復合材料
全球14.3%的溫室氣體來自汽車工業(yè)。這是拜耳材料科技汽車業(yè)務部門給出的數(shù)據(jù)。作為能源消耗大戶的汽車，在全球低碳經(jīng)濟的大潮中面臨著挑戰(zhàn)。各大汽車制造商都在提高燃油效率，實現(xiàn)低油耗、低排放等動力性能上大做文章。而隨著高分子材料技術(shù)的進步，塑料、纖維增強塑料、玻璃鋼復合材料等，在汽車中的采用和擴大應用，加速了汽車輕量化。據(jù)了解，目前歐美等發(fā)達國家汽車用塑料平均每輛用量在150千克左右，占汽車總重的10%~15%，預計2020年平均用量將達到500千克/輛以上。汽車自身每減輕1%，可節(jié)油1%；汽車運動部件每減輕1%，可節(jié)油2%。另據(jù)有關(guān)信息顯示，汽車每減輕125千克重量，1升汽油可多跑1千米路程，按全美行駛汽車總量估算，一年節(jié)約汽油折合原油300萬噸。由歐洲塑料制造商協(xié)會發(fā)布的一項研究也表明，按照15年的使用壽命，與使用傳統(tǒng)的金屬、玻璃部件的汽車相比，一輛行駛總里程為15萬千米的汽車，如果總重量由75%塑料替代，就可節(jié)省大約1000升的燃料，塑料已成為汽車輕量化，實現(xiàn)節(jié)能減排目標的最佳解決方案。
塑料、纖維增強塑料和玻璃鋼復合材料在汽車上的應用按功能主要分為內(nèi)飾件、外裝件和功能結(jié)構(gòu)件三大類。保險杠等外裝件，可以減輕汽車重量，達到節(jié)能的目的；儀表板、座椅、頭枕等內(nèi)飾件,對安全、環(huán)保、舒適性能的要求較高，可采用吸收沖擊能量和振動能量的彈性體和發(fā)泡塑料，以減輕碰撞時對人體的傷害，提高汽車的安全系數(shù)；燃油箱、發(fā)動機和底盤上的零件等功能結(jié)構(gòu)件，可采用工程塑料、纖維增強塑料和玻璃鋼復合材料，以減重降本、簡化工藝。目前國外汽車內(nèi)飾件已基本實現(xiàn)塑料化，汽車結(jié)構(gòu)件、外裝件的發(fā)展重點已經(jīng)向纖維增強塑料和玻璃鋼復合材料轉(zhuǎn)移。
汽車工業(yè)的低碳，對材料本身的綠色化進程也提出更高的要求。據(jù)中國汽車工業(yè)協(xié)會透露，我國每年約有400萬輛汽車報廢，這些報廢的汽車就要占據(jù)500~600平方千米的土地，相當于一個浦東的面積。而全球汽車報廢每年5000萬~6000萬輛。早在2000年9月，歐盟議會和理事會就頒布了報廢汽車技術(shù)指令，規(guī)定2006年1月1日起，每年每輛報廢汽車其平均重量至少有85%能夠被再利用，其中材料的回收率至少為80%；2015年1月1日起，這兩項指標將分別提升至95%和85%。日本從2005年1月1日起正式實施《汽車循環(huán)利用法》，要求汽車廠商必須負責對報廢車的制冷劑全氯氟烴、氣囊和汽車其他廢料進行回收，每輛回收車上被再利用的零部件重量超過該車總重量的大約75%。歐盟的報廢汽車技術(shù)指令促使各整車生產(chǎn)企業(yè)和材料的供應商陸續(xù)開始實行可持續(xù)設(shè)計。許多塑料材料的供應商在為汽車提供輕量化解決方案的同時，更加強調(diào)從材料的全生命周期來進行評價，盡可能使用可回收利用的材料生產(chǎn)零部件，并更加注重材料中鉛，鎘、汞、六價鉻等重金屬的含量。中國在汽車產(chǎn)品可回收利用率和禁用物質(zhì)管理方面也開始起步，2008年開始立項，相關(guān)標準正在報批通過，將推動整個汽車產(chǎn)業(yè)向節(jié)能型產(chǎn)業(yè)發(fā)展。
