汽車工業(yè)發(fā)展至今，已經(jīng)形成了新能源、輕量化、智能化、車聯(lián)網(wǎng)四大發(fā)展方向。新能源、輕量化直接促進(jìn)塑料件在汽車上的應(yīng)用，比如內(nèi)外飾中的塑料保險(xiǎn)杠、擋泥板、車輪罩等配件的使用已成為常態(tài)，新一輪的產(chǎn)品變革中，塑料前端框架、塑料尾門等也將成為重點(diǎn)發(fā)展對象。不同于前兩者直接推動，智能化、車聯(lián)網(wǎng)因需要投入大量的電子電器產(chǎn)品，會通過間接的方式推動塑料的使用，比如新能源動力電池結(jié)構(gòu)中，支架、框架和端板通常會選擇有阻燃性的PPE、PC/ABS合金及阻燃增強(qiáng)PA材料。
據(jù)悉，單就乘用車單車塑料消耗145kg計(jì)算，2018年國內(nèi)乘用車塑料消耗量為403萬噸。雖然國內(nèi)汽車產(chǎn)量在過去的一年有所下滑(2780.9萬輛)，但中國仍是全球最大的汽車市場。與發(fā)達(dá)國家相比，中國人均汽車保有量仍具有較大的發(fā)展空間，因此國內(nèi)汽車塑料件行業(yè)的發(fā)展?jié)摿σ廊缓艽蟆?br>
而從全球市場看，多方集團(tuán)也正在積極推動車用塑料的創(chuàng)新發(fā)展，比如就在去年誕生了世界首款90%重要零部件均由塑料制成的汽車。該概念車在政府創(chuàng)新技術(shù)計(jì)劃框架下研制，由東京大學(xué)科學(xué)家與汽車制造商合作完成，因使用了多種塑料，重量比普通汽車減輕40%。
總結(jié)來看，車用塑料從單一的輕量化目標(biāo)逐步拓寬并豐富了發(fā)展思路，像高性能塑料、生物基可降解塑料就已然成為行業(yè)熱點(diǎn)。
當(dāng)前，PP(聚丙烯材料)及改性PP被大量應(yīng)用在汽車內(nèi)飾件、外飾件及引擎罩下部件中。發(fā)達(dá)汽車工業(yè)國家單車PP材料使用量要占到整車塑料的30%，是汽車上所有塑料材料中用量最大的品種。
據(jù)了解，到2020年，汽車平均塑料用量目標(biāo)達(dá)到500kg/輛以上，約占整車用料的1/3以上。但因?yàn)槲茨艽蛉腙P(guān)鍵結(jié)構(gòu)件、功能件和安全件使用領(lǐng)域，如果單純通過發(fā)展已經(jīng)趨于瓶頸的PP及改性PP推動車用平均塑料的增長，難度可謂不小。要進(jìn)一步增加車用塑料的應(yīng)用率，品質(zhì)輕且機(jī)械性能強(qiáng)大的高性能塑料必須要發(fā)力才行。
但是機(jī)遇是和挑戰(zhàn)并存的。舉例來說，為了精確地在小空間中放置大量的電池單元，電池座和電池支架以及外殼組件必須具有非常強(qiáng)大的尺寸穩(wěn)定性及高度的機(jī)械堅(jiān)固性。根據(jù)電池組的設(shè)計(jì)原理，該材料還必須具有阻燃性，此外，即使是在壁厚低至0.75mm的情況下，也要符合美國保險(xiǎn)商試驗(yàn)所的UL94可燃等級的V-0級。又或者在發(fā)動機(jī)輕量化上，目前的小型化渦輪增壓發(fā)動機(jī)能夠產(chǎn)生非常高的溫度，這使得采用塑料對發(fā)動機(jī)零部件進(jìn)行金屬置換非常具有挑戰(zhàn)性。
但高性能塑料的優(yōu)點(diǎn)也不能不考慮進(jìn)來，比如對正時系統(tǒng)、油底殼和軸承座殼等發(fā)動機(jī)零部件而言，工程塑料相比于金屬可減少摩擦，有利于提升燃燒效率。在過去的一年，不少企業(yè)抓住了潮流方向，并展示了自家的高性能塑料應(yīng)用案例。
根據(jù)經(jīng)濟(jì)合作與發(fā)展組織(OECD)發(fā)布的報(bào)告顯示，自2015年以來，全球塑料垃圾的產(chǎn)生量持續(xù)增加，每年超過3億噸流入環(huán)境中, 預(yù)測到2050年將達(dá)到約120億噸。
因此，車用塑料除了考慮擴(kuò)寬汽車零部件的覆蓋率外，還必須考慮“綠色、環(huán)保、可再生、易降解”的問題。解決這個問題的關(guān)鍵就在生物基可降解塑料，這種材料具有可降解、原材料來源廣泛、氣味小、VOCs含量低等優(yōu)點(diǎn)。目前，生物基可降解塑料已經(jīng)被納入我國新材料前沿研究領(lǐng)域。
近年來，全球大型汽車生產(chǎn)廠以及材料供應(yīng)商紛紛加大對生物基可降解塑料的研發(fā)投入，比如福特汽車在2008年就開始研究此類產(chǎn)品的應(yīng)用，如今在北美市場，福特汽車已經(jīng)在汽車上使用了8種可持續(xù)發(fā)展材料，包括大豆泡沫、蓖麻油、麥秸、洋麻纖維、纖維素、木材、椰子纖維以及稻殼。
供應(yīng)商方面，米其林(MICHELIN)推出的Visionary Concept概念輪胎正是瞄準(zhǔn)了廢棄輪胎所引發(fā)的“黑色污染”。數(shù)據(jù)顯示，2015年僅中國廢舊輪胎就高達(dá)3.3億條，且每年以8%~10%的速度遞增，現(xiàn)在廢舊輪胎已經(jīng)近4億條了。
設(shè)計(jì)極具先鋒性的不僅是米其林一家，比如在去年，荷蘭埃因霍溫理工大學(xué)生物汽車團(tuán)隊(duì)發(fā)布出了一款可降解汽車Lina，這款車除車輪和懸架系統(tǒng)，均使用由亞麻和甜菜制成的生物基復(fù)合材料，最大特點(diǎn)是可實(shí)現(xiàn)生物降解和輕量化。
即便概念產(chǎn)品很吸引人，根據(jù)公布的數(shù)據(jù)看，全球塑料產(chǎn)量約為3.35億噸，其中生物基塑料僅占到了1%，這與其成本高、耐熱性差、降解性不可控等缺陷有直接關(guān)系。
生物基可降解塑料未來在汽車行業(yè)的發(fā)展方向，一是開發(fā)達(dá)到汽車行業(yè)應(yīng)用性能要求生物基復(fù)合材料，推廣應(yīng)用并擴(kuò)大市場規(guī)模;二是開發(fā)低成本、高性能的生物基材;三是采用生物基纖維或無機(jī)長纖維對生物基可降解塑料進(jìn)行改性，進(jìn)一步改善生物基塑料的綜合性能，推動其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。
在汽車生產(chǎn)中，100kg的塑料可以替代200~300kg的其他材料，從而實(shí)現(xiàn)節(jié)油0.5L/百公里。目前，中國各類型汽車使用塑料已經(jīng)達(dá)到了每輛130~160kg，轎車上塑料用量已經(jīng)達(dá)到了整車自重的10%左右，與世界先進(jìn)水平(9%~12%)相當(dāng)。而在下一階段，如何抓住發(fā)展潮流，提高領(lǐng)軍力會是我們需要思考的。
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