维等材料的应用可以有效地减轻车重，并提高车身刚度和密封性，从而改善汽车的行驶稳定性和安全性。
2. 提高能源效率新材料的应用还可以提高车辆的能源效率。
例如，轮胎和制动系统的材料和结构的改进可以降低能量消耗和抵抗力，从而提高汽车的能效和性能。
3. 提高电池效率在新能源汽车中，电池是非常重要的部分，影响着整个车辆的性能和使用寿命。
采用高性能的碳纤维、硅基精细化技术、高韧性陶瓷等材料，可提高电池的适应性、安全性和能量密度，提高汽车的续航里程和使用寿命。
4. 改善驾驶体验新材料的应用可以改善汽车的驾驶体验，如良好的隔音、减少震动和稳定性等。
例如，利用新型高弹性橡胶或者多层隔音材料制造座椅和可调节的悬挂系统，能有效地减少车内噪音和震动，提高驾驶舒适性。
第50问：五大工程塑料在汽车领域有哪些应用？
第50问五大工程塑料在汽车领域有哪些应用？工程塑料用于汽车的主要作用是使汽车轻量化，从而达到节油高速的目的。
发达国家将汽车用塑料量作为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志，世界上汽车塑料单用量最大的是德国，塑料用量占整体材料的15%。
近年来我国汽车产业发展迅速，目前汽车年产量超过2702万辆，按照国外塑料用量预测，汽车行业年用改性塑料在350万吨以上，这其中工程塑料占了很大一部分比例，五大工程塑料性能特性各不相同，在汽车上的用途也各有偏重。
一、尼龙PA:尼龙主要用于汽车发动机、马达转子及发动机周边部件，主要品种是PA6+GF、PA66+GF、增强阻燃PA6等产品。
（1）在汽车发动机周边部件上的应用:由于发动机周边部件主要是发热和振动部件，其部件所用材料大多数是玻纤增强尼龙。
这是因为尼龙具有较好的综合性能，用玻纤改性后的尼龙，主要性能得到很大的提高，如强度、制品精度、尺寸稳定性等均有很大的提高。
另外，尼龙的品种多，较易回收循环利用，价格相对便宜等，这些因素促成尼龙成为发动机周边部件的理想选择材料。
进气歧管是改性尼龙在汽车中最为典型的应用，1990年德国宝马汽车公司，首先将以玻纤增强尼龙为原料制造的进气歧管应用在六汽缸发动机上；以后美国福特与杜邦公司合作，共同用玻纤增强PA66制造的进气歧管应用在V6发动机上，以后世界各大汽车公司纷纷跟进，改性尼龙进气歧管得到广泛的应用。
（2）在汽车发动机部件上的应用:发动机盖，发动机装饰盖，汽缸头盖等部件一般都用改性尼龙作为首选材料，与金属材质相比，以汽缸头盖为例质量减轻50%，成本降低30%。
除了发动机部件外，汽车的其他受力部件也可使用增强尼龙，如机油滤清器，刮雨器，散热器格栅等。
尼龙的韧性、化学惰性、耐热性和低重量特定是其在汽车配件领域能够替代金属和其它塑料。
通过变化增强等级和聚合物化学性质，树脂生产者可以为指定用途设计配方。
与尼龙相比，热固性聚合物在某些汽车配件领域依然具有相当的竞争力，尤其是在北美。
新能源汽车的车身轻量化最全PPT
铁板在900摄氏度加热成型之后迅速冷却可以加工成超高强度钢板，可以在保证强度的情况下减少钢材料的使用，达到轻量化目的。 消费者对新能源汽车续航里程的要求 钢的强度越高，减重效果越好。
• ②国内碳纤维行业集中度低，产能低 （3）轻量化工艺：利用轻量化材料成型制造工艺，达到减轻零部件重量的目的。
