化工新材料：汽車“減重”主力推手
來源：中國化工報
在不久前由中國合成樹脂供銷協會、中國聚氨酯工業協會、中國氟硅有機材料工業協會等聯合主辦，中國汽車輕量化非金屬材料產業聯盟承辦的新材料應用發展大會暨汽車輕量化非金屬材料產業聯盟研討會上，與會代表一致認為，化工新材料助力推動汽車輕量化發展，未來潛力巨大。
輕量化大勢所趨
汽車為什么要輕量化?中國汽車工業協會主任杜道鋒介紹說：“相關法規對汽車油耗進行了嚴格限定，要求2015年平均油耗控制在6.9升/百千米以內，2020年控制在5.0升/百千米以內。同時，整車輕量化是實現節能減排的重要措施，也是提升產品競爭力的重要途徑。試驗數據顯示，整備質量每減輕100千克，油耗降低約0.4升/百千米，0~100千米/時加速性提升8%~10%，制動距離縮短2～7米。”
“無論是傳統乘用車、重型商用車，還是新能源汽車、智能網聯汽車，都對輕量化有著不同訴求。”第一汽車集團公司研發總院材料所高級主任朱熠指出，智能網聯等在提升汽車品質、性能、配置的同時，也帶來了車身質量的增加，需要通過使用輕量化材料來平衡。
朱熠認為，當前汽車輕量化應在設計、制造、材料技術等多方面進行集成。其主要途徑包括優化設計、優化功能配置、提升結構強度和材料技術等。其中，材料技術包括輕合金、高強度鋼、高性能工程塑料和復合材料、發泡蜂窩材料等。
多種材料已有應用
中國電動汽車百人會新能源汽車研究院副院長高翔表示，汽車輕量化的關鍵是高性能材料——高分子材料。高性能材料主要有四方面優勢：一是輕質高強度，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;四是優良的裝飾效果，可加工成具有復雜造型和多種色彩的制品。
中汽零部件投資公司總經理田亞梅表示，塑料零部件是汽車輕量化的方向。化工材料及其復合制品已在汽車輕量化方面有一定應用。目前，聚丙烯塑料占汽車塑料用量的46.5%，2018年用量達到488萬噸;尼龍材料多用于汽車引擎蓋、散熱器風扇罩、進氣管、發動機罩、散熱器和電池托盤等，2018年用量達122.2萬噸;ABS工程塑料在汽車內飾的儀表板、格柵、裝飾、頂棚和汽車音響等部件得到應用，2018年用量達65萬噸。
中國氟硅協會秘書長張建軍表示，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用。其中，氟材料的典型應用有曲軸、氣門油封等;有機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用較多。
高翔還介紹，碳纖維較鋼材減重可達60%，其比強度、比剛度、能量吸收等性能遠強于鋁合金和鎂合金。寶馬I3和I8超輕車重的核心技術就是大量使用碳纖維增強復合材料。
發展潛力巨大
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合材料應用將會更廣泛，助推新能源、智能網聯等未來汽車及相關產業發展。
萬華化學集團股份有限公司寧波高性能材料研究院部長張明明表示，未來我國改性塑料行業仍然存在較大的發展空間。充電樁產業是車用改性塑料市場未來增長點之一，2020年充電樁產業的市場規模將達到1000億元，其中改性塑料占比60%以上，為600億元。
碳纖維復合材料有望成為汽車結構件輕量化材料的主線。高翔表示，碳纖維復合材料總裝環節少，規模化應用具備產業可行性，發展空間巨大。假設2020年汽車產量達到2300萬輛，每輛汽車質量為1500千克，預計碳纖維復合材料在汽車行業滲透率2%，同時假設碳纖維材料成本是70元/千克，測算2020年汽車碳纖維總需要量為69萬噸，對應市場規模483億元。
他表示，近期全球很多國家和國際車企宣布了禁售燃油車時間表。樂觀情況下，IEA預計2030年全球電動汽車保有量將達2.28億輛，節能與新能源汽車技術線路預計2030年我國電動汽車保有量達8000萬輛。綜合來看，2030年中國電動車保有量將占全球的35%。
新能源汽車發展對氟硅材料也提出更多需求。張建軍表示，有機硅橡膠具有良好的耐化學品性、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。鋰電池需要大量運用高端氟材料改善相關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，對電解液表現出出色的耐化學性。
中國汽車輕量化非金屬材料產業聯盟秘書長李晶表示，未來聯盟將更多地開展行業連橫合縱、上下產業對接工作，加快非金屬材料在汽車工業中的應用。
