日本尼龍工程塑料在汽車上的應(yīng)用及其動向

1、塞垂曼重量絲±曼!墾壅!鍪塾壁壁些竺墊查墨主堡壘望 日本尼龍工程塑料在汽車上的應(yīng)用及其動向 中國石化股份有限公司聚酰胺技術(shù)開發(fā)中心馮美平尼龍工程塑料的最大用途是汽車零部件，本文用大量的實例詳細介紹了日本尼龍 工程塑料在汽車上的應(yīng)用及發(fā)展動向。關(guān)鍵詞：尼龍、工程塑料、汽車、應(yīng)用 聚酰胺汽車工業(yè)的發(fā)展從沒有有效地利用資源和能源的“大量生產(chǎn)、大量消費、大量廢 棄型的經(jīng)濟社會轉(zhuǎn)向“合理生產(chǎn)、合理消費、最小廢棄的汽車循環(huán)型社會"是非常 重要的。盡管現(xiàn)在在汽車制造中大量使用塑料，提高機械性能、加工成型性、安全性、 環(huán)境適應(yīng)性和降低成本等優(yōu)點，但是，另一方面塑料比金屬難于回收再利用，而

2、ASR(Automobile Shredder Residue汽車破碎料)循環(huán)再利用就更困難。為此，到2015 年的10年間要研究塑料用于汽車在耐久性、舒適性、安全性、低燃料費用、低成本 和對環(huán)境適應(yīng)性等方面起作用的效果。本文將對汽車塑料部件的應(yīng)用及其研究開發(fā)動 向進行闡述。一、日本塑料在汽車上的應(yīng)用概況及其動向1、概況 根據(jù)日本汽車工業(yè)協(xié)會的最新數(shù)據(jù)統(tǒng)計(2001年)，在日本普通小型汽車的原材料構(gòu)成比(質(zhì)量)：金屬占808，其中鋼鐵為73，非鐵金屬為78；非金屬占192， 其中合成樹脂為82。如果把原材料換成體積，合成樹脂僅次子主要材料鋼鐵。在合 成樹脂中，PP約占50，其后依次是PVC、P

3、UR、PE等，PP、PVC、PUR、PE等總計約 占80。工程塑料在汽車原材料中的構(gòu)成比較低，僅為l，工程塑料只有在重要部位 才使用。但是，工程塑料現(xiàn)在是汽車不可缺少的材料。在日本汽車用工程塑料構(gòu)成比 中，PA約占41，PBT占2 1，Pc占1 8，POM占1 5，mPPE為5。2、日本汽車用塑料量2002年日本塑料總需求量為11×104kt，其中通用樹脂為1037×104kt，汽車用 途占通用樹脂的12，占塑料總需求量的13，詳見表1。表2為2002年日本5大工 程塑料需求量。表中表明汽車用聚酰胺工程塑料占日本總內(nèi)需聚酰胺的37，且居汽 車用工程塑料的首位。中國(慈溪)聚

4、酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇表1 日本對通用樹脂和通用工程塑料的需求量及在汽車上用量和比例塑料內(nèi)需kt汽車用量占比例， 汽車用需要量kt通用樹脂 1037×1012 13X1035大通用工程塑料63X102 29 18×102合計11×10413 148×103表2 2002年日本5大通用工程塑料需要量塑懶日本內(nèi)需kt汽輻稅kt汽朝薪乳眵【1PA213 79 37POM 833441PC216 2612PBT 5l2445GPET17 7 42MPPE 42 8 18合計 630 180 293、日本汽車部件采用塑料趨勢 日本汽車部件近年來所用塑料有以下趨勢

5、： (1)內(nèi)外裝飾部件，PVC和ABS有減少，而PP有增加的傾向。 (2)外板部件，如擋泥板(fender)，后行李箱蓋板(trunk l id)等采用塑料。 (3)發(fā)動機室內(nèi)部件，如空氣進氣歧管，汽缸蓋罩(Cyl inder head cover)，發(fā)動機座(engine mount)等的原材料有玻纖增強尼龍化的趨勢。 (4)燃料系統(tǒng)部件，如燃料箱，輸油管有由金屬箱轉(zhuǎn)向HDPE系列塑料箱和尼龍塑料管的趨勢。 (5)機能耐久性部件有由金屬制造向尼龍等工程塑料、聚酰亞胺等特種工程塑料化的傾向。(6)電子機器部件，如電子設(shè)備控制系統(tǒng)部件，以PA、PBT、LCP等塑料用量增加，以PA、PBT制的線圈

6、骨架，加速采用，用量增加。(7)安全對策部件，如空氣袋(air bag)，傳輸皮帶護罩(sheet belt)等用量增加，所用材料趨向塑料化。 (8)橡膠部件有趨向塑料化的傾向，如橡膠從熱固化交聯(lián)型向熱塑性彈性體轉(zhuǎn)換的傾向。 (9)汽車窗戶玻璃由無機玻璃有采用PC開發(fā)的傾向。 (10)汽車部件模塑一體化是時代的潮流，其研究開發(fā)盛行。4、環(huán)境安全對策 (1)制訂阻燃法規(guī)和內(nèi)裝飾材料標(biāo)準(zhǔn)，使用非鹵阻燃劑。塞垂塞墮苧墮±里!壟墨!墨塾壁些竺墊查量變塹絲堡 (2)減少Pb使用量。(3)制訂汽車排放尾氣法規(guī)。 (4)制訂汽車回收再利用法規(guī)。 (5)制訂各種相應(yīng)安全法規(guī)。二、汽車發(fā)動機室(Aut

