至王清国:高性能车用工程塑料用量有望进一步增加

技术新闻发布时间:2021-09-19

王清国:高性能车用工程塑料用量有望进一步增加

随着汽车消费日趋普及,消费者对汽车产品提出了更高的要求:节能、美观、安全、环保等。汽车材料也逐渐向轻量化和环保化方向发展,而非金属材料在汽车环保、舒适和美观等方面都起侧重要的作用。“我国车用非金属材料技术的整体现状如何,未来的发展方向在哪里?”带着这 些行业关心的问题,中国汽车材料网对中国汽车工程学会非金属分会主任、1汽材料部副部长王清国先生进行了专访。以下是本次采访的实录:

对普通不得无故拖延乘用车,非金属材料重量占比约1/3,有的车型可能还要多些。车用非金属材料主要包括塑料、纤维增强复合材料、橡胶、织物皮革、胶粘密封剂、安全玻璃、纸张木材等10余种材料。

其中塑料、纤维增强复合材料、橡胶、胶粘密封剂常被称为车用非金属4大材料,它们给汽车产品的本钱控制、减轻自重、改良舒适性等做出了很大贡献。同时也使得车辆模块化设计、快速试制等成为可能。随着国家油耗限值法规出台并进1步升级加严,车辆轻量化是车企必须发展的节能减排措施之1。

自2007年汽车行业成立了轻量化同盟以来,行业开始对纤维增强复合材料、长玻纤增强复合材料、碳纤维复合材料,和高性能工程塑料等非金属材料展开了大量的研究、开发和利用推行工作,也使得这些非金属大批量产业化利用成为可能。同时汽车 企业在车辆NVH性能(密封、减震等)、可靠性等方面也展开了深入的研究,给橡胶、粘接密封材料提供了更广阔利用空间,同时也对航空和运输是在热塑性材料使用显现显著增长的两大行业领域非金属材料行业提出了更高的要求。

另外,随着车辆保有量的快速增加,行业更重视汽车用户的健康安全。车内空气质量及VOC、车辆可回收利用和禁限用物资法规等环保法规的实行,也给车用非金属材料提出新的课题,这都将是车企及相干企业关注的重点课题。

整体来讲,我们非金属材料开发与利用水平还普遍较低,与国外先进水平的差距主要表现在以下几个方面:

(1)树脂和纤维的原材料生产范围小,产品质量稳定性差,新技术产业化利用少,生产企业技术开发能力比较差;

(2)汽车零部件生产企业工艺技术落后,新材料专业设计和工艺人员缺少,CAE计算分析能力弱,制造技术落后,装备研发能力薄弱,检测装备落后或缺少;

(3)车企复合材料零部件设计与材料性能、生产工艺结合协作能力薄弱,批量小、本钱高。

Q:从1个行业的发展来讲,技术标准体系的建设工作非常重要,非金属标准体系非常的纷纷复杂,各企业间的标准差异也非常大,作为非金属分会的行业领导,能否扼要介绍1下我国非金属材料的标准体系建设情况。

王主任:由于我国汽车行业情况比较特殊,车企几近都合资化了,因此各个汽车企业的标准都在履行合资者标准体系,如大众标准、丰田标准、通用标准、标志(雪铁龙)标准等。自主体系标准或多或少也能看到上述标准影子,这是我国汽车企业技术标准的状态。在国外车企材 料的技术指标也都是在采取各自标准体系和标准,但在材料检测方法上尽量采取ISO及各自国家标准。

中国汽车工程学会(SAE-China)正在做这方面工作,金属材料、油料等分会起草的相干材料行业规范有的已出版发行,非金属材料正在体系化建设,不久也会和汽车行业和相干企业见面的。

Q:目前国内的车用工程塑料、长玻纤增强塑料等非金属材料的国产化水平怎样?国产材料能否满足现在的使用要求?国内原材料企业还有哪些方面需要提升?

