化工新材料：汽車“減重”主力推手
來源：中國(guó)化工報(bào)
在不久前由中國(guó)合成樹脂供銷協(xié)會(huì)、中國(guó)聚氨酯工業(yè)協(xié)會(huì)、中國(guó)氟硅有機(jī)材料工業(yè)協(xié)會(huì)等聯(lián)合主辦，中國(guó)汽車輕量化非金屬材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟承辦的新材料應(yīng)用發(fā)展大會(huì)暨汽車輕量化非金屬材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟研討會(huì)上，與會(huì)代表一致認(rèn)為，化工新材料助力推動(dòng)汽車輕量化發(fā)展，未來潛力巨大。
輕量化大勢(shì)所趨
汽車為什么要輕量化?中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)主任杜道鋒介紹說：“相關(guān)法規(guī)對(duì)汽車油耗進(jìn)行了嚴(yán)格限定，要求2015年平均油耗控制在6.9升/百千米以內(nèi)，2020年控制在5.0升/百千米以內(nèi)。同時(shí)，整車輕量化是實(shí)現(xiàn)節(jié)能減排的重要措施，也是提升產(chǎn)品競(jìng)爭(zhēng)力的重要途徑。試驗(yàn)數(shù)據(jù)顯示，整備質(zhì)量每減輕100千克，油耗降低約0.4升/百千米，0~100千米/時(shí)加速性提升8%~10%，制動(dòng)距離縮短2～7米。”
“無論是傳統(tǒng)乘用車、重型商用車，還是新能源汽車、智能網(wǎng)聯(lián)汽車，都對(duì)輕量化有著不同訴求。”第一汽車集團(tuán)公司研發(fā)總院材料所高級(jí)主任朱熠指出，智能網(wǎng)聯(lián)等在提升汽車品質(zhì)、性能、配置的同時(shí)，也帶來了車身質(zhì)量的增加，需要通過使用輕量化材料來平衡。
朱熠認(rèn)為，當(dāng)前汽車輕量化應(yīng)在設(shè)計(jì)、制造、材料技術(shù)等多方面進(jìn)行集成。其主要途徑包括優(yōu)化設(shè)計(jì)、優(yōu)化功能配置、提升結(jié)構(gòu)強(qiáng)度和材料技術(shù)等。其中，材料技術(shù)包括輕合金、高強(qiáng)度鋼、高性能工程塑料和復(fù)合材料、發(fā)泡蜂窩材料等。
多種材料已有應(yīng)用
中國(guó)電動(dòng)汽車百人會(huì)新能源汽車研究院副院長(zhǎng)高翔表示，汽車輕量化的關(guān)鍵是高性能材料——高分子材料。高性能材料主要有四方面優(yōu)勢(shì)：一是輕質(zhì)高強(qiáng)度，高分子材料的平均密度為普通鋼材的15%~20%;二是良好的加工性能，通過不同高分子材料的組合以及成型加工方法，可制成不同功能的高分子汽車材料;三是優(yōu)良的綜合性能，高分子材料具有多功能性，可滿足耐熱、耐寒、耐腐蝕性、耐磨損、防水性等功能性要求;四是優(yōu)良的裝飾效果，可加工成具有復(fù)雜造型和多種色彩的制品。
中汽零部件投資公司總經(jīng)理田亞梅表示，塑料零部件是汽車輕量化的方向。化工材料及其復(fù)合制品已在汽車輕量化方面有一定應(yīng)用。目前，聚丙烯塑料占汽車塑料用量的46.5%，2018年用量達(dá)到488萬(wàn)噸;尼龍材料多用于汽車引擎蓋、散熱器風(fēng)扇罩、進(jìn)氣管、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、散熱器和電池托盤等，2018年用量達(dá)122.2萬(wàn)噸;ABS工程塑料在汽車內(nèi)飾的儀表板、格柵、裝飾、頂棚和汽車音響等部件得到應(yīng)用，2018年用量達(dá)65萬(wàn)噸。
中國(guó)氟硅協(xié)會(huì)秘書長(zhǎng)張建軍表示，含氟樹脂、含氟涂料、含氟橡膠等已在汽車的燃料回路、電氣裝置零件中得到一定應(yīng)用。其中，氟材料的典型應(yīng)用有曲軸、氣門油封等;有機(jī)硅材料在減振及降噪元件、接縫密封和平面密封、安全氣囊涂層等方面應(yīng)用較多。
高翔還介紹，碳纖維較鋼材減重可達(dá)60%，其比強(qiáng)度、比剛度、能量吸收等性能遠(yuǎn)強(qiáng)于鋁合金和鎂合金。寶馬I3和I8超輕車重的核心技術(shù)就是大量使用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。
發(fā)展?jié)摿薮?/strong>
未來，合成樹脂、聚氨酯與碳纖維、氟硅、玻纖等材料共同組成的復(fù)合材料應(yīng)用將會(huì)更廣泛，助推新能源、智能網(wǎng)聯(lián)等未來汽車及相關(guān)產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
萬(wàn)華化學(xué)集團(tuán)股份有限公司寧波高性能材料研究院部長(zhǎng)張明明表示，未來我國(guó)改性塑料行業(yè)仍然存在較大的發(fā)展空間。充電樁產(chǎn)業(yè)是車用改性塑料市場(chǎng)未來增長(zhǎng)點(diǎn)之一，2020年充電樁產(chǎn)業(yè)的市場(chǎng)規(guī)模將達(dá)到1000億元，其中改性塑料占比60%以上，為600億元。
碳纖維復(fù)合材料有望成為汽車結(jié)構(gòu)件輕量化材料的主線。高翔表示，碳纖維復(fù)合材料總裝環(huán)節(jié)少，規(guī)模化應(yīng)用具備產(chǎn)業(yè)可行性，發(fā)展空間巨大。假設(shè)2020年汽車產(chǎn)量達(dá)到2300萬(wàn)輛，每輛汽車質(zhì)量為1500千克，預(yù)計(jì)碳纖維復(fù)合材料在汽車行業(yè)滲透率2%，同時(shí)假設(shè)碳纖維材料成本是70元/千克，測(cè)算2020年汽車碳纖維總需要量為69萬(wàn)噸，對(duì)應(yīng)市場(chǎng)規(guī)模483億元。
他表示，近期全球很多國(guó)家和國(guó)際車企宣布了禁售燃油車時(shí)間表。樂觀情況下，IEA預(yù)計(jì)2030年全球電動(dòng)汽車保有量將達(dá)2.28億輛，節(jié)能與新能源汽車技術(shù)線路預(yù)計(jì)2030年我國(guó)電動(dòng)汽車保有量達(dá)8000萬(wàn)輛。綜合來看，2030年中國(guó)電動(dòng)車保有量將占全球的35%。
新能源汽車發(fā)展對(duì)氟硅材料也提出更多需求。張建軍表示，有機(jī)硅橡膠具有良好的耐化學(xué)品性、絕緣性和耐熱性，在新能源汽車高壓電纜中使用可確保電力輸送的安全性和可靠性。鋰電池需要大量運(yùn)用高端氟材料改善相關(guān)部件性能和保證安全性，高能量密度電池中，涂覆了聚偏氟乙烯涂層的隔膜在保持較高柔韌性的同時(shí)，對(duì)電解液表現(xiàn)出出色的耐化學(xué)性。
中國(guó)汽車輕量化非金屬材料產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟秘書長(zhǎng)李晶表示，未來聯(lián)盟將更多地開展行業(yè)連橫合縱、上下產(chǎn)業(yè)對(duì)接工作，加快非金屬材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用。
