在實現(xiàn)汽車輕量化的過程中，塑料成了一項重要的計劃。目前，無論是外裝飾件、內(nèi)裝飾件，塑料用量都在不斷地增加。

　　隨著工程塑料綜合性能的不斷提高，發(fā)動機周邊、塑料車窗、車門、骨架甚至更多的汽車關鍵部件都開始使用塑料。那么，當前塑料在汽車發(fā)動機周邊有哪些最新應用呢？本刊匯總了帝斯曼、朗盛、索爾維、TeknorApex、贏創(chuàng)、金發(fā)、奧升德等公司的最新應用案例，快來一睹為快吧！

　　帝斯曼：可媲美PEEK的新型PPA材料

　　在不影響汽車安全及舒適性能的條件下，縮小發(fā)動機尺寸、在有限的空間內(nèi)靈活設計是當前車輛設計面臨的巨大挑戰(zhàn)。帝斯曼深信，在助力整車制造企業(yè)及其零部件和系統(tǒng)供應商滿足二氧化碳排放標準的過程中，F(xiàn)orTiiAce將扮演重要角色。

　　帝斯曼在2016年K展上正式推出了可在某些領域媲美PEEK的新材料ForTiiAce，F(xiàn)orTii全球業(yè)務經(jīng)理KonraadDullaert曾表示，“ForTiiAce材料的目標應用領域包括動力系統(tǒng)、傳動系統(tǒng)、底盤和熱管理應用等。同時，受益于ForTiiAce的各項優(yōu)異性能，許多采用壓鑄設計的工業(yè)應用也可使用ForTiiAce作為金屬替代材料?！?

　　ForTii®Ace是一種基于4T化學的聚鄰苯二甲酰胺(PPA)，具有一系列優(yōu)異的機械、熱學及化學性能，適用于高溫條件下對長期強度有要求的應用領域。ForTiiAce的玻璃轉(zhuǎn)化溫度為160℃，顯著高于其他聚鄰苯二甲酰胺材料，包括現(xiàn)有的ForTii各等級產(chǎn)品，比PA66至少高出80℃。ForTiiAce甚至比PEEK更能耐受各種汽車油脂、化學物質(zhì)等。

　　目前市場上替代汽車金屬壓鑄件的熱塑性塑料，大多數(shù)在應用于125℃以上的溫度時，機械性能會大幅度的下降。而ForTiiAce不會，憑借較高的玻璃轉(zhuǎn)化溫度以及結(jié)晶度，F(xiàn)orTiiAce的機械性能和耐熱老化性均優(yōu)于那些基于聚酰胺6T、9T和10T的聚鄰苯二甲酰胺競爭產(chǎn)品?？梢哉f，F(xiàn)orTiiAce是唯一一款芳香族化合物重量比超過50%的聚鄰苯二甲酰胺產(chǎn)品。

　　憑借其優(yōu)異的耐化學性和機械性能，F(xiàn)orTiiAce的某些規(guī)格產(chǎn)品在特定應用中甚至可以作為PEEK的高性價比替代品。“我們這款材料的推出是希望能夠把現(xiàn)在還未實現(xiàn)以塑代鋼的部件，向以塑代鋼推進。如，變速箱或變速箱中的部件，目前可能使用的是鋁或其他金屬，我們希望能夠逐漸用塑料去代替這些部件。另外，包括發(fā)動機還有發(fā)動機的支架，甚至現(xiàn)在有一些客戶也在詢問我們底盤的一些部件是否也可以逐步使用塑料去替代金屬。不過底盤可能對環(huán)境和溫度、濕度的要求都比較高，還有高剛性、高強度要求?？蛻粢蔡岬搅似囯娮臃矫娴膽茫囯娮拥牟考容^小，但設計越來越復雜，可能更需要一些小型化設計的汽車連接器，這些能夠通過降低密度、降低重量來實現(xiàn)更多的部件輕量化?！盞onraadDullaert說道。

　　據(jù)了解，F(xiàn)orTiiAce家族包含由不同種類的填料及增強劑(包括高達50%的玻璃和碳纖維)構(gòu)成的不同等級產(chǎn)品，目前在開發(fā)的ForTiiAce均為注塑級產(chǎn)品。