王主任:目前车用工程塑料和复合材料等国产化水平还是比较低的,特别是高性能塑料依然依赖进口材料。我国材料技术研究水平还是比较高的,世界先进水平的工程塑料材料在实验室中都有成果,但实际生产和利用的水平与世界发达国家差距非常 大,主要表现在高端材料产量小、质量不稳定、批量供货能力差,如耐高温、长玻纤增强、长链尼龙材料、GMT等热塑性复合材料、碳纤维复合材料、PEEK等特种塑料等材料,国内汽车行业需求基本依赖进口。国产原材料企业需要提升以下几个方面:

(1)改良生产装备,提高工艺水平,提高材料整体质量稳定性;

(2)通用塑料生产企业加快技术研发步伐,生产高性能材料,如环保阻燃材料、低挥发材料、耐磨/耐刮材料、低噪音材料等,满足汽车行业不同零部件的需求;

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(3)增进工程塑料的发展和技术进步,如汽车行业用量比较大的尼龙、POM、PC、PBT等材料的改性技术和合金技术,推开工程塑料代替金属材料,实现汽车功能件和半结构件的进1步轻量化;

(4)加快特种工程塑料的研发,尽快实现PEEK、PPS等材料的国产化,下降本钱,为特种塑料在汽车上大量利用打下基础。

Q:工程塑料作为主要的轻量化材料之1,国产乘用车的用1定要保持实验机的清洁;量如何?近期最有利用前景的“以塑代钢”方案有哪些?

王主任:国产乘用车上愈来愈多使用塑料,到达降重降本钱的目的,1些典型的案例包括:

(1)发动机及周边产品的塑料化,如塑料油底壳、、气门室罩盖、、电池托盘、发动机悬置支架、燃油导轨、节气门阀体、中冷器系统端盖及管路等;

(2)底盘功能件塑料化,如塑料板簧、塑料传动轴、塑料拉杆等;

(3)乘用车车身及结构件塑料化,如前端框架、前后防撞梁、门模块(包括后尾门模块)等;

(4)车身外覆盖件塑料化:塑料车窗、塑料翼子板的开发利用等。

Q:工程塑料在汽车上利用未来几年的增长点在哪里?

王主任:未来几年工程塑料在汽车可能的增长点主要体现在以下几个方面:

(1)高性能碳纤维复合材料的利用还需要几年的探索和研发,以后会出现使人满意的增长;

(2)来源于可再生生物原料(PLA聚乳酸、PTT、PA11)类合金材料也将是汽车新材料利用趋势;

(3)高性能长玻纤工程塑料、高性能短玻纤工程塑料将进1步取代金属材料,将在在汽车结构件上批量利用;

(4)钢度大,质量轻的微发泡、蜂窝状材料将成为轻量化的又1支主力军,步入快速增长的轨道。

Q:消费者对汽车车内舒适性(软触感、低气味、低光泽等)愈来愈关注,而汽车内饰零部件主要由非金属材料构成,非金属材料领域有哪些好的方案来提升用户体验。

王主任:汽车内饰与司乘人员身体和感官直接接触,要求汽车内饰材料具有低挥发、低气味、低光泽、高耐磨、软触感、耐污染等特点。针对内饰关键零部件如座椅、仪表板(内饰护板)、油漆装潢件、地毯减震垫、衣帽架等。利用的非金属材料的使用上有以下几点建议供参考:

座椅系统:PU原材料使用低气味的多元醇及催化剂、PVC使用低气味的PVC粉和水性表面处理剂;

仪表板(内饰护板):采取低气味的TPO搪塑表皮、改性PP材料控制气味主要在工艺环节,如采取特殊真空脱挥技术下降气味VOC;

装潢件:采取IMD工艺、油漆采取水性油漆或无苯溶剂性油漆;

衣帽架:用低气味的PU蜂窝板替换PP木粉板;

地毯减震垫:采取低气味的PET和环保水性胶黏剂;采取环保型喷涂材料代替沥青减震增强材料;

和尽可能选用热塑性弹性体替换橡胶等材料、低VOC的聚甲醛材料等

编后:通过此次专访让行业基本了解了我国车用非金属材料的开发与利用情况,和未来的发展趋势。车用非金属材料的技术难度大,国内的起步也比较晚,因此需要加大力度展开的技术开发与利用研究,满足国内快速发展的汽车工业需求。非金属材料分会将于9月份在合肥召开“非金属分会第6次技术年会”,我们也期望通过行业的技术交换进1步提高产业链的技术能力。在此,我们也预祝9月非金属分会年会获得美满成功,9月合肥见!

专家简介:

王清国:男,生于1965年5月,高级工程师,现任1汽技术中心材料部副部长,中国汽车工程学会非金属材料分会主任,中国内燃机学会油品和清洁燃料分会油品与清洁燃料分会副主任委员