• 从减重效果来看，高强度钢＜铝合金＜镁 合金＜碳纤维，从成本来看，高强度钢＜ 铝合金＜镁合金＜碳纤维。
1、高强度钢
• 高强度钢是指冷轧340MPa、热轧490MPa以 上的钢。钢的强度越高，减重效果越好。 相对于传统的340MPa的材料,600MPa级的 钢种在理论上的减重潜能大约为20%， 800MPa的材料减重潜能会提高至30%以上。
性、韧性等方面的 性能的塑料制品。
模块化平台
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• 铁板在900摄氏度加热成型之后迅速冷却可 以加工成超高强度钢板，可以在保证强度的 情况下减少钢材料的使用，达到轻量化目的。
• 未来，高强度钢的市场需求量将不断扩大
2、铝合金
• 铝的重量只有铁的1/3 • 回收利用率高 • 铝不能够焊接 • 不容易钣金 • 喷漆麻烦
发展趋势
• 未来，我国汽车用铝量预计将持续增长，其中SUV 和新能源汽车将是汽车用铝成长最快的领域。
中国目前的碳纤维供应商主要是中复神鹰、江苏恒神、威海拓展等。 （1）结构优化设计：使零部件薄壁化、中空化、小型化、复合化以及对车身零部件进行结构和工艺改进等。
方法，提高了阻燃 铁板在900摄氏度加热成型之后迅速冷却可以加工成超高强度钢板，可以在保证强度的情况下减少钢材料的使用，达到轻量化目的。
汽车轻量化材料提出了哪些要求
汽车轻量化材料提出了哪些要求
汽车轻量化材料需要满足以下要求：
1. 重量轻：汽车轻量化的目标是减少整车重量，所以轻量化材料必须具有比传统材料更轻的特性。
2. 强度高：轻量化材料需要具备足够的强度来满足汽车的安全要求。
即使材料轻，但在受到冲击、碰撞等外力作用时也能够保持其结构的完整性。
3. 刚度高：轻量化材料需要具备足够的刚度，以保证汽车在行驶中的稳定性和操控性。
刚度指材料抗弯曲、抗扭转等变形程度的能力。
4. 耐腐蚀性好：轻量化材料需要具备较好的耐腐蚀性，以保证材料在恶劣环境下的长期使用。
某些材料在接触水、盐等会导致腐蚀的环境下表现出更好的性能。
5. 可再生性：轻量化材料的可再生性是当前趋势之一。
可再生材料意味着能够通过回收再利用，减少资源消耗和环境污染。
6. 成本效益：虽然轻量化材料具有许多优势，但成本仍然是考虑的重要因素。
材料的成本应该是可接受的，以确保轻量化技术的广泛应用。
AKRO-PLASTIC：以创新和应用助力汽车轻量化 专访开德阜工程塑料(苏
Ｐ Ｌ ＡＳ Ｔ Ｉ Ｃ是Ｆ ｅ ｄ ｄ ｅ ｒ ｓ ｅ ｎ 集团旗 下的 自由 品牌 ，自１ ９ ９ ８ 年营 业 至今 ，其在 德 国的员工 已增至 ４ ０ ０ 名 ，全球 年生 产力达 １ ５ 万ｔ 。２ ０ ０ ５ 年 ，Ａ ＫＲ Ｏ— Ｐ Ｌ ＡＳ Ｔ Ｉ Ｃ中国分 厂—— 开德 阜工程 塑料 （ 苏州 ） 有 限公司成 立 。 开德阜工程望料 （ 苏州 ） 有 限公 司 执 行 董 事Ｗ ｉ ｌ ｆ ｒ ｉ ｅ ｄ Ｊ ｏ ｂ ｓ ｔ 告诉 本Ｔ Ｕ ｎ ｇ 者 ，ＡＫ Ｒ Ｏ— Ｐ Ｌ ＡＳ Ｔ Ｉ Ｃ ｌ ｆ ｇ ￣ 售业 务８ ０ ％来 源 于汽 车行业 ，既可 以为不 同地域 的整 车制造 厂商 ，以及 全
球 电 子电 气ＯＥ Ｍ制造 商提 供 大批 量原 材 料 ，也可 以 为小 型
