本文結合具體車(chē)用塑料案例，分析了車(chē)用塑料在功能結構件、內外飾件的應用，并指出車(chē)用塑料距離多元化發(fā)展的目標還有一定距離，新材料新工藝將進(jìn)一步提升改進(jìn)汽車(chē)輕量化。
相比傳統鋼材，汽車(chē)塑料在輕量化、提升造型設計自由度、降低成本上優(yōu)勢明顯。在非關(guān)鍵結構件處使用塑料，既不用擔心提高塑料件強度的問(wèn)題，還能獲得以上提到的諸多優(yōu)勢。在現今環(huán)境和燃油問(wèn)題的迫使下，各車(chē)企開(kāi)始重視塑料件的使用。比如大眾率先全系采用集成了水箱、散熱器、風(fēng)扇的塑料水箱框架，雪佛蘭更是在上世紀50年代率先使用SMC材料用作車(chē)身覆蓋件。
在過(guò)去30年間，汽車(chē)的塑料用量己從20世紀60年代初的10kg左右上升到21世紀初的200kg量級。亞太地區是最大的汽車(chē)塑料市場(chǎng)，其表現也一直備受關(guān)注。目前中國各類(lèi)車(chē)型汽車(chē)使用塑料達到了每輛130~160kg，相比2010年（70kg）已經(jīng)有了顯著(zhù)提高，但與汽車(chē)強國，如德國（300kg）相比還有差距，這也說(shuō)明，亞太地區還有長(cháng)足的進(jìn)步空間。
塑料使用區域分類(lèi)
現今汽車(chē)塑料的應用主要分為：功能結構件、內飾件、外飾件三類(lèi)。針對不同類(lèi)別，塑料件的特性和使用功效各有不同。
功能結構件中，塑料能提高耐腐蝕度、耐磨度、表面光滑度和減重效果。比如采用改性塑料并通過(guò)AIM工藝制備的發(fā)動(dòng)機進(jìn)氣歧管，相比傳統的鑄鐵、鋁件有很多優(yōu)點(diǎn)，如與鑄鐵和鋁相比，重量減少40%；內壁光滑，有利于提高進(jìn)氣充量；以及良好的抗化學(xué)性，有效提高其使用壽命。
除了鋁，復合材料也是常用的車(chē)用結構件輕量化配方。寶馬公司曾在微型底盤(pán)汽車(chē)的前端部件系統中，使用比例近30%的玻璃纖維增強PP材料，除降低成本外還可減少近30%的部件質(zhì)量。
在外飾件上，塑料可減輕車(chē)重、降低維護成本并提高車(chē)身造型的自由度，一體成型的塑料尾門(mén)一度成為熱潮，比如1982款雪鐵龍BX，就在尾門(mén)上使用了BMC（不飽和聚酯團狀模塑料）材料，此后如1996款沃爾沃V70、2002款梅甘娜II、2007年馬款自達5、2011年標致508的旅行版、2014款DS6等都有使用塑料尾門(mén)。
在內飾件上，塑料則能降低成本，提高環(huán)保、舒適性和安全作用。由于塑料良好的包容性，部分品牌車(chē)門(mén)還會(huì )采用天然纖維和PP熱壓制作，有效減輕車(chē)門(mén)重量、降低成本和隔音能力。另外纖維還能大大提高門(mén)內板強度，并在激烈碰撞中通過(guò)材的自行粉碎吸能，保護車(chē)內乘員安全。
塑料在內飾上的作用不限于此，比如優(yōu)秀的座椅離不開(kāi)舒適性，現今汽車(chē)彈性減震部分大都使用軟質(zhì)PU模塑泡沫塑料?？紤]到塑料易成型的特點(diǎn)，利用得當還能增大車(chē)內空間，這直接促成了車(chē)門(mén)內板與扶手一體化設計的流行。
