[科普中国]-汽车塑料化

汽车塑料化是当今国际汽车制造业的一大发展趋势。当前车用市场需求已转向重量更轻的运动型多功能车、小型货车和其他轻型车辆，这将促使车用材料向更轻质化发展。

简介汽车塑料化是当今国际汽车制造业的一大发展趋势。当前车用市场需求已转向重量更轻的运动型多功能车、小型货车和其他轻型车辆，这将促使车用材料向更轻质化发展。轻型车辆市场对树脂如尼龙、聚丙烯、聚氨酯和其他工程塑料的需求量非常大，约占树脂市场需求总量的30%以上；对聚乙烯醇缩丁醛的需求量约占其总需求量的85%以上。

产品特点一款全塑料制造的敞篷汽车在英国上路了，而更让人惊奇的是，这辆汽车各部件完全是由塑料制成。 最高已达时速100公里/小时 。 这款名叫“欢乐敞篷”的汽车，由法国科研人员发明，有黄色、绿色、白色和银色四种颜色，和诺迪的座驾在外形上几乎相同，没有车顶和车门，前挡风玻璃也只有普通汽车的一半，因此开起来更像是一部摩托车。

而它的与众不同之处在于，整部车子包括内部的各种部件都是由塑料制成的，因此永远不用担心生锈的问题。车子的座椅也采用防水设计，即使下雨也可以放心地将车停在户外。这部塑料车的重量仅为370公斤，是普通车子的三分之一，并且装配了500毫升20马力的发动机，最高时速100公里，使得车子的动力-重量比配合得非常完美。设计者表示，轻便的车身可以使车子在弯道上表现得更加敏捷。有意思的是，这款车只有前进和倒退两个挡位，没有变速箱，而且是靠皮带传动。倒车的速度可以和前进的时候一样快。

主要优势第一，汽车材料应用塑料的最大优势是减轻车体的重量。轻量化是汽车业追求的目标，塑料在此方面可以大显其威。一般塑料的比重为0.9~1.5，纤维增强复合材料比重也不会超过2，而金属材料中，A3钢的比重为7.6、黄铜为8.4、铝为2.7。这使塑料成为汽车轻量化的首选用材。第二，塑料成型容易，使得形状复杂的部件加工十分便利。例如仪表台用钢板加工，往往需要先加工成型各个零件，再分别用连接件装配或焊接而成，工序较多。而使用塑料可以一次成型，加工时间短，精度有保证。

第三，塑料制品的弹性变形特性能吸收大量的碰撞能量，对强烈撞击有较大的缓冲作用，对车辆和乘客起到保护作用。因此，现代汽车上都采用塑化仪表板和方向盘，以增强缓冲作用。前后保险杠、车身装饰条都采用塑料材料，以减轻车外物体对车声的冲击力。另外，塑料还具有吸收和衰减振动和噪声的作用，可以提高乘坐的舒适性。

第四，塑料耐腐蚀性强，局部受损不会腐蚀。而钢材制作一旦漆面受损或者先期防腐做的不好就容易生锈腐蚀。塑料对酸、碱、盐等抗腐蚀能力大于钢板，如果用塑料做车身覆盖件，十分适宜在污染较大的区域使用。

第五，塑料可根据塑料的组织成分，通过添加不同的填料、增塑剂和硬化剂制出所需性能的塑料，改变材料的机械强度及加工成型性能，以适应车上不同部件的用途要求。例如保险杠要有相当的机械强度，而坐垫和靠背就要采用柔软的聚氨酯泡沫塑料。更方便的是塑料颜色可以通过添加剂跳出不同颜色，省去喷漆的麻烦。有些塑料件还可以电镀，如ABS塑料具有很好的电镀性能，可用于制作装饰条、标牌、开关旋钮、车轮装饰罩等。

高功能塑料在汽车中正得到越来越多的应用。使用塑料有助于减轻汽车重量，汽车重量每减少10%，燃料经济性可提高5%，汽车制造商适应塑料代替传统的钢制材料还可降低成本。塑料可提高汽车制造商设计的灵活性。塑料在汽车中的成功应用更使汽车成本得以降低，一个简单的注模塑料部件可起到许多金属部件焊接在一起的功能，塑料可模铸成比钢组合件更为复杂的形状，可减少集成过程中所用的部件数。注模的塑料部件也具有美学效果，而使用传统的材料如钢和玻璃很难达到，如玻璃前灯透镜用聚碳酸酯材料替代。

环境动力正在推动汽车生产商采用基于塑料的汽车釉料。在许多汽车生产商的评估项目中，燃料消费和二氧化碳排放是考虑的关键因素。应用开发信息表明，用聚碳酸酯（PC）替代玻璃的环境效益包括重量、安全和设计。1千克的PC釉料可替代2.2千克的玻璃，对于15万公里使用寿命（以美国轿车平均消费计），可节约200~300兆焦的能力和减少14~22千克二氧化碳排放。1

发展趋势30多年来，塑料在汽车中的应用不断增多。工业发达国家汽车塑料的用量占塑料总消费量的8%~10%。从现代汽车使用的材料来看，无论是外装饰件、内装饰件，还是功能与结构件，到处都可以看到塑料制作的影子。外装饰件的应用特点是以塑代钢，减轻汽车自重，主要部件有保险杠、挡泥板、车轮罩、导流板等；内装饰件的主要部件有仪表板、车门内板、副仪表板、杂物箱盖、座椅、后护板等；功能与结构件主要有邮箱、散热器水室、空气过滤器罩、风扇叶等。

多种优势使车用材料对塑料材质青睐有加。2

塑料要求耐气候性优良，保证长时间使用不变色、不老化龟裂（包括耐热氧老化和光老化）；

耐化学品性佳，以抵抗油品及日化品的侵蚀；

易成型性，对注塑级材料应具有足够的流动性，确保结构复杂部件的成型，并提高生产效率；

经济性，要求材料具有高性价比。

外饰件的材料要求

耐候性：对于不涂装或电镀的部件应选用耐候材料，如AES、ASA（AAS）、PC/PBT（PET）等；

耐热性：因环境温度低，标准耐热级就可满足要求；

耐低温性：要求材料具有一定的耐低温性，防止冬季低温环境下部件开裂；

耐化学品性：防止油品及酸雨的侵蚀；

耐刮伤性：要求材料具有一定的表面硬度和较低的摩擦系数，以防止刮伤。

内饰件的材料要求

耐热性：因夏季长时间光照，车厢内温度比较高，要求内饰件材料具有高耐热性；

耐老化性：包括热氧老化和光老化，防止部件老化变色、劣化；

气味性：为了驾乘人员的身体健康，材料应确保低挥发性、低气味；

哑光性：为确保驾驶安全，选用哑光材料或哑光皮纹；

耐刮伤性：要求材料具有一定的表面硬度和较低的摩擦系数，以防止刮伤起毛。3

本词条内容贡献者为:

石季英 - 副教授 - 天津大学