高分子材料在汽车方面的应用.ppt

一 汽车轻量化 二 聚烯烃弹性体(POE、TPO)的应用（陶氏 ） 三 可再生资源材料的应用（杜邦） 四 泰科纳塑料在汽车工业上的应用 2011中国汽车用塑料及绿色发展 高峰论坛 可持续发展 一 汽车轻量化 解决之道： 汽车轻量化 节能低碳环保（回收） 汽车车重量效果 10%燃油效率可提高 6%8% 100 公斤油耗可降低 0.30.6 L/100 km 100 公斤CO2排放，降低58 g/km 汽车燃料油，占石油总消耗的35%； 汽车排放CO2，占人类活动CO2的20%； 动力系统和底盘 内饰 外饰 电子设备 安全 环境 涂料 特性聚合物 聚氨酯 催化剂 特性化学品 巴斯夫应用于汽车行业的产品 巴斯夫 致力于汽车轻量化解决方案 低密度的轻质高性能材料 精益化结构设计 紧凑化的集成设计，减小部件体积 汽车轻量化的技术路线 0246810 密度 in g/cm3 钢 铝 镁 聚酰胺 (PA6, 30% glass fiber) 7.8 2.7 2.0 1.36 减重预估 以塑料代替钢，制品重 量降低潜力达 50%以上 以塑料代替铝，制品重 量降低 40% 已经考虑为补偿材料刚性 降低而采取的设计措施 典型塑料件壁厚设计： 2.5mm 3.0 mm 低密度工程塑料所带来的减重效应 座椅泡沫顶棚仪表板背泡方向盘地毯底层 35g/l22g/l50g/l320g/l110g/l 40g/l30g/l60g/l400g/l150g/l BASF 对比材料 减轻重量，但是决不牺牲性能! 巴斯夫低密度聚氨酯泡沫产品 Filling simulation Fiber orientation Stress simulation material model Ultrasim Performance evaluation by failure criteria Part Design Design Space Topological Optimization Ultrasim 巴斯夫Ultrasim技术指导下的结构设计 载荷N 15000 10000 5000 0 01020304050 位移 mm 实测的断裂载荷 15,0 15,3 kN 模拟计算出的断裂载荷 15 kN 精益化设计：减重效果的最大保证 计算机模拟与实际结果非常吻合 20000 紧凑型设计 利用塑料的高度设计自由 度实现高度功能集成 紧凑化的集成设计帮助缩小部件体积 前端模块 (概念设计) 下保险杠加强筋 （欧宝） 油底壳 （福特） 发动机悬置 （欧宝） 变速箱支架 (宝马) 车身结构嵌件 (标致) 概念座椅 (Smart) 在线喷涂翼子板 (戴姆勒) 轻质结构 利用塑料节省40%的重量 巴斯夫汽车轻量化的成功经验 3256 g 1908 g 614 g 气门室罩盖进气歧管 316 g 发动机悬置油滤外壳 油底壳 2297 g 1910 g 扭力杆 587 g 发动机悬置 传统汽车动力总成中的金属部件: 总重量 10.8 kg 气门室罩盖进气歧管 发动机悬置发动机悬置油滤外壳扭力杆 油底壳 如果替换成塑料件，可以减重3.2 kg, 减重 幅度达到30%! 马达外壳翼子板安全气囊外壳踏脚板 金属件 塑料件 在内外饰系统中也有很多潜在的 金属替代减重可能性 优点: 减重效果高达 20-60% 高强度 成型周期短 耐候性好 隔音隔热保温 目标应用: 座舱后搁架 行李仓底板 备用轮胎盖板 天窗 衣帽架 以蜂窝结构聚氨酯制造的轻质结构 30 less weight than comparable cars Artega 跑车：全聚氨酯 R-RIM 外饰 + LFI 长纤维注射成型聚氨酯 43 车身外部件 车顶模块（Smart fortwo） 后座盖（丰田，通用） 前格栅（曼） 牵引车引擎盖（Fendt, JCB, CASE, 卡特彼勒, Same） 可获得高亮表面 类似于 Al的热膨胀性能 高平面硬度 长纤维注射成型聚氨酯应用 明显减轻重量达30%以上 (与SMC对比) ENGAGETM 聚烯烃弹性体(POE)及其 应用 ENGAGE XLT 新一代TPO材料高效 增韧剂 二 聚烯烃弹性体(POE、TPO)的应用（陶氏 ） Dow Elastomers ENGAGETM POE 在汽车外部件上的应用 ENGAGETM POE - 硬质TPO 应用于后车保险杠 ENGAGETM POE 硬质TPO 应用于车身测擦条、脚踏板 ENGAGETM POE - 硬质TPO 应用于车身前翼板 ENGAGETM POE - 硬质TPO 应用于前车保险杠 应用于车内支柱 ENGAGETM POE 软质TPO 应用于内部门板 ENGAGETM POE 软质TPO 应用于控制台 ENGAGETM POE 硬质/软质TPO 应用于仪表板/表皮 ENGAGETM POE 硬质TPO 应用于护膝垫板 Dow Elastomers ENGAGETM POE 在汽车内部件上的应用 ENGAGETM POE 硬质TPO Trademark ofThe Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow19 TPO材料的发展趋势 更轻 更薄 发泡 在相似韧性条件下强度更高 满足更薄部件的强度要求 表面美观度 减少虎皮纹 .