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,一 汽车轻量化,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,0,2,4,6,8,10,密度 in g/cm3,钢铝镁聚酰胺(PA6,30%,glass fiber),7.8,2.72.01.36,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/l,22g/l,50g/l,320g/l,110g/l,40g/l,30g/l,60g/l,400g/l,150g/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 simulationmaterial model Ultrasim,Performance evaluationby failure criteria,Part Design,Design Space,TopologicalOptimizationUltrasim,巴斯夫Ultrasim技术指导下的结构设计,载荷N,150001000050000,0,10,20,30,40,50,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 ElastomersENGAGETM 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 ElastomersENGAGETM POE 在汽车内部件上的应用ENGAGETM POE 硬质TPO,Trademark of,The Dow Chemical Company(“Dow”)or an affiliated company of Dow,19,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!,Trademark of,The Dow Chemical Company(“Dow”)or an affiliated company of Dow,21,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,Trademark of,The Dow Chemical Company(“Dow”)or an affiliated company of Dow,22,Dow ElastomersTPO配方设计 Coperion ZSK-25 Mega挤出机 样品在相同条件下注塑,Trademark of,The Dow Chemical Company(“Dow”)or an affiliated company of Dow,23,Dow ElastomersMechanical 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,Amorphous,Crystalline,PCMPPO,ABS,SMA PMMA,PS,SAN,PVC,PP,LDPE,HDPE,TPC-ETPOMPAPET PBT,Zytel RSHytrel RS,DuPontRenewably Sourced,杜邦可再生资源材料ZytelRS HTNSorona EP,PIPEI PEEKPES PPSPAR LCPPSU HTNPA66+,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,Soronafor carpets and matsPTT聚酯纤维用于地毯和垫子,Sorona EPPTT polyester for molded partsPTT聚酯用于注塑件,Cerenolfor polyurethane partsBioFuels,生物燃油,Hytrel RS thermoplasticelastomer for injection andExtrusion 热塑性弹性体用于注塑和挤出件Zytel RS polyamidesfor injection andExtrusion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 SoronaEPSorona2045G,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-14040ISO-14044ISO-14047ISO-14042ISO-14048ISO-14049,Environmental management-Life cycle assessment-Principles and frameworkEnvironmental management-Life cycle assessment-Requirements and guidelinesEnvironmental management-Life cycle impact assessment-Examples of application ofEnvironmental management-Life cycle assessment-Data documentation formatEnvironmental management-Life cycle assessment-Examples of application of ISO-,14041 to goal and scope definition and inventory analysisHolistic 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,100,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706050403020,30,40,50,60,70,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减重及减少燃料消耗案例 门模块,Steel,Celstran PP,8 kg per vehicle weight reduction and 4%lower fuel consumption每辆车减重8公斤，能耗减少4%,Charge air duct(hot side)Fortron 1115L0净气管,Suitable up to 230 C,恒温在 230C,Weight reduction of,approx.30%comparedto aluminium,比铝减重30%,Diesel engines,柴油引擎,OEM:VW,Appearance parts,表观件,Structural parts,结构件,Structural and Appearance Applications结构件和表观件,Potential Weight Reduction with Seat Systems座椅系统的减重潜力,Potential development with PP-LFT,PP-LFT潜在应用,Light weight structure in Celstran PA 66-GF50-01,使用Celstran PA 66-GF50-01减重结构,塑料在汽车上的应用现状,综上，国内汽车用新材料的开发和应用前景广阔,