7、omot i ve eng i ne room)部件采用塑料研究開發(fā) 動向汽車發(fā)動室的環(huán)境是非常惡劣，由熱輻射、傳導(dǎo)、對流，通過發(fā)動機總蓋將熱傳 到外部冷卻，因此，在其內(nèi)的部件要經(jīng)受長期熱環(huán)境和嚴寒(冬天)環(huán)境，一般要求部 件耐一40150的溫度；同時還要經(jīng)受飛砂石的沖擊和溶雪劑氯化鈣、各種油品、和 長效防凍液(LLC)的腐蝕。近年來，對發(fā)動機室內(nèi)部件所用塑料進行了研究開發(fā)，所 用塑料以尼龍等工程塑料為主，詳見表3。表3汽車發(fā)動機室內(nèi)部件采用塑料動向塑料材料 部件名稱 特種工程體系通用工程塑料 熱固型塑料 通用塑料塑料汽缸頭蓋 PA66 G卜M SMC主體PA66 GFBMC系PA6 GF統(tǒng)發(fā)

8、動機座 PA66 GF空氣進氣管 PA GFPP GF空氣除塵器外殼PA GFPP GF(air cleaner case)進調(diào)壓池(Surge tank) PA66 GFPP GF氣PA6 GF系空氣進氣歧管 PA6 GF統(tǒng)PA66 GF節(jié)流閥體PA66 GF(throttle body)PA66 M散熱器槽PA66 OF，PA66612 GF(radiator tank)彝垂雖蔥簍廷中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇 散熱器中間PA66 GFSMC PP GF部分支架風(fēng)扇葉片護罩PA66 GF，PA6 GFPP GF(fan shroud)水進口管件 PA66 GF水出口管件 PA6T

9、 6F PAS GF 水泵渦輪 PF GF 水泵皮帶輪 PF GF 油盤(oil pan) PA66 GFM油過濾器PA GF潤(oil strainer)滑油過濾網(wǎng)支架 PP GF系充油罐(oil filler統(tǒng)PA66 GF，PBT GF，PET GFcanister)油水準(zhǔn)儀PA66 GF，PBT GF，PET GF(oil level gauge)轉(zhuǎn)牙輪皮帶罩PA66GF，PA6GFPGF動(timing belt cover)系鏈導(dǎo)軌(chain guide)PA66，PA46統(tǒng)凸鏈輪(cam sprocket) PF GFPA6 GF_M，M發(fā)動機總蓋發(fā)動機 PA66 GM。M注：

10、(1)電子電氣系統(tǒng)和燃料系統(tǒng)文中有敘述。(2)GF為玻纖，M為礦物填充物， PF為酚醛樹脂。以下為發(fā)動機室內(nèi)部件用塑料研究開發(fā)實例： l、空氣進氣歧管(air intakeholt) 用塑料制造發(fā)動機空氣進氣歧管有以下優(yōu)點：a質(zhì)輕，可輕量化；b降低了成本；c由于樹脂化，歧管表面光滑和隔熱效率好等，可提高發(fā)動機的性能；d噪音 ?。籩生產(chǎn)設(shè)備投資低；f有利環(huán)境保護。由于輕量化，燃料費用低，排放C0：少。 因此，1992年富士重工公司在輕型汽車上就用了工程塑料制造的空氣進氣歧管，其它 公司研究開發(fā)活躍，現(xiàn)在所有汽車生產(chǎn)廠商都在采用塑料進氣歧管。塑料進氣歧管主 要使用玻纖增強尼龍6(PA6 GF)制造

11、，日本每年使用量達lOkt，是尼龍樹脂的最大市 場之一。生產(chǎn)塑料進氣歧管的方法有多種，但是以振動熔接(或焊接)法為主，除此以曼垂窒星墼 中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇 外，還有近年開發(fā)DSI(Die Slide Injection)法，DRI(Die Rotary Injection)法等。 表4為制造塑料進氣歧管有代表性的方法和特點。表4有代表性的制造塑料進氣歧管的方法及特點成型方法 產(chǎn)品自由度 成型自由度 尺寸精度 模具費用 投資費用 振動熔接法 oo o o DSI、DRIo o熔芯法 o×××吹塑成型法 o×o注：0為優(yōu)，o為良好，為可以

12、，x為較差。2、汽缸蓋罩(Cyl inder head cover)汽缸頭蓋塑料化有以下優(yōu)點：a可以輕量化，重量可以減30-40；b防噪音 效果好，噪聲可減少2dB3dB；C可以降低成本；d廢棄品和廢料可以回收再利用。 現(xiàn)在豐田、日產(chǎn)、本田、日野、三菱等汽車生產(chǎn)公司都采用，特別是日產(chǎn)公司2000 年的新型汽車發(fā)動機幾乎都用尼龍制造汽缸頭蓋，每年尼龍樹脂用量達12kt，只比 進氣歧管少10。3、散熱器(radiator) 散熱器是汽車發(fā)動機從高溫到低溫冷卻裝置，它主要由中間部分、中間支架、上下槽、風(fēng)扇等組成，詳見圖1，圖2為散熱器中間支架。散熱器中間部分用熱傳導(dǎo)優(yōu) 良的鋁材制造，上下槽(tank