的材 料都 可以 在中 国生产与 检测 。公司 与大 多数 中国本土 汽 车 ＯＥ Ｍ厂 商保 持 着 良好的 关系 ，合 作客 户有 长城 、吉利 、 广汽 、上汽 、比亚迪 、奇瑞 ，江淮等 。
轻量化设计成就汽车技术创新
和生 态效益 的严峻挑 战 。
２ ０ １ ７ 年６ 月， ＡＫ Ｒ Ｏ— Ｐ Ｌ ＡＳ Ｔ Ｉ Ｃ苏州工 厂第三 条产线 加
坚持统一的质量标准
Ｆ ｅ ｄ ｄ ｅ ｒ ｓ ｅ ｎ 集 团于 １ ９ ４ ９年 成立 ，Байду номын сангаас 团旗 下 所有 公司 的 唯一拥有 者是 Ｋ． Ｄ． Ｆ ｅ ｄ ｄ ｅ ｒ ｓ ｅ ｎ Ｈｏ ｌ ｄ ｉ ｎ ｇ Ｇｍｂ Ｈ，其唯一
耗 排放 的 同 时 亦 要 满 足 人 们 日益 增 长 的 汽 车 消 费 需 求 ， 轻 量 化 是 汽 车 和 零 部 件 制 造 业 的 重 要 课 题 。在 金 属 替 代
塑料在汽车工业中的应用
内饰件 一辆汽车最容易出彩的是内饰件，因为汽车
的外观是给别人看的，而人们真正享受的是汽车的内 饰，内饰强调触觉、手感、舒适性和可视性等。内饰 产品主要包括以下几个方面：
● 仪表板 欧洲汽车的仪表板一般以ABS/PC及增强PP为主
要材料；美国汽车的仪表板多用苯乙烯/顺丁烯二酸酐 SMA，这类材料价格低，耐热、耐冲击，具有良好的 综合性能； 日本汽车 的仪表板 曾采用过 ABS和增 强PP材料，目前则以玻璃纤维增强的SAN为主，有时 也采用耐热性更好的改性PPE。随着电子技术的应用， 高度的控制技术、发动机前置前轮驱动汽车操纵系统 以及其它中央控制系统等将被集中在仪表板周围，因 此，由纺织物来取代目前在聚氨酯发泡体表面覆盖的 聚乙烯表皮将成为可能。
在美国，门内装饰板用ABS或PP注塑成形的居多， 现在我国国产的卡车——斯太尔王也使用同类板。近
年来，车门内饰板为满足耐候性和柔软性，已开始使 用热塑性弹性体与PP泡沫板相叠合的结构。日本开发 了一种冲压成形、连续生产全PP车门内饰板的技术， 门板包括PP内衬板、PP泡沫衬热层和PP/EPDM皮层 结构。
料等。
外饰件 外饰件除了要具有内饰件的功能外，还要求具 有高强度、高韧性、耐环境条件性能及抗冲击性能等。
● 汽车保险杠 保险杠是汽车的主要外饰件之一。保险杠一般采用 模压塑料板材、改性PP材料，或用玻璃纤维增强塑料 经模压、吸塑或注塑成型。桑塔纳轿车的面板材料是 采用共聚丙烯加热塑性弹性体，再加入其它助剂，经 注塑成型的。
根据不同车型的要求，某些车型的保险杠需要喷
漆，如捷达王、新捷达、别克等车的保险杠都进行了 表面喷漆。而桑塔纳和奥迪—100等就直接采用注塑成 形的保险杠，但要求保险杠与车身同一色泽。保险杠 表面经喷漆后，色泽漂亮，但成本增加近一倍，而且 喷漆后的保险杠，其回收再生料的耐寒性和伸长率大 幅度降低，不能再用于制造保险杠。所以，开发可涂 性PP来制造保险杠是当前的研究课题。斯太尔王的保 险杠及前脸连在一起，主要采用SMC压制而成，质量 轻，强度高。
塑料制品在汽车行业的应用趋势
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塑料制品在汽车零部件中的应用可 以减轻重量，提高燃油经济性。
塑料制品在汽车零部件中的应用可 以改善舒适性和安全性。
汽车轻量化趋势：减轻汽车重量， 提高燃油经济性，降低排放