就汽車(chē)塑料使用率看，乘用車(chē)中的塑料部件占車(chē)身總重量的比例平均在8%~12%，但應用于外飾件的比例僅占車(chē)身總重的1%~2%，內飾件占比最高，大約在5~8%。所以大趨勢上，外飾件和功能結構件的塑料化將成為下一步重點(diǎn)發(fā)展方向。
比如采用旋塑工藝的全塑車(chē)身結構，能夠減重近60%的車(chē)身重量，這是傳統材料和工藝不能企及的高度，不過(guò)由于強度不足，現今全塑車(chē)身主要被使用在低速電動(dòng)車(chē)領(lǐng)域。
常用車(chē)用塑料
除使用區域分類(lèi)外，常用塑料的功能及應用也是不可忽視的。以下從材料屬性上列舉了現今汽車(chē)常用塑料的使用部位及其特點(diǎn)。
1）聚丙烯（PP）
由丙烯單體制成的飽和加成聚合物，堅固耐用，對許多化學(xué)溶劑、堿和酸具有異常耐受性。
應用：汽車(chē)保險杠、電纜絕緣、氣罐、地毯纖維。
2）聚氨酯（PUR）
物理性能優(yōu)秀，包括韌性，柔韌性和耐磨損性和耐溫性。比如其高承載能力以及出色的抗天氣、臭氧、輻射、油、汽油和大多數溶劑的能力就是汽車(chē)急需的。
應用：柔性泡沫座椅、座墊、輪胎、汽車(chē)懸架襯套。
3）聚氯乙烯（PVC）
良好的柔韌性、阻燃性、熱穩定性，高光澤度、易成型。
應用：汽車(chē)儀表板，電纜護套，車(chē)門(mén)。
4）ABS
光澤度高、不透水，低溫彈性良好。包容度強，可以進(jìn)行各種改進(jìn)以改善耐沖擊性、韌性和耐熱性。
應用：汽車(chē)車(chē)身部件，儀表盤(pán)，車(chē)輪罩。
5）聚酰胺（PA，尼龍6/6，尼龍6）
尼龍6/6是一種通用的尼龍，可以模制和擠出。有機械性能良好、耐磨、成本低。
應用：齒輪，襯套，凸輪，軸承，耐候涂層。
6）聚苯乙烯（PS）
熱性能良好、防水防潮、質(zhì)輕硬度高、價(jià)格低廉且易加工成型。
應用：設備外殼，按鈕。
7）POM（聚甲醛）
POM具有優(yōu)異的剛度和屈服強度（這些性能在低溫下也很穩定）。
應用：內飾和外飾，燃油系統，小型齒輪。
8）聚碳酸酯（PC）
具有優(yōu)異的耐候，蠕變，沖擊，光學(xué)，電學(xué)和熱學(xué)性能。
應用：保險杠，前照燈鏡頭。
9）丙烯酸（PMMA）
迄今為止合成透明材料中質(zhì)地最優(yōu)異，價(jià)格又比較適宜的品種，透明度優(yōu)良，有突出的耐老化性，工藝精美、全字體呈鏡面效果、底座無(wú)褶皺。
應用：顯示器熒幕、信號燈設備、儀表盤(pán)等。
10）PBT（聚對苯二甲酸丁二醇酯）
熱塑性PBT被用作電氣和電子行業(yè)的絕緣體，可以在140℃下長(cháng)期工作。另還有著(zhù)高韌性、耐疲勞，摩擦系數低等優(yōu)點(diǎn)。
應用：煙灰缸、門(mén)鎖系統、車(chē)鏡、門(mén)把手、車(chē)燈框、雨刷柄、保險絲盒、連接器、點(diǎn)火系統、車(chē)燈插座等。
11）聚對苯二甲酸乙二醇酯（PET）
熱變形溫度和長(cháng)期使用溫度在熱塑性通用工程塑料中最高。機械性能與熱固性塑料相近，耐蠕變及疲勞性高、表面硬度高。
應用：雨刮臂和齒輪箱、大燈固定器、發(fā)火線(xiàn)圈、發(fā)動(dòng)機蓋、連接器外殼。
12）ASA（丙烯腈苯乙烯丙烯酸酯）