13、)、網(wǎng)扇葉片和葉片保護罩用玻纖增強尼龍生產(chǎn)。散熱器 中間支架用長玻纖增強PP制造。圖1散熱器構(gòu)成圖2散熱器支架(radiator core support)壘震芻理肇墮中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇4、進水口管件和排水管件進水口管件(water inlet)是將長效冷凍液(LLC)送入發(fā)動機的入口部件，而排水 管件(water out-let)是從發(fā)動機返回的長效冷凍液返回到散熱器的出口部件。對排 水管件有嚴格的耐熱要求，用耐熱玻纖增強半芳香族尼龍制造，前者可用玻纖增強尼 龍制造。5、水泵皮帶輪(water pump pulley)和水泵渦輪(water pump impeller)水

14、泵是一種經(jīng)散熱器冷卻的LLC強制送入發(fā)動機區(qū)間和汽缸頭蓋的冷卻水循環(huán)設(shè) 備。安裝在進水口附近。水泵是由泵體(pump body)和蓋(cover)組成的，詳見圖3。 近年來，其研究以輕量化，提高耐腐蝕性能為目標(biāo)，開發(fā)了以玻纖增強PPS制造渦輪， 也可以用玻纖增強氟塑料制造，尤其是最近開發(fā)的泵體塑料化、模塑一體化，密封性 和耐久性優(yōu)良、質(zhì)輕的水泵。圖3水泵的構(gòu)成6、油過濾器(oi l strainer)油過濾器是通過油管上安裝的過濾網(wǎng)浸在油盤內(nèi)吸出的油分配到發(fā)動機各部分 去，而油渣和異物不能通過，詳見圖4。過去是通過法蘭和鋼管之間安裝過濾網(wǎng)來實 現(xiàn)油過濾的。用玻纖增強尼龍塑料化后，將原鋼管部分為

15、上部和中間部分，各自用樹 脂注射成型，金屬過濾網(wǎng)和中間部分熔接在一起，詳見圖5。油過濾器塑料化后的優(yōu) 點是：a空氣混入率降低10一-30；b成本降低50；C重量減輕70。圖4油過濾器和油盤塞塞塞墾魚墮 主里!蕉壅!鍪墼墮生些壁墊查蘭童堡壘堡圖5玻纖增強尼龍油過濾器7、發(fā)動機總蓋(engine owner mait cover)近年來為遮蔽發(fā)動機的聲音，發(fā)動機上的總蓋由塑料制造，內(nèi)面貼有遮音板，現(xiàn) 采用車輛增加，這種塑料蓋有下列好處：a遮蔽了發(fā)動機的聲音(特別是直接噴射型 發(fā)動機聲音大)；b提高了外觀性。發(fā)動機總蓋可用玻纖和無機礦物混合物增強尼龍6和尼龍66制造，以玻纖增強尼龍為主，近年開發(fā)生產(chǎn)

16、的尼龍6系列納米復(fù)合材料， PET瓶回收料和尼龍66回收料均可用來制造發(fā)動機總蓋，現(xiàn)在三菱汽車GDI發(fā)動機已 用。三、燃料系統(tǒng)部件燃料系統(tǒng)采用回路(return race)方式時，由下列幾部分組成：a燃料注入系 統(tǒng)；b燃料貯存系統(tǒng)，包括燃料箱及其配件；c燃料供給管線燃料箱內(nèi)揮發(fā)的燃油 氣體和供油時揮發(fā)氣體，用濾毒罐(canister)吸附，濾毒罐中吸附的揮發(fā)氣體，當(dāng)發(fā) 動機起動時，隨進氣系統(tǒng)送入發(fā)動機。從前采用的回路方式是回流到燃料箱，1996年豐田汽車普遍采用。圖6為燃料系統(tǒng)的構(gòu)成(用return race方式)。近年來，燃 料系統(tǒng)部件所用材料采用塑料盛行，其主要原因是：a塑料質(zhì)輕，可輕量化

17、；b可 降低成本；C提高了防腐性能；d提高了部件組裝性；e安全性好；f耐燃料透 過性(符合各國有關(guān)法規(guī))；g耐沖擊性好；h可確?？轨o電性。進氣I碴管料軟管 燃料箱圖6燃料系統(tǒng)構(gòu)成目前，燃料系統(tǒng)部件，研究開發(fā)的塑料材料主要有尼龍樹脂、聚甲醛(PoM)樹 脂、聚苯硫醚樹脂(PPS)，燃料箱主要采用耐低溫沖擊性能好的高密度聚乙烯樹脂震窒望壘縫中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇 (HDPE)和阻隔性能好的尼龍或EVOH制造的多層燃料箱。表5為汽車燃料系統(tǒng)部件 采用塑料的動向。以下為燃料系統(tǒng)部件采用塑料研究開發(fā)實例：1、燃料蓋(fuel cap)燃料蓋是燃料注入口蓋，要求材料耐沖擊性能好，落下不壞。

18、由于燃料可蒸發(fā)(或 揮發(fā))，還要求材料和墊圈密封性好，上部采用增韌性尼龍66制造，中間部分用耐汽 油性好的POM制造，從前是用NBR(丁腈橡膠)和PVC摻混物經(jīng)氯化處理，豐田合成 公司改用FKM(氟橡膠)涂上氟樹脂，燃料透過率比以前下降20，并且不用PVC。表5汽車燃料系統(tǒng)部件采用塑料動向塑料材料體系部件名稱 備注 工程塑料 特種工程塑料 通用塑料燃料蓋PA66上部燃料注 POM中部 入系統(tǒng)多用金屬橡膠管， 燃料進口管 HDPENBRPvC管單層；HDPE 單層燃料箱現(xiàn)在不用 燃料箱 多層：皿PE阻隔層(PA6了；多層箱增加了回或EVOH)粘接層HDPE 收塑料層副油箱 PA6燃料貯燃料泵殼