塑料制品在汽车轻量化中的作用： 替代传统金属材料，减轻汽车重 量
塑料制品的优点：耐腐蚀、耐磨 损、易成型、可回收
汽车轻量化对塑料制品的需求： 高强度、高韧性、耐高温、耐疲 劳
汽车轻量化：使用高性能工程塑料 代替金属材料，降低汽车重量，提 高燃油经济性
耐高温、耐腐蚀：高性能工程塑料 具有耐高温、耐腐蚀等性能，适用 于汽车发动机、排气系统等部件
耐磨、抗冲击：高性能工程塑料具 有耐磨、抗冲击等性能，适用于汽 车底盘、悬挂系统等部件
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3D打印技术在汽车塑料制品中的 应用：用于制造汽车零部件、内饰 件等
挑战：需要解决打印材料的强度和 耐久性问题，以及打印速度的限制
塑料制品的回收率：目前塑料制品的回收率较低，需要提高 回收技术：需要研发更加高效的回收技术，降低回收成本 再生塑料的应用：推广再生塑料在汽车行业的应用，减少对环境的污染 政策支持：政府需要出台相关政策，鼓励企业进行塑料制品的循环利用
塑料制品的回收利用技术 有待提高，需要研发更加 高效、环保的回收利用方
法
塑料制品的降解周期长， 对环境造成长期影响
政府和行业协会需要加强 对塑料制品回收利用的监 管和引导，推动塑料制品
回收利用产业的发展
轻量化趋势： 塑料制品在汽 车行业中的应 用有助于减轻 汽车重量，提 高燃油经济性。
环保趋势：塑 料制品在汽车 行业中的应用 有助于减少环 境污染，符合 绿色环保理念。
汽车轻量化中的化工材料的运用分析
准。
在塑料方面，以工程塑料居多，如尼龙、高端聚烯烃、聚碳酸酯等。
在复合材料方面，以树脂基纤维增强材料为主，如碳纤维类的高性能纤维、环氧树脂类的热固性树脂材料应用等。
而且，复合材料大多属于高分子材料，其材料成型加工与应用，也能够以具有“质量体系管理标准”特征的工艺流程进行生产制造。
并且，实现“个性化订制生产”目标。
此类材料在汽车轻量化生产要素层面的比较优势，集中体现在“技术含量高”“功能性强”“性能优异”“质量轻薄”等方面。
从当前化工材料在汽车轻量化中的运用现状分析，其运用已经涉及到整个汽车实体。
比如，在动力系统零部件中的运用、在车窗零部件中的运用、在内饰与外饰中的运用、在车身中的运用等，几乎涵盖了整体汽车组成要素。
以汽车轻量化中应用相对普遍的塑料为例，已经实现了40个部位的具体应用[2]。
以车身中的化工材料运用现状为例，在“白车身”和“车身覆盖件”主体结构中，已获得有效应用。
比如，在“白车身”方面，以工程塑料、CFRP —碳纤维复合材料为主的轻量化应用，主要集中于受力结构加固。
典型的宝马7系列汽车中，在骨架加固件的材料选择方面，即以CFRP —碳纤维复合材料为准。
具体而言，在钢材为主体的基本骨架基础上，将CFRP —碳纤维复合材料应用到了车顶横梁、C 柱和A 柱加固件、行李舱和室内隔断等个别部位。
从应用效用看，车体骨架减轻量约为40 kg 、整体车型减轻量约在130 kg 。
另外，在B 柱中对尼龙塑料加强件的使用，也可以使整体减轻量达到2.9 kg 。
再如，宝马i3系列中，对于CFRP —碳纤维复合材料的大量应用，就是在宝马i7系列减轻量数据基础上，进一步将减轻量，提高到了250 kg 到350 kg 范围，其平均减轻量也达到了300 kg 左右。