　　朗盛：高性能材料組合打造豐富的高端應用

　　隨著塑料在汽車領域應用的拓展，圍繞當今汽車輕量化主題，為打造安全舒適的出行環(huán)境，朗盛也推出一系列應用于汽車的高性能材料。

　　Tepex應用于發(fā)動機罩、油箱蓋和中央煙道外罩：采用朗盛子公司Bond-LaminatesGmbH打造的Tepex品牌連續(xù)纖維增強熱塑性復合材料，朗盛推出了一套創(chuàng)新型材料解決方案。這些新材料將使制造商有能力打造堅不可摧的發(fā)動機罩、油箱蓋和中央煙道外罩，這些部件已用于BentleyBentayga等多個標準模型。產(chǎn)品在高低不平而堅硬的測試路面上進行了試驗，結(jié)果證明，部件承受住了極其嚴重的車底磨損和沙粒沖擊，幾乎沒有造成損壞。發(fā)動機罩和油箱蓋由位于瑞士塞沃倫的ElringKlingerAbschirmtechnikAG公司采用LWRT材料ElroCoustic制成。中央煙道外罩由德國曼海姆的RöchlingSE&Co.KG公司采用自主研發(fā)的名為Seeberlite的LWRT材料制成。所有定制部件的鑲塊均由Tepexdynalite104-RG601制成，該材料包含聚丙烯基體，其中占體積47%的連續(xù)玻璃纖維粗紗以單層纖維的形式嵌入。

　　Tepexdynalite全塑料制動踏板：內(nèi)置朗盛Tepexdynalite材料制成的鑲塊的全塑料制動踏板曾榮獲塑料工程師協(xié)會(SPE)汽車獎項。據(jù)報道，該制動踏板的重量僅為類似鋼結(jié)構(gòu)的一半。最為可觀的是，該產(chǎn)品可采用極具成本效益的一步工藝進行大規(guī)模批量生產(chǎn)，并憑借其Tepex鑲塊的多軸纖維層結(jié)構(gòu)滿足較高的負荷要求，目前已成功應用于保時捷PanameraNF和賓利ContinentalGT。

　　PA66應用于發(fā)動機艙中空部件(例如進氣管路)：目前吹塑成型技術已成為制造發(fā)動機艙中空部件(例如進氣管路)的一項低成本工藝，朗盛也在不斷拓展其用于引擎蓋下方中空部件的假塑性聚酰胺產(chǎn)品組合。針對渦輪增壓發(fā)動機的市場增長趨勢，朗盛最新推出了聚酰胺PA66DurethanAKV320ZH2.0和聚酰胺PA6DurethanBKV320ZH2.0兩種材料。這些改性材料專為進氣管路3D吹塑成型而定制，因為能降低汽車的油耗與CO2排放，故其市場份額將會不斷擴大。到目前為止，朗盛的吹塑成型產(chǎn)品包含由25%玻璃纖維增強的聚酰胺PA66、兩種非增強聚酰胺PA6改性材料以及兩種包含15%和25%玻璃纖維的聚酰胺PA6。新推出的兩種材料均包含20%的玻璃纖維成分，這兩種材料都是為大規(guī)模生產(chǎn)而設計，表現(xiàn)出較寬的加工范圍，可以確保穩(wěn)定的生產(chǎn)工藝。此外，這些材料還具有極好的表面質(zhì)量。

　　高度增強型聚酰胺66(PA66)材料制成的卡車空氣過濾器托架：對兩臺空氣過濾托架的測試證實，含高比例玻璃纖維的增強型聚酰胺也可以用于替代商用車輛上的金屬材料?？諝膺^濾器將于明年初開始安裝于梅賽德斯奔馳的Actros重卡，它們是第一款用作梅賽德斯奔馳卡車空氣過濾系統(tǒng)承重結(jié)構(gòu)件的塑料托架。據(jù)了解，這些結(jié)構(gòu)部件由朗盛出品的玻璃纖維——只占原重量一半的聚酰胺66(PA66)材料DurethanAKV50H2.0制成。與原先采用鋼材設計的部件相比，這款結(jié)構(gòu)材料能夠大幅削減生產(chǎn)成本，但仍能滿足對強度的高要求。此外，部件的重量共可減少2.9公斤，相當于減輕了原重量一半以上。為測試聚酰胺托架的動強度與功能性，朗盛在公司的顛簸路況測試車道上對多臺汽車的使用壽命進行了測試。由于聚酰胺產(chǎn)品的高硬度與強度，兩臺結(jié)構(gòu)件均高分通過了測試。此外托架還承受住了高靜態(tài)負載，例如，當卡車司機在進行車輛維修時將其全部自重施加在空氣過濾器上(測試負載：100公斤)。