19、POM存系統(tǒng)燃料電刷夾 PPSGF燃料模塑組POM件燃料出口閥 PA6T、POM單層：PAll、12 以多層管為主，正在 燃料管多層：PAl2ETFE開發(fā)沒有粘接層管燃料供 燃料過濾器PA66 GF給系統(tǒng) 外殼燃料輸送管 PA66 GFPPS GF燃料噴嘴 PA66 GF、PA6T PPS GF PA66，PA6蒸發(fā)線濾毒罐 增韌PA66 路系統(tǒng)增韌PA6翟囊厘墾縫中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇注：GF為玻纖，M為礦物填充物，PF為氟樹脂；ETFE，為乙烯和四氟乙烯共聚物。2、燃料箱(fuel tank)從前燃料箱是用08-12mm厚鋼板制造的，在歐洲塑料燃料箱(plastics fu

20、el tank，簡稱PFT)已普及使用。用PFT的優(yōu)點：a可以輕量化，重量可減少20'-30； b由于形狀自由度大，提高了放置場所的自由度；C耐腐蝕性好；d耐低溫沖擊 性；e生產(chǎn)成本降低。1976-1977年豐田汽車公司出口到歐洲的車用單層HDPE燃料箱。1984年日產(chǎn)汽 車公司公布也開發(fā)出HDPE單層燃料箱，1987年擴大使用量，其后，日產(chǎn)汽車公司又 開發(fā)出對燃料透過性小的多層(3種原材料5層)燃油箱，1990年提高了多層燃料箱 的使用率，本田、三菱重工、馬自達等汽車生產(chǎn)公司也開始使用PFT(阻隔層為耐汽 車透過性優(yōu)良的PA6多層箱)。目前，在歐洲乘用車PFT使用率達90，北美為70

21、， 日本為25。近年在美國加利福尼州對汽車燃料箱透過率有非常嚴格要求的法規(guī)LEV II，因此 要研究開發(fā)更加高性能的燃料箱。尼龍6具有優(yōu)良的耐燃料透過性，EVOH樹脂具有非 常優(yōu)良阻隔性的樹脂，同樣可以用于多層燃料箱的阻隔層，特別是阻隔層還用回收樹 脂開發(fā)出4種原材料6層燃料箱，其剖面構(gòu)成詳見圖7。表6為各種樹脂組成的燃料 箱對燃料的透過性，表7為4種原材料6層連續(xù)多層吹塑成型主要工序的說明。EVOH粒子【IO斗m以下)主料層C13)回收料層f40】 粘援外層C：2) 阻隔層C3嘲 粘接內(nèi)層(2) 主料內(nèi)層【40)【)內(nèi)標(biāo)準(zhǔn)層構(gòu)成比列圖7 4種原材料6層PFT剖面構(gòu)成表6各種樹脂組成的燃料箱對

22、燃料的透過性mPE PA6 EvALFIOI多層(3種原材料5層)：HDPE粘接層阻隔層PA6或 燃料種類 燃料組成v單層EVALl01粘接層HDpE=23810510238(|l m)透過量為g·20umm2·d(40，65R1t)Reference C甲苯異辛烷=50503790O36 002M15 Reference c甲醇：ss153200 llD 12MTBE-15Reference CffBE=85153170 O24001MTBE為甲基叔丁基醚墓磊萎磊墨簍埏中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇3、燃料泵模塑組件(fuel pump module)燃料泵模塑組

23、件是由燃料泵、燃料過濾器、壓力穩(wěn)定器(供給燃料調(diào)壓部件)等 集約一體化構(gòu)成的。模塑一體化的目的是：輕量化；降低成本；裝置簡化； 有低燃料透過性。這種模塑一體化組件以注射成型為主，所用材料為POM，因為POM 具有耐燃料性、耐藥品性、耐久強度，高溫浸漬在燃料中不龜裂，易安裝。日本愛三 工業(yè)公司生產(chǎn)的一體化產(chǎn)品重量減輕30。表7 4種原材料6層連續(xù)多層燃料箱吹塑成型主要工序說明項目層名稱層占比例，擠出機直徑咖 原料樹脂 外層主材料 13120皿PE+MB回收料層 40 175 粉碎材料(回收料) 層構(gòu)成和擠出機組合粘接外層 2 50 改性PE (常用擠出量：阻隔層 365EVOH1200kgh)粘

24、接內(nèi)層 2 50改性PE 主材內(nèi)層 40 165 刪-HDPE4種原材料連續(xù)6層，直角接套，最大型坯直徑600mm擠出機頭直角接套裝配有厚度裝置 壁厚調(diào)整裝置 型坯切斷裝置4、燃料截止閥(fuel out-off valve)燃料截止閥是為了防止燃料箱中燃料充滿和汽車倒轉(zhuǎn)時不漏燃料而安裝的閥，閥 安裝后要進行防腐涂裝烘烤處理。使用金屬油箱時，燃料截止閥安裝后，與金屬油箱 的防腐涂裝和烘烤同時進行，所以塑料閥必須耐烘烤溫度，通常塑料閥用耐熱性好的 玻纖增強尼龍6T、玻纖增強尼龍66和玻纖增強PBT制造。但現(xiàn)在是在金屬油箱涂裝 和烘烤后再安裝閥或在PFT上安裝閥，因此塑料閥所用塑料不需耐熱，可用P