具有很高的韌性和剛性，具有出色的耐候性，良好的耐化學(xué)性、熱穩定性及高光澤度。
應用：保險杠、后視鏡外殼、散熱格柵。
未來(lái)汽車(chē)零部件塑料化趨勢
就現今汽車(chē)塑料使用來(lái)說(shuō)，還遠沒(méi)到飽和的程度。比如僅塑料保險杠就占到了約42%汽車(chē)塑料總用量，而塑料前端框架的使用也是近些年才流行起來(lái)，國內至今甚至都沒(méi)有建立相關(guān)檢測標準，由此可見(jiàn)多元化發(fā)展的目標還遠沒(méi)實(shí)現。
而在材料類(lèi)別層面，聚丙烯（32％），聚氨酯（17％）和聚氯乙烯（16％）占汽車(chē)總高性能塑料的約66％，新型車(chē)用塑料的使用還有進(jìn)一步提升空間。
由于碳纖維材料成本居高不下，目前汽車(chē)塑料的市場(chǎng)機遇就落到聚甲基丙烯酸甲酯、長(cháng)玻纖增強聚丙烯材料、熱塑性復合材料、生態(tài)塑料或生物塑料等新材料上。
受篇幅限制，這里重點(diǎn)討論下長(cháng)玻纖增強聚丙烯材料和生態(tài)塑料或生物塑料的應用。
長(cháng)玻纖增強聚丙烯材料可應用于儀表板，門(mén)模塊，前端模塊，尾門(mén)以及需要平衡尺寸穩定性，耐熱性和重量?jì)?yōu)化的其他內部和半結構應用。比如早在2016年10月盛禧奧推出的ENLITETM LGF 1851，作為全球首創(chuàng )的長(cháng)玻纖增強聚丙烯，其長(cháng)玻纖含量達85％，相比傳統含20%或30％的PP-LGF，此產(chǎn)品能降低約10％的成本。
不僅盛禧奧，包括博祿、塞拉尼斯、沙特基礎工業(yè)公司（SABIC）等知名品牌都對此進(jìn)行過(guò)深入研究，并投入實(shí)際使用，比如沙特基礎工業(yè)公司（SABIC）推出的長(cháng)玻纖增強PP，就被使用在奇瑞汽車(chē)公司最新推出的eQ1電動(dòng)汽車(chē)尾門(mén)板上，并使其順利實(shí)現了內部結構重量降低40%的目標。
眾所周知，生態(tài)塑料或生物塑料是過(guò)去十年發(fā)展最快的材料行業(yè)之一，比如第四代馬自達MX-5Miata（2015）的小型內飾上就使用了自家開(kāi)發(fā)的生物材料，隨后CX-9等重磅車(chē)型中也開(kāi)始跟進(jìn)使用。
看好生物材料的不僅馬自達一家，比如早在2016年年中，福特汽車(chē)公司就順利成為全球首個(gè)以二氧化碳為原料，開(kāi)發(fā)配方并測試新型發(fā)泡材料與塑料部件的汽車(chē)制造商。研究人員預計未來(lái)五年內這些新型生物材料將被正式用于福特汽車(chē)量產(chǎn)車(chē)型上。根據BCC調查公司研究報導預測，這類(lèi)品將在2020年將達610萬(wàn)噸左右的規模。
新材料新工藝
除開(kāi)材料層面，生產(chǎn)方面，塑料件的模塊化將會(huì )是未來(lái)的重要發(fā)展方向。傳統前端模塊采用近20個(gè)鋼板沖壓件焊接而成，為此需要開(kāi)發(fā)超過(guò)50套以上的模具，而選用長(cháng)玻纖增強熱塑性聚丙烯制作前端模塊，應用模壓成形技術(shù)可以將20多個(gè)沖壓件進(jìn)行有效地組合集成化，只需開(kāi)發(fā)一套模具，就可完成整個(gè)產(chǎn)品的一次性成形。既實(shí)現減重的目標，還能降低工藝復雜性和成本。