　　索爾維：高性能聚合物助力發(fā)動機高能效、減排、輕量化

　　2016年底的“傳聲創(chuàng)新日——汽車新材料創(chuàng)新發(fā)布會”上，特種聚合物供應商索爾維推出了其領先的熱管理系統(tǒng)解決方案，著重介紹了包括Amodel®PPA、Ryton®PPS等高性能聚合物，旨在助力汽車OEM及零部件生產(chǎn)商應對汽車發(fā)動機在高溫高壓強腐蝕等嚴苛環(huán)境下的挑戰(zhàn)，推動發(fā)動機實現(xiàn)“高能效、減排、輕量化”的目標。

　　對Amodel®PPA、Rayton®PPS在140℃的LLC/水(50：50)中浸泡1000小時，在23℃下測試溫度，進行測試結(jié)果發(fā)現(xiàn)，Amodel®PPA、Rayton®PPS的機械和尺寸穩(wěn)定性表現(xiàn)出色。特別是40%玻纖增強PPS部件的重量變化為0.4%，長、寬和厚度變化均小于0.1%。PPA的吸水性只有尼龍的一半，PPS只有0.1%。用DexcoolXLC:水(50：50)在120℃下浸泡測試條，在23℃下測試溫度，Amodel®PPA和Rayton®PPS的熔接線強度優(yōu)異，滿足了形狀復雜的熱管理系統(tǒng)對熔接線強度的要求。

　　目前，世界首款全塑汽車發(fā)動機的油泵、抽水泵、進出水口、節(jié)流閥體、燃油軌及凸輪軸鏈輪等7個主要引擎部件均采用了索爾維高性能聚合物。

　　TeknorApex：玻璃纖維尼龍化合物滿足發(fā)動機艙多重要求

　　TeknorApex公司生產(chǎn)的兩種新型玻璃纖維增強型聚酰胺化合物，在注塑汽車發(fā)動機艙零配件(如發(fā)動機蓋)中表現(xiàn)出卓越的阻燃性和優(yōu)異的熱穩(wěn)定性。

　　Chemlon®904-13GVNH和204-13GVNH是玻璃纖維尼龍化合物，鹵素含量低，在厚度僅有0.8毫米(約0.031英寸)的情況下通過了垂直燃燒測試，符合UL-94V-0標準。傳統(tǒng)的鹵代化合物只有通過添加高度阻燃物和增效劑才能達到這種程度的阻燃性，但這會導致注塑困難、表面光滑度差并且增加產(chǎn)品密度。而相比之下，新型Chemlon化合物可以制作出更光滑的表面，產(chǎn)品密度也比傳統(tǒng)產(chǎn)品小15%，并且可以快速注塑成具有長流道或薄壁的零件。

　　TeknorApex尼龍事業(yè)部汽車行業(yè)經(jīng)理JeffSchmidt表示，這種新型化合物在發(fā)動機艙中應用時還有一個同樣優(yōu)越的特點，即熱穩(wěn)定性?！癈hemlon904-13GVNH是一種極其耐高溫的材料，熱變形溫度高達245℃[473˚F]，且在高溫下依然能達到高度的性能保留，”Schmidt先生說，“事實上，該化合物的實際持續(xù)使用溫度遠遠高于規(guī)格?！?

　　贏創(chuàng)：聚酰胺為替換傳統(tǒng)汽車管路系統(tǒng)提供解決方案

　　憑借VESTAMID®聚酰胺(PA12，PA612)突出的力學性能、耐化學性以及耐候性，贏創(chuàng)開發(fā)了VESTAMID®聚酰胺在熱塑型發(fā)動機冷卻水管和汽車多層燃油管路的應用。

　　利用特別熱穩(wěn)定改性的聚酰胺材料和耐水解改性的聚丙烯材料的組合，贏創(chuàng)打造了創(chuàng)新熱塑型發(fā)動機冷卻水管的材料方案——MLT8000系列冷卻劑管路系統(tǒng)。該系列冷卻管路系統(tǒng)有三層結(jié)構(gòu)：內(nèi)層為聚丙烯材料，中間是粘接層，最外層由高級特種尼龍材料VESTAMID制成，其直徑可達30mm，壁厚1-1.5mm。與傳統(tǒng)的金屬管或橡膠軟管相比，由塑料制成的冷卻管系統(tǒng)具有更多優(yōu)勢——更輕、更薄且強度更高，并且更容易熱塑成型。與金屬管路相比，其更具抗腐蝕性，且可以方便快捷地用快速接頭連接。與橡膠軟管相比，由尼龍制成的管路外層還提供了更好的抗低溫沖擊、抗石塊撞擊及耐化學性能。此外，該管路系統(tǒng)可承受的外界溫度荷載超過150℃，并具有良好的抗熱老化性能以及良好的爆裂強度，即使在高達135℃的溫度環(huán)境下，聚烯烴內(nèi)層仍可抵抗用作冷卻劑的乙二醇混合水溶液的侵蝕。故該系統(tǒng)為替換傳統(tǒng)橡膠管路提供了理想的解決方案。