25、OM制造。 愛三工業(yè)公司用POM制造燃料截止閥供給豐田汽車使用。5、燃料管(fuel tube)或燃料軟管(fuel hose)對燃料管有以下要求：耐燃料；耐燃料透過性；耐低溫沖擊；耐熱性；耐震動；柔軟性好；耐候性好。燃料管從前用的是ECO(環(huán)氧氯丙烷橡膠)和 NBRPVC與鋼管組合。近年來為滿足用戶對燃料管輕量化，耐腐蝕，組裝操作成本低 的要求；以及單觸式(one touch)快速連接器(quick connector)的使用，需要用 塑料管。塑料燃料管用耐燃料透過性和柔軟性好的尼龍11制造，以單層管為主。最 近，為了適應(yīng)燃料揮發(fā)物排出法規(guī)的嚴格要求，正在逐步轉(zhuǎn)向使用多層管，如三菱自 工、明

26、治橡膠合成和旭硝子等公司共同開發(fā)的PAl2(外層)ETFE粘接劑導(dǎo)電性ETFE (內(nèi)層)軟管。特別是宇部興產(chǎn)公司和旭硝子公司共同開發(fā)的，不需要粘接層二層管， 即粘接改性PAl2(外層)粘接改性ETFE(內(nèi)層)“SUNBESTA”，這對于美國加利福尼 亞洲的LEVII是劃時代的燃料管，正在作為充滿燃料的軟管和蒸發(fā)(或揮發(fā))管線非導(dǎo)電型性管子使用。表8、9分別是二層管擠出條件和二層管的特性。表8二層管共擠出條件原料 品級套筒溫度共擠出模頭溫度 非導(dǎo)電型外層粘接改性PAl23030 J16L 180230270290內(nèi)層粘接改性ETFE(非導(dǎo)電) All2000250280270290 導(dǎo)電型外層粘

27、接改性PAl23030 J16L 180230290320 內(nèi)層粘接改性ETFE(導(dǎo)電)AH3000 270320290320表9二層軟管(SUNBESTA)的特性項目非導(dǎo)電型“SUNBESTA”導(dǎo)電型“SUNBESTA” 層構(gòu)成：外層材料，層厚珊 3030 J16L，0753030 J16L，075內(nèi)層材料，層厚m FLOUN LM-ETFE AH-2000，025FLOUN LM_ETFE AH-3000，025管形狀：外徑內(nèi)徑m80608060管厚m 1O10破裂(burst)試驗：(耐破壞壓力，肝a)， (70)06(72)03應(yīng)力MPa2727低溫破裂試驗。：-40。C(bt)(MP

28、a)02(68)02(71)拉伸特性”，拉伸強力N951914 拉伸伸長率標(biāo)點間距501， 278277 尖頭間距100m， 319 322粘接特性：初期剝離強度(N·Cm-1)585 不能剝離 浸漬500h后剝離強度(N·cm-1)FuelC 462 不能剝離CE-IO452 不能剝離 燃油封后浸500h剝離強度：FuelC 476 不能剝離CE-IO481 不能剝離 管1m燃料透過量207155(60，cElo)rag·(24h·m)1注：a)：ShE1 394；b)SAEJ 2260；C)bt中b為破壞率，t為樣品厚度。49爹翟囊霪塾縫中國(慈溪)

29、聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇6、快速連接器(quickconnector)為了將燃料管單觸式接頭脫離，用尼龍12制造的快速連接器正在普及，其結(jié)構(gòu)如圖8所示。樹脂管0一漲田制動器re L旦ifief)管接頭 外亮haulin：g)圖8快速連接器構(gòu)成7、燃料輸送管(fuel delivery pipe)或燃料導(dǎo)軌(fuel roil)燃料導(dǎo)軌是多點噴射(multi point injecton)方式和電子控制燃料噴射裝置構(gòu) 成部件之一，是發(fā)動機各汽缸的燃料分配供給的管狀部件，從前用鋁材制造。對該部 件有下列要求：耐熱；隔熱；耐壓；耐燃料油；密封性；耐沖擊：輕 量化；易組裝；易成型加工。1987年用玻

30、纖增強尼龍66制造，1994年也用玻纖 增強PPS制造，日本愛三工業(yè)公司用前者制造燃料導(dǎo)軌，日本豐田汽車公司在一種型 號汽車使用。8、燃料噴射器(fuel injector)燃料噴射器是一種電子控制式的噴射裝置，將燃料從汽缸蓋附近入口定時噴射的 部件，其主體部分主要用玻纖增強尼龍66和PPS制造。燃料噴射器從ECU(電子控制 系統(tǒng))得到指令連接內(nèi)部的電磁鐵(線圈骨架)轉(zhuǎn)動來實現(xiàn)噴射最適的燃料，用杜邦 公司生產(chǎn)的耐熱玻纖增強尼龍6T(半芳香族尼龍，商品名稱為Zylel HTN)制造。9、濾毒罐(Canister) 濾毒罐是一種從燃料箱內(nèi)燃料蒸發(fā)(或揮發(fā))出來的燃料氣體吸附裝置，它是活性炭，尼龍無

