近年来,塑料及复合材料已成为汽车轻量化发展进程中的“明星材料”。其在轻质、美观、防腐、高设计自由度等多方面的优异特性,让塑料及复合材料在汽车制造中的应用越来越广泛。以高性能塑料及复合材料替代金属材料实现减重的设计已成为汽车产品提升竞争力的一个重要手段。
在高性能塑料方面,除了PP\ABS等已在车身及内外饰系统大量应用的类型外,高耐阻燃性PA、耐腐蚀性PPS在动力和传动系统的应用也逐步被挖掘。同时,低VOC材料、微发泡、免喷涂材料、薄壁高刚性等高性能材料也在不断开发和应用。
在复合材料方面,主要包含玻纤增强复合材料、碳纤增强复合材料、玄武岩纤维增强复合材料、以及可再生的生物基复合材料。近年来,车用复合材料在树脂原料、结构设计、成型工艺、 连接、成本控制等方面都取得了长足的发展:如,从短纤维增强发展成长纤维甚至连续纤维增强复合材料;从热固性树脂到热塑性树脂;以及蜂窝结构、夹层结构、金属/塑料混合结构零部件的开发和应用等。
塑料及复合材料在汽车各系统的典型应用
塑料换挡底座:换挡底座用材多为PA6-GF30或 PA66-GF30材料。近年来,随着长玻纤增强材料的发展和其降本的显著优势,性能接近的PP-LGF逐渐替代PA-GF30应用与换挡底座材料中。
典型车型换挡底座用材

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塑料踏板:汽车踏板主要选用改性PA6、改性PA66、PA66-GF30复合材料以及传统金属材料等,也有部分企业开始尝试长玻纤增强PP材料作为汽车踏板材料。
塑料油底壳:塑料油底壳主要选用SMC和玻纤增强尼龙材料。康明斯一款4缸柴油发动机的油底壳使用了BASF的Ultramid®聚酰胺塑料,注塑成型。实现减重30%;具有优异的NVH性能;具有较好的强度和材料阻尼特性;抗飞石冲击性表现良好。戴姆勒四缸柴油发动机(OM651)采用铸铝油底壳上体 玻纤增强的油底壳下体集成,减重1.1kg。

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康明斯塑料油底壳
悬置支架:2013年奔驰GL级的发动机支架首先采用了巴斯夫聚酰胺材料Ultramid A3WG10 CR(PA66 GF50),相对原本铸铝件减重30%。目前,大众EA211、EA111、奥迪EA888、标致雪铁龙的三缸机,丰田卡罗拉、斯巴鲁legacy、铃木Alto、雷诺、日产、达契亚等等一些车型的悬置系统,都有应用到工程材料。

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奔驰GL发动机悬置支架
进气歧管:尼龙是塑料进气歧管的首选材料,通过增加玻璃纤维可进一步改善收缩率。目前,塑料进气歧管普遍采用PA6 GF30。此外,半结晶型聚合物聚邻苯二酰胺(PPA)也可以作为进气歧管材料。

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PA6( 上)和PA66(下)进气歧管
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