　　此外，作為多層燃油管路的開發(fā)者，贏創(chuàng)通過VESTAMID®PA12和各種阻隔材料的搭配，達到阻隔性能、成本、物理性能及耐化學性的優(yōu)化，從而滿足整車廠的要求。如，使用氟樹脂則可對含甲醇的燃料實現(xiàn)很低的滲透數(shù)值，而以EVOH(乙烯-乙烯醇共聚物)為阻隔層則可實現(xiàn)高性價比。同時，由于此系列產(chǎn)品具備以下優(yōu)勢：低碳氫化合物滲透；耐油、耐化學性比金屬管更佳；具有比單層聚酰胺管更好的尺寸穩(wěn)定性；可實現(xiàn)靜電疏散性能；如配合使用快插接頭，能夠改善連接可靠性、改進裝配效率，而被廣泛用于除燃油管之外的真空助力管、液壓離合管、冷卻管和清洗管等汽車管路中。

　　金發(fā)：長玻纖增強PP材料應用于發(fā)動機底護板和蓄電池托架

　　金發(fā)長玻纖增強PP材料憑借其優(yōu)異的機械性能被廣泛用于汽車結(jié)構(gòu)件等。金發(fā)PP-LGF30規(guī)格長玻纖增強聚丙烯材料于2009年應用于神龍發(fā)動機底護板，產(chǎn)品可以防止由于凹凸不平或路面雜物對發(fā)動機造成損壞。金發(fā)PP-LGF30材料具有優(yōu)異的強度、剛度和抗沖擊性能，完全滿足零件飛石沖擊實驗要求。相對于鈑金件/SMC可以減重30-50%，起到良好的輕量化效果，神龍體系多款開發(fā)車型采用該款材料。相對于LFT-D方案，注塑成型的發(fā)動機底護板具有零件尺寸控制精度高、設備投入低、生產(chǎn)效率高等優(yōu)勢，奔馳新車型底護板已采用金發(fā)PP-LGF30材料開發(fā)。

　　蓄電池托架長期承載電池載荷，在汽車行駛過程中由于發(fā)動機震動、路面起伏，該零件要求材料具備良好的剛度、強度、耐疲勞和耐蠕變性能。蓄電池托架由于位于發(fā)動機周邊，對材料的耐熱氧老化性能要求也很高。目前材料規(guī)格主要有PP-LGF30/40/50長玻纖增強聚丙烯材料，金發(fā)長玻纖材料于2012年已應用于沃爾沃蓄電池托架，之后在通用、吉利多款量產(chǎn)車型獲得應用，目前上汽、奇瑞和長城等OEM多個車型用到這款產(chǎn)品，可以防止由于凹凸不平或路面雜物對發(fā)動機造成損壞。

　　奧升德：泛達®H系列成為多種汽車應用場合的理想選擇

　　憑借優(yōu)異的熱阻系數(shù)與耐水解性能，奧升德的尼龍66樹脂與工程塑料產(chǎn)品組合能夠幫助原始設備制造商實現(xiàn)產(chǎn)品輕量化。泛達®H系列屬于玻璃填充型耐熱品級，可以有效避免引擎蓋下積攢熱量帶來損壞，而且具有耐化學品腐蝕性，從而使其成為機油管理、活性碳罐、進氣歧管以及汽缸蓋等多種汽車應用場合的理想選擇。今年的Chinaplas展會上，奧升德展示了面向汽車領域量身打造的多款尼龍66創(chuàng)新產(chǎn)品，其中包括：在汽車冷卻系統(tǒng)等苛刻應用環(huán)境，泛達®H系列能夠提供行業(yè)最佳的耐熱和耐水解老化性能；應用于對燃油效率要求較高的渦輪增壓發(fā)動機中，奧升德的泛達®H系列能夠有效防止機器在長期熱暴露后出現(xiàn)性能退化現(xiàn)象。

　　除此之外，還有不少的工程塑料廠家都已經(jīng)開發(fā)出發(fā)動機相關的應用，比如中廣核俊爾、鑫達、聚賽龍等廠家。除了最為常見的各種PA和玻纖增強PP材料，諸如PC、PPO、PBT等工程塑料也并不少見。可以預見的是，隨著汽車輕量化和發(fā)動機小型化趨勢的推進，會有越來越多的工程塑料和特種工程塑料代替金屬應用在汽車發(fā)動機及周邊。