31、紡布過濾器和尼龍66蓋組成的。汽油發(fā)動機使用揮發(fā)性高的汽油，易 從燃料箱中蒸發(fā)(或揮發(fā))，環(huán)境保護有關(guān)法規(guī)對這種蒸發(fā)氣體排放到大氣中有嚴格 要求。因此，這種蒸發(fā)汽油氣體在濾毒罐中被吸附，防止排入大氣中，當(dāng)發(fā)動機運轉(zhuǎn) 時，利用進氣歧管系統(tǒng)的負壓，將空氣導(dǎo)入濾毒罐中，被活性炭吸附汽油揮發(fā)物被脫 附送入進氣系統(tǒng)。對濾毒罐的要求是：耐燃料透過性；耐沖擊；耐震動；耐 熱；耐氯化鈣；輕量化；可降低成本。用增韌級尼龍66和尼龍6制造。為了 強化排出該氣體的有關(guān)法規(guī)，由ECU控制汽油蒸發(fā)氣體量，提高30吸附量的吸附系 統(tǒng)正在研究開發(fā)，該系統(tǒng)由POM制造燃料模塑組件。塞翼塞星塾墮主璺!壘壅!鍪塾壁生些壁墊查墨童

32、望壘堡四、汽車電氣電子系統(tǒng)部件采用塑料動向現(xiàn)在與汽車電氣電子系統(tǒng)有關(guān)的部件塑料化正在積極研究開發(fā)，其理由主要有以 下幾方面：耐熱性；長期耐久性，如耐熱老化、耐濕性等；耐腐蝕；可操作 性，如粘接性、封止性；可以輕量化，降低成本；容易模塑組件一體化。該系統(tǒng) 主要包括：電線電纜、傳感器、開關(guān)、電子控制單元(ECU)、汽車啟動充電、點火、 馬達、儀表、電池和燈等方面；所采用的塑料主要是一般通用工程塑料，如PBT、玻 纖增強PET、PA等，采用這些塑料的主原因是在汽車電氣電子部件的用途中所要求的 各種物性和加工成型性優(yōu)良，詳細情況見表10。表10汽車電氣電子系統(tǒng)部件采用塑料動向塑料材料 項目部件特種工通

33、用工程塑料 特種塑料 通用塑料程塑料PVC(加Pb穩(wěn) 定劑)電纜包皮(able covering)PV(加非Pb穩(wěn)定劑) 電線配線 HDPE (wiring 連接器(connector)PBT，PA66，PA6Tharness) 斷電器滑塊(Relay block) PBT，PA66，PA6保險絲盒(fuse box) PP電線固定器 PA66。PA6薄板型配線sheettype flatPET薄膜harnessPBTGF，PETGF，各種傳感器外殼 PPGFPAGFPAblXD6-GF電子式加速踏板傳感器主體PBT-GF氧氣傳感器引線 PTFE PBTGF_M，PBT-GF空氣吹風(fēng)馬達罩傳感

34、器 PETGF(sensor)節(jié)流狀態(tài) 轉(zhuǎn)子PA66弭-M(throttleposition)外殼 PB卜GF 傳感器各種傳感器(包括開關(guān)線圈骨架)PBT、PETPPS環(huán)氧樹脂 的封裝 PALCP開關(guān)各種開關(guān) PBT，PA，PC(switch)組合開關(guān)外殼 PA66一M橐墓喜厘璺唆中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇 外殼PBTGFECU玻纖增強 電路基板 PBTGF環(huán)氧樹脂電磁鐵開關(guān)線筒 PA66_GF啟動器starter轉(zhuǎn)換開關(guān) PA66 PFGF啟動充電 整流器IC調(diào)節(jié)器交流發(fā)電機 PPS-GF外殼alternator電刷夾PPS-GF點火線圈 外殼PBT_GF點火 ignition

35、coil卷線筒(sp001) M PPE-GF配電盤蓋 PBT-13FPBTGF。PEF-IGFPFGF馬達各種馬達外殼PA6TGF(motor)各種馬達齒輪 POM,PA外殼PPT各種組合儀表 字盤PC正面部分 Pmn儀表線圈骨架 PC(meter)速度計 指針PCspeed meter 計數(shù)器 ABS(counter)蓄電池箱batter tray氟系列 陽離子交換膜 陽離子電池交換膜 燃料電池隔板(separator)PPs-CF BMC聚12一丁二烯 氧氣瓶 FRPCF汽車燈玻璃lensPC(硬鍍層)反射鏡reflecterBMC前燈伸出部分 PChead lump燈(extesion

36、)主體(body)PP-T前端轉(zhuǎn)向燈(front turn lump) 罩蓋PAR話妃(rear lump) 罩蓋PAR注：GF為玻纖，CF為碳纖維，M為無機礦物，PPT為滑石粉填充PP，PF-GF 為玻纖增強氟樹脂，PTFE為聚四氟乙烯，PAR為聚芳酯。ECu：electric control unit， 電子控制單元。電線配線：用電子控制的汽車用電線組合，它是由連接器、電線、 斷電器滑塊、扣除盒等組成，另外還有固定電線的固定器的線夾。星翼塞里塾墮±璺!蕉壅!壅塾壁生些壁墊查皇主望壘塹五、機能部件系統(tǒng)(Funct i ona I partsystem)在汽車各系統(tǒng)中，驅(qū)動和底盤系統(tǒng)

37、的部件要求所用材料要具有極高的性能，長期 耐久性和可靠性，采用塑料材料的部件開發(fā)不活躍，而滑動部件、摩擦部件積極采用 塑料材料。在表11中介紹了至今為止的世界汽車機能系統(tǒng)部件塑料化的情況。表11 中所用塑料是以下列塑料為主：PA、PBT、PET、表11 機能部件系統(tǒng)采用塑料動向塑料材料 采用普及 部位部件名稱工程塑料熱同性塑料 通用塑料情況變速控制桿罩 PA6GF，PA66GFPPGF 普及 變速器用能量吸 期待今后傳動CFRP”收拉線 普及動力裝置期待今后 (power蓄電池(piston) PF-GF普及train)CFRP，CFRPG驅(qū)動推進器旋轉(zhuǎn)軸FRP時推進器CVJ保護罩 TPEB|