我们新一代TPO增韧剂的用武之地! 弹性体共聚单体 密度 (g/cc) a 熔融指数 DSC 玻璃 化转变温 度 (C) TM ENGAGE XLT 辛烯0.8700.5-65 TM ENGAGE 8180 辛烯0.8630.5-55 Trademark ofThe Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow21 Dow Elastomers 新型增韧剂的实验与对比 材料 C-700-35 抗冲共聚聚丙烯 Jetfill 700C 滑石粉 弹性体见下表 Irganox B-225 主副抗氧剂混合 抗冲改性弹性体 a 190oC/2.16 kg b 200oC/5 kg 组分 (wt%) E8180 - 20.7 XLT - 20.7 C-700-35 (抗冲聚丙烯) 59.359.3 TM ENGAGE 8180 (对比)20.7- TM ENGAGE XLT-20.7 Jetfil 700 C (滑石粉) 2020 Irganox B-225 (抗氧剂) 0.20.2 Trademark ofThe Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow22 Dow Elastomers TPO配方设计 Coperion ZSK-25 Mega挤出机 样品在相同条件下注塑 Trademark ofThe Dow Chemical Company (“Dow”) or an affiliated company of Dow23 Dow Elastomers Mechanical Properties: Types of rubber XLT 显示出更好的冲击性能和断裂伸长率. Performance 性能 特种工程塑料 工程塑料 通用塑料 AmorphousCrystalline PC MPPO ABSSMA PMMA PSSANPVC PPLDPE HDPE TPC-ET POM PA PET PBT Zytel RS Hytrel RS DuPont Renewably Sourced 杜邦可再生资源材料 Zytel RS HTN Sorona EP PI PEI PEEK PES PPS PAR LCP PSU HTN PA66+ 杜邦生物基材工程塑料 三 可再生资源材料的应用（杜邦） 内饰织物 Sorona for carpets and mats PTT聚酯纤维用于地毯和垫子 Sorona EP PTT polyester for molded parts PTT聚酯用于注塑件 Cerenol for polyurethane parts BioFuels 生物燃油 Hytrel RS thermoplastic elastomer for injection and Extrusion 热塑性弹性体用于注塑和挤出件 Zytel RS polyamides for injection and Extrusion 长链聚酰胺可用于注塑和挤出件 Sorona EP 丰田出风口样件 - 已商业化 成本优势 免喷涂Sorona 样件 取代玻纤增强PBT 用于前面板出 风口处 自由设计 Sorona 机械性能比 PBT强 选择Sorona材料的原因 Sorona 2045G, 45% 玻纤增强 料，同时具有优异的机械性能和 表观 45% glass filled SoronaEP Sorona2045G Sorona 产品生命周期分析 Sorona 与尼龙6 生命周期分析结果比较（按 ISO 标准） 含 37%可再生资源成分 减少 63% 温室气体排放 减少30%能量消耗及减少 21%水消耗. 