3 汽车轻量化中的化工材料用量分析从汽车轻量化发展路径中的化工材料用量情况看，一方面，主要通过化工新材料逐渐替代钢材料，形成了“以塑代钢”0 引言汽车产品发展过程，先后经历了独立产品生产制造、流水线作业生产制造、工业产业链条生产制造三个主要时期。
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改性塑料与汽车轻量化
面对日益严格的汽车油耗法规，各大车企正在寻求多种路径降低油耗，其中就包括为车身减重。
通过汽车用改性塑料量的增大，来减少车身的重量，实现汽车轻量化，从而达到降低油耗的目的。
改性塑料
改性塑料是以合成树脂为基材，以能改善树脂在力学、流变、燃烧、电、热、光、磁等某方面性能的添加剂或其他树脂等为辅助成分，通过填充、增韧、增强、共混、合金化等技术手段，得到的具有均一外观的材料。
与普通合成树脂相比，改性塑料一般能获得更加优越的性能，如阻燃、耐高温、抗冲击、高韧性、绝缘、易加工等。
汽车轻量化
汽车轻量化是指在保证汽车车体的强度、刚度、模态以及碰撞性能的前提下，尽可能地降低汽车的整体重量，从而提高汽车的动力性和安全性，减少燃料消耗，降低排气污染。
汽车轻量化主要由结构轻量化设计和材料轻量化组成，目前主要还是依赖材料轻量化。
改性塑料在汽车轻量化上发挥重要作用
一般塑料的比重在0.9-1.6，玻纤增强复合材料的比重在2.0以内，而A3钢为7.6，黄铜为8.4，铝为2.7。
因此，虽然在强度上不如碳纤维、金属材料，但是从比重上来说，塑料的轻量化效果最好，可谓汽车轻量化的首选材料。
1kg改性塑料可以替代2-3kg钢等密度较大的材料，而汽车自重每下降10%，油耗可以降低6%-8%。
在欧洲，汽车用改性塑料量已经成为衡量汽车设计和制造水平高低的一个重要标志，在确保汽车整体性能的前提下，增加塑料类材料的使用量，可以有效减少整车重量，降低汽车排放，提高燃油经济性，同时降低汽车制造成本。
据统计，目前全球乘用车单车改性塑料用量平均在170kg左右，荷兰、德国、法国和英国等在内的多个国家都给出了禁售燃油汽车的时间表，欧美国家乘用车单车改性塑料用量在200kg以上。
汽车轻量化带动车用改性塑料需求，据估算，2017-2020年的年平均增速将达到15%。
我国车用工程塑料需求快速增长
随着汽车行业的兴起和发展，我国车用工程塑料需求量也在快速增长。
在燃油经济性法规不断收紧、电池价格仍居高不下的背景之下，轻量化已然成为传统内燃机汽车以及新能源汽车的重要发展趋势之一。
而塑料及其复合材料是最重要的汽车轻质材料，它不仅可减轻零部件约40%的质量，而且还可以使采购成本降低40%左右，因此近年来在汽车中的用量迅速上升。
汽车上的诸多零件，如：保险杠、轮罩、牌照板、仪表盘、门板、旋钮，甚至发动机罩、进气系统等，均采用了塑料为原料。
聚赛龙改性塑料在汽车轻量化上的创新应用
薄壁高刚材料：聚赛龙薄壁化材料的高流动性可满足薄壁注塑成型要求，高刚性满足壁厚减少带来的强度损失，高韧性满足碰撞要求。
低密度材料：聚赛龙低密度材料的密度从1.0-1.05g/cm³降低到0.9-0.95g/cm³，相同的模具收缩率，高冲击强度，抗刮擦性更优越，流动更稳定，应用于汽车门板、立柱、仪表板、空调壳等。
超临界发泡材料：聚赛龙微发泡PA材料具有更有的发泡效率、更低的翘曲率、更优的注塑效率、节约材料更显著、性能保持率高，应用于发动机盖罩等。