38、'普及CFRP，CFRPG 采用例子 懸掛彈簧片F(xiàn)RP少系列穩(wěn)定器桿聯(lián)動桿 PA66GF，POM操縱轉(zhuǎn) 沖突時POM普及向控制沖擊吸機構(gòu) 底盤剎車片 P阿普及(shass期待今后is) 真空泵葉片輪 PI田普及剎車控剎車墊片制系統(tǒng) PF(作為粘接劑) 普及摩擦材料期待今后 剎車活塞 PE-I：F普及與門門窗調(diào)節(jié)器 POM普及 門結(jié)構(gòu)有關(guān)鎖栓POM PP(蓋)中心部門模塑件 鄺T GF，PCPBT 北美采用踏板加速器踏板 PAGF 期待今后參震黧呈鷺鰉中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇pedal普及有模 塑件例子齒輪POM，PAGEPF GF PF一芳綸普及 旋轉(zhuǎn)體密封墊圈 PI，P

39、AI由普及滑動部PAGE，PEEKGF，P期待今后 件推進軸承I+石墨+GE 普及旋轉(zhuǎn)體 皮帶輪 PFGF PFGF+M摩擦部 離合器 圓盤磨光輪襯片 PF(作為粘合劑) 普及 件發(fā)動機 鏈條導(dǎo)軌 PA6，PA66普及 注：CFRP為碳纖維增強塑料PF-GF為玻纖增強酚醛樹脂GFRP為玻纖增強塑料TPEE熱塑性聚苯乙烯彈性體(Thermoplastic polyester Elastomer)PI為聚酰亞胺(polyimide)PAI為聚酰胺亞胺POM等工程塑料，PI、PAI、PEEK高性能工程塑料，TPEE特殊彈性體，碳纖維和玻纖增強塑料。 實例齒輪(Gear) 用通用工程塑料POM和玻纖增

40、強尼龍制造的齒輪，成本較低，價格便宜。但是，近年來汽車舒適性的提高，要求安靜性好，對凸輪旋轉(zhuǎn)齒輪、油泵齒輪、動力轉(zhuǎn)向裝 置齒輪等發(fā)動機內(nèi)部和周邊部件的樹脂化開發(fā)很活躍。通用工程塑料的耐熱性和強度 不足，不能使用，而日本神戶電機公司與豐田汽車公司共同開發(fā)的新規(guī)聚氨基酰胺(水lJ 7專丁專F)樹脂(用芳酰胺纖維增強)，用作制造汽車發(fā)動機內(nèi)部二次平衡旋 轉(zhuǎn)軸齒輪(balance shaft Gear)獲得成功。與鋼制齒輪比其特點是：輕量化50；靜音性好(與玻纖增強酚醛樹脂材料和45玻纖增強尼龍6齒輪相比)；Tg高， 熱彎曲強度和熱疲勞強度大；長期耐熱試驗后的機械性能保持率高(如表12所示)， 已被豐

41、田汽車ZAZ-FE發(fā)動機采用，其效果使齒輪質(zhì)量約減輕50。表1 2新開發(fā)的齒輪材料的一般特性新開發(fā)的聚氨基酰胺項目酚醛4596GFPA6(用芳酰胺纖維增強)密度g·C1B-3132 132 l。50 吸水率，005 0109 熱變形溫度(182肝a)'c 250 200 215彎曲強度佃a220 160290彎曲彈性模量MPa 7000700012000壓縮強度MPa270 220200壘震窒星黧縋中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇 懸臂梁沖擊強度J·i1 500 500155長期耐熱試驗后的機械性能保持率(200X1000h后)，彎曲強度 90 50 10以下

42、 壓縮強度 95 70 10以下 沖擊強度 90 40 lO以下實例密封墊圈(seal ring)日美的公共汽車和卡車手冊中的傳動裝置和自動傳輸裝置的密封墊圈均采用杜 邦公司生產(chǎn)的含15石墨的PI樹脂Vespel sp一21，經(jīng)壓縮成型的制品，其理由如表13，在高速旋轉(zhuǎn)時的耐磨性，耐久性和可靠性，比鑄鐵和含氟聚合物優(yōu)良。表13材料性能的比較項目鑄鐵含氟聚合物 PI(vespel)PV值kg·(cm2·ill·s)。1(10)(100) 耐磨耗性 o 耐摩擦性 o 耐油泄漏性 o 安裝操作性 o成本o注：o為優(yōu)；o為良好；為一般。六、車體外板(Body Exter

43、i or Pane I) 所謂的車體外板就是汽車表面安裝的平面形狀的部件。車體外板又分為垂直外板(如擋泥板、門板、尾板)和水平板(如發(fā)動機罩、車頂板等)。車體外板在使用塑料初期，采用熱固性塑料FRP，現(xiàn)在垂直外板主要采用PPEPA、PCPBT、PCABS等合 金材料。表14為日本國內(nèi)外汽車車體外板采用塑料動向。表14 日本國內(nèi)外汽車車外板采用塑料動向部采用的汽車 塑料材料部件備注位年份 公司車種類 工程塑料 熱固性塑料水發(fā)動機罩 FRP1958GM后面蓋 FRPGM7 4工口 發(fā)動機罩 SMC平1983車項板 SMC后面板 SMC中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇 近年歐洲大量生產(chǎn)德國外X