主 要 ISO 14000-系列文件 ： ISO-14040 ISO-14044 ISO-14047 ISO-14042 ISO-14048 ISO-14049 Environmental management- Life cycle assessment- Principles and framework Environmental management- Life cycle assessment- Requirements and guidelines Environmental management- Life cycle impact assessment- Examples of application of Environmental management- Life cycle assessment- Data documentation format Environmental management- Life cycle assessment- Examples of application of ISO- 14041 to goal and scope definition and inventory analysis Holistic Approach: Evaluate the impact of all upstream and downstream products and processes. 评估涉及所有上游和下游产品及加工过程 Third party certified. 第三方认证 Sorona 纤维商业化应用例子 丰田汽车 小型豪华版用车 60% 织物使用杜邦Sorona 纤维 headliner 头枕 sun visor 遮阳板 other fabric covered surfaces 其它纤维覆盖物 floor mats. (Also on Prius). 脚垫 （Prius中也同样使用Sorona 织物） Zytel RS 长链尼龙 由蓖麻油中提炼的癸二酸制成PA610 (60%来源于生 物基材）和PA1010(100% 来源于生物基材） 可应用于单丝，消费产品，运动产品，手持通讯设 备，汽车等领域散热器末端水箱罩盖（水室） 高性能聚酰胺具有高柔性，韧性，热性能和超强耐化 学品性能继耐水解性能 与PA11,PA12 相比，具有相当或更低的成本 燃油管路 冷冻液管路 气刹管 油管连接头 %renewablecontent Hytrel RS 热塑性弹性体 与常规 Hytrel 具有相同性能 10 0 在 Hytrel RS产品中, 其软段部分石油基来源的聚 醚由生物基材的聚醚替代 70 60 50 40 30 20 3040506070 shore D hardness 可再生成分含量与Hytrel硬度成反比 优异的弹性和低温柔韧性 有益的饶曲疲劳性 优良的耐化学性和耐油性 高撕裂强度，韧性，回弹性 和抗冲性 应用于运动产品，家具和 消费品中 安全气囊盖 CVJ boot Hytrel RS 可能应用 性能与常规 Hytrel TPE 相同 其他热塑性弹 性体需要柔软 触感的应用 安全气囊盖 进气 管 Over molded parts (门锁) 软管和管材 (真空软管) 等速万向节防尘罩 空气制动软管 Ticona Delivers Automotive Solutions 四 泰科纳塑料在汽车工业的应用 Auto Electrical Systems 车载电子系统 (Polyester, PPS, LCP, POM) Under Body Covers 底盘盖 (LFRT, Polyester) Airbag 安全气囊 (Polyester) Safety Systems 安全系统 (POM, Polyester, LCP, LFRT) Under the Hood Applications 发动机部件 (PPS, Polyester, LCP, POM, LFRT) Instrument Panel 仪表盘 (LFRT) Front End Module 前端模块 (LFRT, Polyester) Window Winders 门窗升降系统 (POM, Polyester, LFRT) Door Module 门模块 (POM, LFRT, Polyester) Battery Tray 电池支架 (LFRT, Polyester) Sun Roof Systems 天窗系统 (POM, Polyester, PPS, LFRT) Seating Systems 座椅系统 (POM, Polyester, LFRT) Fuel Systems 油路系统 (POM, PPS) Door Lock Systems 门锁系统 (POM, Polyester) Speaker Grills 音响格 (POM) Mirrors 后视镜 (POM, Polyester, LFRT) Wiper Systems 雨刷系统 (POM, Polyester, LFRT) Power Distribution Box 传动系统 (LFRT, Polyester) Example of Weight and Fuel Reduction Door Module