當前來(lái)說(shuō)，塑料件的模塊化重心主要集中在前端模塊、車(chē)門(mén)模塊上，然而包括儀表板、前保險杠總成、后保險杠總成、座椅、底盤(pán)零件和動(dòng)力總成模塊等仍有進(jìn)一步探索的空間。比如多數車(chē)型儀表板骨架仍采用鋼制材質(zhì)，但一些豪華車(chē)型已經(jīng)開(kāi)始使用模塊化的塑料儀表板骨架了。
以寶馬2017 MINI Countryman為例，其儀表板骨架通過(guò)采用長(cháng)玻纖塑料制成，相比傳統材料減重20%。寶馬也通過(guò)此項突破，獲得了美國塑料工程師協(xié)會(huì )（SPE）主辦的第47屆汽車(chē)年度車(chē)身內飾類(lèi)別創(chuàng )新大獎。
模塊化帶來(lái)的是生產(chǎn)方式的精益化，塑料結構優(yōu)化則是錦上添花。比如保險杠的薄壁化開(kāi)發(fā)上，相比常規3.0mm壁厚設計，此前吉利采用的2.5mm壁厚設計（pp材料），能使得單件減重20~15%。
顯然薄壁化能夠進(jìn)一步降低成品重量，提高輕量化效果，但薄壁化容易引起翹曲變形，還會(huì )有脫模困難的問(wèn)題。因此除了需要提升工藝水準外，材料特性的提升也很重要。改性塑料作為最重要的汽車(chē)輕質(zhì)材料，將會(huì )在此領(lǐng)域起到重要作用。
國內改性塑料行業(yè)起步較晚，與國際化工巨頭相比，在技術(shù)、規模、產(chǎn)業(yè)鏈上不具備優(yōu)勢。目前，雖然我國有上千家企業(yè)從事改性塑料生產(chǎn)，但規模企業(yè)（產(chǎn)能超過(guò)3000噸）只有70余家，情勢并不容樂(lè )觀(guān)。
結語(yǔ)
按照中國汽車(chē)工業(yè)發(fā)展規劃，到2020年國內汽車(chē)產(chǎn)量將達到3000萬(wàn)輛以上，2025年將超過(guò)3000萬(wàn)輛。汽車(chē)容量的巨大增長(cháng)離不開(kāi)車(chē)用材料的進(jìn)步，就現今發(fā)展看，國內汽車(chē)塑料的使用量和開(kāi)發(fā)質(zhì)量還有待進(jìn)一步提升。
為了順應人們對汽車(chē)安全、環(huán)保等要求，未來(lái)汽車(chē)塑料在功能結構件、內飾件、外飾件上還有進(jìn)步一深挖的空間。比如開(kāi)發(fā)結構件、外裝件用的增強塑料、工程塑料、高性能復合材料，提升內飾材料的環(huán)保性，降低VOC等。而在生產(chǎn)工藝上，模塊化和薄壁化能夠強化塑料件的優(yōu)勢，進(jìn)一步提升汽車(chē)輕量化進(jìn)程。
雖然塑料件在強度和質(zhì)感上還有所欠缺，但在新工藝的加持下，它仍有進(jìn)一步上升的空間。特別是當汽車(chē)主動(dòng)安全技術(shù)的提升，塑料件碰撞安全低的隱患也將得到緩解。而隨著(zhù)新能源市場(chǎng)的蓬勃發(fā)展，對進(jìn)一步高續航里程成為了塑料制品使用率增長(cháng)的刺激點(diǎn)。
來(lái)源：CPRJ 中國塑料橡膠
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