44、可一h 前板 PcPBT 的塑料外板汽車確MCC1998 保耐紫外線PCASA+薄 特種車 車頂板板膜+PMMA2000GMh·，7前罩SMC車頂板 。SMC2002法國少一7，f y手厶前板后板SMC夕歲廿y1958日產(chǎn)外板FRP S2111958富士重工 z，f Jp 360車頂板FRP 于二，F(xiàn)夕少1958豐田車頂板 FRP廿1980東洋工業(yè) 水二，滑動車頂板 FRP1989豐田躲II發(fā)動機罩 SMC1991日產(chǎn)7 l萬口發(fā)動機罩 SMC1991三菱自工 RVR車頂板 PCPBT1992馬自達 AZ一1發(fā)動機罩 SMC五力彳多彳日本汽車最早采用2000日產(chǎn)發(fā)動機罩 CFRPy

45、GFR CFRP2002本田NS)t發(fā)動機罩 CFRP直GM前擋泥板 TRP1958門外板PRP垂水弦 前擋泥板1982后擋泥板RRIM最早采用的汽車外GM，I口 前擋泥板1983門外板RRIM板后尾板GM吁夕一：前擋泥板采用塑料大量生產(chǎn)1990后擋泥板 PPEPA6直外板的例子門板PC佃S皿，垂1996J萬一夏前擋泥板 PA6PPE在線涂裝 (法國)56薰窒至霎廷中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇 奔馳A160前擋泥板PK7PPE在線涂裝7才少歲天1997外7少：，匕卜Jp 后擋泥板 PAPPE 在線涂裝(德國)大量采用塑料外板工呷一擋泥板 PCPBT板生產(chǎn)的歐洲車1998德國MCc 2

46、門板 后門板 角板近年SMC制外板多2000 GMA一，t二，門外板SMC用北美車法國近年多數(shù)搭載歐洲2002 7，t，手厶擋泥板、門板 SMC，p， 生少歲p廿y日本最早的塑料外1958日產(chǎn)外板FRP$211板車1971豐田叉歹lJ y夕前擋泥板 SMC，f于F天求熱可塑性塑料最早1983本田前擋泥板 PCABS歲在日本汽車采用日產(chǎn)Bel 前后擋板 PPEPA61987前擋泥板 PPEPA61989日產(chǎn)PAO前后擋板 PPEPA61991日產(chǎn)7 l萬口前后擋板 PPEPA6馬自達 AZ一1 前擋泥板 肛RIM1992門外板SMC后擋泥板 PPEPA本田_y廿f前擋泥板 ABSPA61999后

47、輪安全擋 ABSPA6工夕天卜I，2000日產(chǎn)前擋泥板 PA66PPE4 Jb2001日產(chǎn) FX4535 門外板PA66PPE注：RRIM：增強反應(yīng)性注射成型法，是聚氨酯的加工方法；SMC：sheet molding compound片狀模塑料；FRP：纖維增強塑料(熱固性塑料)；CFRP：碳纖 維增強塑料。57毋霍塑霪墾唆中國(慈溪)聚酰胺產(chǎn)業(yè)鏈技術(shù)與市場論壇 實例日本本田搿彳y廿彳卜一垂直外板 日本本田汽車公司生產(chǎn)“彳二廿彳卜"型車的前擋泥板等垂直外板采用非結(jié)晶的ABS和耐藥品性能優(yōu)良PA6合金制造使其輕量化，平均厚度25mm，重117kg個，比 同樣形狀鋼制外板輕45。本田“彳

48、7廿彳卜”的外板用ABSPA6合金物性如表15 所示。表15本田“彳二廿彳卜"的外板用ABSPA6合金物性項目物性值 密度(g·am-3) 11拉伸強度MPa 40 彎曲強度肝a 60 彎曲彈性模量肝a 2200Dupont沖擊強度(一30)J·m-153線膨脹系數(shù)cm·(cm·)15Xl礦實例日本日產(chǎn)汽車公司的搿工夕天卜p彳少刀型汽車的前擋泥板 日產(chǎn)汽車公司上世紀八十年代末九十年代初開始用塑料生產(chǎn)“BE-1”型汽車，“PAO”和“7一萬口"型汽車的擋泥板，2001年“工夕叉卜t-，f JL，型汽車用PA66PPE 制造的擋泥板上市，

49、它是用碳納米管混配的，確保在線涂裝時的導(dǎo)電性和耐熱性，每 個擋泥板32kg，與鋼制品(82kg個)比較實際輕量化60。通過LCA解析，終生 排出碳酸氣體的量比鋼制品減少50。七、其它塑料在汽車其它部位的應(yīng)用包括外裝部件(Exteriol Part)、內(nèi)裝部件(Interiol Part)和安全系統(tǒng)部件(Safety SystemPart)。對于外裝部件來說，其必要的性 能主要是機能性和設(shè)計性。機能性是材料要有一定的沖擊能量吸收性，對空氣阻力要 有降低的性能。能滿足設(shè)計性和機能性的材料，大多數(shù)可以采用塑料材料，其理由是：塑料具有良好的輕度沖擊能量吸收性；表面涂裝性較好；質(zhì)輕；成型加工性 好；成本低。外裝部件主要有：緩沖板(bumper fascia)由表皮、板和能量吸收 體組成，散熱器格柵，車體側(cè)面部件，降低空氣阻力部件(如葉子板)，車項部件， 車門配件，輪胎周邊部，防腐蝕部件，裝飾件，標(biāo)徽部件等。上述部件所用塑料材料 主要是通用塑料(如PP、PE、ABS、ASA、AES)和通用工程塑料合金及增強材料，如 (PcABs、PC、P