當代汽車推進新能源，對輕量化的要求遠遠高于傳統(tǒng)汽車。這是國內(nèi)外企業(yè)對新能源汽車輕量化的共識。電動車/混合動力車的動力系統(tǒng)與傳統(tǒng)汽車的區(qū)別很大，僅動力系統(tǒng)就可能額外增加200千克的重量。由于電池技術(shù)等還未能做到同步發(fā)展，行駛里程短成為了電動汽車發(fā)展的瓶頸。在同樣動力“不足”的情況下，質(zhì)量較輕的汽車無疑能行駛得更遠。輕量化對新能源汽車至關(guān)重要，高性能材料的發(fā)展甚至可以直接推動新能源汽車的發(fā)展。據(jù)了解，電動汽車電源系統(tǒng)對絕緣性的要求很高，熱管理系統(tǒng)則對耐化學性、抗水解性的要求比較苛刻。下一代電池組能否在降低重量和成本的同時提高性能，直接關(guān)系到電動汽車能否獲得質(zhì)的“飛躍”。
本著低碳、綠色、新能源目標，塑料、工程塑料、熱塑性增強塑料是當今汽車工業(yè)的核心市場，而玻纖增強PP塑料（GMT、LFTD）是熱塑料增強塑料中發(fā)展最快的新材料。2001年全球產(chǎn)量為15萬噸，2006年達到了70萬噸，6年增長于4.6倍。需用增強玻纖量達到20多萬噸，而且這個數(shù)字還在快速增長。玻纖增強PP塑料80%用于汽車工業(yè)，其汽車零部件包括儀表板、發(fā)動機罩、蓄電池托架、座椅骨架、橋車前端模塊，儀表板骨架、保險杠、行李架、備胎盤、前圍、擋泥板、風扇葉片、發(fā)動機底盤、車頂棚等。新款奔馳轎車使用量達30千克，福特公司15個車種和韓國現(xiàn)代9個部件采用PP增強塑料，歐美、日本汽車行業(yè)應用十分普遍。我國目前汽車用PP增強塑料（GMT、LFT-D）量在7000多噸左右，其中韓華（中國）公司的產(chǎn)量達到6000噸。目前，具有規(guī)模化生產(chǎn)企業(yè)集中在上海，如引進德國迪芬巴赫全套技術(shù)的上海耀華大眾公司和自主創(chuàng)新技術(shù)的上海華昌聚合物公司。成熟的材料和成熟的市場，將會很快推進PP增強塑料在國內(nèi)汽車行業(yè)的大量采用，PP用玻纖將會以50%的比例增長。據(jù)中國工程塑料工業(yè)協(xié)會提供信息，我國目前增強塑料用玻纖量在18萬噸左右。
玻璃鋼復合材料在國內(nèi)汽車采用已有數(shù)十年的歷史，如保險杠、發(fā)動機罩、車燈、后舉門、車頂?shù)�，主要是結(jié)構(gòu)件。當前，傳統(tǒng)玻璃鋼汽車結(jié)構(gòu)件與當前汽車輕量化的要求相比，顯得滯后。玻璃鋼復合材料在與塑料相比，只有在低密底、高強度、高模量、耐疲勞、阻燃等幾個方面下功夫，才能沖刺當代輕量化汽車領(lǐng)域。此外，玻璃鋼復合材料的回收應加快環(huán)保的解決方案，才能跟進汽車的綠色環(huán)保步伐。據(jù)悉，亞什蘭公司在美國本土已開發(fā)了低質(zhì)高強SMC片材用于轎車，這是一個趨勢。江陰協(xié)諾公司將歐洲成熟的汽車SMC結(jié)構(gòu)件技術(shù)轉(zhuǎn)移到中國，集中力量開發(fā)保險杠、車頂、后舉門用于國內(nèi)汽車行業(yè)。
2010年，我國汽車總量將達到1700萬輛。另據(jù)有關(guān)信息透露，我國車用塑料量（指塑料、工程塑料、增強塑料、玻璃鋼復合材料）平均不足100千克。如按90千克估算，我國2010年車用塑料量將到達150多萬噸。其中，工程塑料、玻纖增強塑料將占有80%，其市場走勢路線應該是工程塑料→纖維增強塑料→玻璃鋼復合材料，縱觀汽車工業(yè)發(fā)展，輕量化為我們開辟了巨大的舞臺。
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