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“汽车轻量化”——改性塑料的机遇

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“汽车轻量化”——改性塑料的机遇


【核心观点】

与全球42%的改性塑料用于汽车行业相比,在我国仅为10%左右,预计未来几年汽车行业将成为工程塑料消费量增速最快的领域。

相对于高强钢、铝镁合金来讲,改性塑料无论在成本还是工艺上均具有较大的优势。

到2020年我国汽车年产量将达到2840.60万辆,按照300kg/台汽车改性塑料保守使用量,未来5年内汽车改性塑料行业年复合增长率达到25.89%。

随着新能源汽车行业的爆发式增长,由于目前电池技术导致的里程限制问题,轻量化将是解决续航能力的关键因素之一,因此未来汽车制造企业会更加注重汽车轻量化的发展。

【前言】

新能源、汽车电子集成和汽车材料轻量化是未来汽车行业发展的三大趋势。汽车设计呈现了轻量化、模块化和电子化,设计效率提升,周期缩短,节能和环保的特色更加鲜明。而高性能环保复合材料是汽车材料轻量化的重要选项之一,轻量化材料大规模应用成为全球汽车发展的方向,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%,而在驾驶方面,汽车轻量化后其加速性能也将得到提高,而在碰撞时由于惯性小,制动距离也将减少。此外,车辆每减轻100公斤,二氧化碳排放可减少约5克/公里。这些数据显示轻量化设计具备这样三个优点:节油、减排、提升驾驶乐趣。

随着智能无人驾驶汽车正从实验室走向实用化发展趋势,未来塑料复合材料在汽车中的应用将更为广泛,高性能、环保、可回收、再生资源利用等特性将成为汽车用复合材料主要发展方向。

【汽车轻量化行业简介】

进入“十二·五”以后,我国汽车年产销总量已超2000万辆,超越美国成为全球汽车销量第一的大国。连续六年蝉联世界第一汽车产销国。而社会保有量也增至近1.72亿辆。因此汽车轻量化从环保还是商业成本等因素来讲,将成为未来的发展趋势。

根据中国汽车业协会统计2016年上半年,汽车产销量分别为1289.2万辆和1283万辆,同比分别增长6.5%和8.1%,业内普遍预期下半年汽车产销量还将保持6%至8%的增长速度,受益于未来汽车行业尤其新能源汽车行业的发展,汽车改性塑料行业也将收益其中。

新能源、汽车电子集成和汽车材料轻量化是未来汽车行业发展的三大趋势。汽车设计呈现了轻量化、模块化和电子化,设计效率提升,周期缩短,节能和环保的特色更加鲜明。轻量化材料大规模应用成为全球汽车发展的方向,若汽车整车重量降低10%,燃油效率可提高6%—8%,而在驾驶方面,汽车轻量化后其加速性能也将得到提高,而在碰撞时由于惯性小,制动距离也将减少。

此外,车辆每减轻100公斤,二氧化碳排放可减少约5克/公里。这些数据显示轻量化设计具备这样三个优点:节油、减排、提升驾驶乐趣。

材料替代、结构优化设计、先进制造工艺是汽车轻量化的三个重要途径,三个途径是相辅相成的,但新材料的应用及其引起的制造工艺的改变对汽车零部件行业影响巨大,同时也将带来很多机会。先进高强钢、铝镁轻金属、复合材料是主流的轻量化替代材料,在国际上,汽车轻量化已是大势所趋,三类轻量化材料均已取得了产业化应用并获得了不同程度的产业规模。

然而,国内汽车在轻量化技术方面与国外先进水平相比存在较大差距,除了基本延续传统制造工艺和技术的先进高强钢以外,铝镁轻金属、复合材料由于制造工艺都在一定程度上不同于原有的汽车零部件制造工艺,甚至是颠覆性的改变,在国内相关产业还未形成较大规模。相对于高强钢、铝镁合金来讲,改性塑料无论在成本还是工艺上均具有较大的优势,因此本文将对三类轻量化材料中的复合材料行业中的改性塑料行业进行深入研究。

轻量化同样对电动车(包括插电式混合动力车)有良好的节能效果。减重10%和15%分别可以达到6.3%和9.5%的电能消耗。随着为新能源汽车行业的发展,由于车身重量是目前限制电动汽车续航能力的主要因素之一,因此未来新能源汽车将成为汽车轻量化行业提供新的发展方向。

【改性塑料行业概述】

1.行业简介

塑料化工研究发展至今,已合成出上千种高分子材料,其中具有工业价值的仅百余种,塑料常用的树脂原料90%以上集中在五大通用树脂(PE、PP、PVC、PS、ABS),目前再继续合成大批新的高分子材料难度很大,既不经济也不现实。因此,深入研究聚合物组成、结构和性能的关系,并在此基础上对现有的塑料进行改性,以制造适用的塑料新材料,已成为发展塑料工业的有效途径之一,全球的改性塑料行业也因此在近年内获得了长足的发展。

随着塑料工业的发展,塑料产业内合理的分工产生了一个位于生产合成树脂的大型石化企业与生产具体塑料制品的塑料加工企业之间的相对独立的行业,这个行业以生产多种用途和特性的中间粒子料为主产品,即改性塑料行业。

改性塑料是指在通用塑料和工程塑料的基质中加入合适的改性剂,经过填充、共混、增强等方法加工改性,提高塑料的阻燃性、抗冲击性、强度、拉伸性、韧性等。

改性塑料应用比较广泛,主要有汽车行业、家电行业、电子电气行业、建筑行业、医疗行业等众多行业,随着“以塑代钢”和“汽车轻量化、家电轻薄时尚化”等趋势的影响,“新型城镇化”、“建设美丽中国”等政策的逐步推行,该行业的应用产品将进一步拓展,企业技术升级与创新和产品结构的优化与调整,为该行业带来广阔的发展前景。

2. 主要改性塑料产品

(1)改性ABS塑料

ABS为浅黄色粒状或珠状不透明树脂,无毒、无味、吸水率低,具有良好的综合物理机械性能,如优良的电性能、耐磨性,尺寸稳定性、耐化学性和表面光泽等,且易于加工成型。缺点是耐候性,耐热性差,且易燃。

ABS/PC合金是为改进ABS阻燃性,具有良好的机械强度、韧性和阻燃性,用于建材,汽车和电子工业,如做电视机、办公自动化设备外壳和电话机。

ABS/PC合金中PC贡献耐热性、韧性、冲击强度、强度阻燃性、ABS优点为良好加工性、表观质量和低密度,以汽车工业零部件为应用重点。ABS/PA合金是耐冲击、耐化学品、良好流动性和耐热性材料,用于汽车内件装饰伯,电动工具、运动器具、割草机和吹雪机等工业部件,办公室设备外壳等。ABS/PBT合金有良好的耐热性,强度、耐化学品性和流动性、适于做汽车内饰件,摩托车外垫件等。

(2)尼龙(PA)

近年来,为了保护自然环境,汽车业着重改善了汽车二氧化碳的排放量和其耗油量,这样就使得汽车业对耐热材料的要求更高。平常使用的塑料在耐久性、耐热性和耐药品性都存在一定的不足,而传统的PA6T、PA9T....


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