汽车材料以塑代钢 尚未爆发但已走很远

随着排放及油耗法规的进一步加严，汽车减重愈加具有现实意义。援引相关数据，车重每减小10%，油耗可降低6%-8%，排放量可降低5%-6%。同时据高盛集团预测，到2025年，整车制造企业（OEMs）生产的每辆车将减重约200公斤以满足相应需求。
而在众多减重方案中，“以塑代钢”以及其它塑料替代方案已经开始为业界所接受，并逐渐流行起来。盖世汽车搜集的资料显示，目前，德国、美国、日本等国的汽车塑料用量已达到10%～15%，有的甚至达到了20%以上。从现代汽车使用的材料来看，无论是外装饰件、内装饰件，塑料用量都在不断地增加。且随着工程塑料硬度、强度、拉伸性能的不断提高，塑料车窗、车门、骨架乃至全塑汽车已逐步出现。
汽车塑化进程正在加快，然而为何迟迟未能迎来爆发？个中原因其实并不难理解：对于相关供应商来说，除了要面临成本难题之外，由于一些汽车关键部件极严苛的要求而带来的设计开发工作，一定程度上拖慢了这一进程。
也就是说，并非所有的塑料都可以有效替代原有的汽车材料。众所周知，由于汽车构造以及汽车运行环境的复杂性，材料其实一定程度关系着汽车的安全和可靠性，尤其是当前已经逐步发展起来的新能源汽车，其不仅对于汽车轻量化的需求更甚，高温高压的环境也给轻质材料带来了更多的挑战，尤其对机械性能和化学稳定性方面的要求更为严苛。

由于电池技术等方面限制，现在的新能源汽车行驶里程相对较短，因此国内相关政策要求，到2017年新能源汽车通过应用新材料实现车身减重25%、到2020年实现车身减重30%的目标。
帝斯曼ForTii®全球业务经理Konraad Dullaert近日在接受媒体访问时表示，新能源汽车对重量有着更为苛刻的要求，其对以塑代钢的需求会更强烈。“新能源汽车的发展趋势和对材料的要求与传统汽车有些不一样，甚至会非常苛刻。由于电池周边温度更高，其要求电池周边的冷却单元、冷却系统要能够承受非常高的液体要求。另外，有些结构部件也需要适合相应的高湿度、高温度等环境条件。”
去年10月，帝斯曼推出了其新型聚酰胺产品ForTii®Ace，用以替代金属压铸件及昂贵的高性能热塑性工程塑料，如聚醚醚酮(PEEK)。据Konraad Dullaert介绍，ForTii®Ace具有一系列优异的机械、热学及化学性能，旨在应用于对机械性能和化学稳定性要求较高的领域，包括动力系统、传动系统、底盘和热管理应用等。“目前市场上替代汽车金属压铸件的热塑性塑料，大多数应用于125℃以上的温度时，机械性能会大幅度的下降。而ForTii®Ace即使在150℃高温下连续使用也能够保持机械性能稳定，从而替代金属压铸件。”

ForTii®Ace的玻璃转化温度（材料的非晶区开始失去刚性和硬度的温度点）为160℃，显著高于其他聚邻苯二甲酰胺材料，包括现有的ForTii各等级产品，比PA66至少高出80℃。ForTii®Ace甚至比PEEK更能耐受各种汽车油脂、化学物质等。而凭借较高的玻璃转化温度以及结晶度，ForTii®Ace的机械性能和耐热老化性均优于那些基于聚酰胺6T、9T和10T的聚邻苯二甲酰胺竞争产品。
据了解，ForTii®Ace家族包含由不同种类的填料及增强剂（包括高达50%的玻璃和碳纤维）构成的不同等级产品。凭借其优异的耐化学性和机械性能，ForTii®Ace的某些规格产品在特定应用中甚至可以作为PEEK的高性价比替代品。Konraad Dullaert表示：“这款材料的推出，是希望能够把汽车中现在还未实现以塑代钢的部件向以塑代钢推进。举例而言，变速箱、发动机、发动机支架，甚至底盘等，目前可能采用的材料还是铝或金属，而我们希望能够逐渐使用塑料去代替这些部件。”
可以看出，汽车塑料的应用已由普通装饰件开始向结构件、功能件方向发展，而塑料材料也随着相关企业的更深层次的开发而最终形成更高质量、更具成本竞争力以及满足更多严苛要求的方案。当然不可否认，这一应用还存在许多不足，而相关企业也还大有可为。可喜的是，不仅是帝斯曼，其它一些材料供应商也已开始在这一领域投入更多的精力，相信未来几年会有更多新产品推出，让我们拭目以待！