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聚氨酯在汽车行业领域的发展及使用

日期:2011-8-20    浏览率:1277

  石化行业“十二五规划”草案显示,到2015年,我国化工新材料及配套的助剂、加工机械和模具制造等将形成2600亿产值的体系,届时化工新材料满足率争取达65%。
  “十二五规划”期间,工程塑料、可降解类产品、有机硅、有机氟、高分子材料和特种碳纤维以及聚氨酯将得到发展。
  近日发布的《国务院关于加快培育和发展战略性新兴产业的决定》提及的重点领域里亦把新材料产业作为专门一项,而其中涉及到化工新材料的部分是强调了要提升碳纤维、芳纶、超高分子量聚乙烯纤维等高性能纤维及其复合材料发展水平。
  国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉表示,中国聚氨酯工业经过近些年的发展,包括从基本原料到制品和机械设备,已具有相当的规模。近十年来,虽然中国聚氨酯的年均增长率为GDP的两倍,但中国人均聚氨酯的消费量仍未达到世界平均水平。按人均GDP发展和聚氨酯增长率推算,中国聚氨酯产业仍处于快速增长时期。未来中国聚氨酯工业的发展将主要受五大方面的拉动,即人口总量、汽车工业、建筑节能、环保要求的提高以及休闲娱乐业。
  石化行业“十二五规划”明确提出,聚氨酯方面,原料MDI、TDI、PTMEG的国内产业规模将有较大发展空间,聚氨酯建筑保温板市场需求增加。预计“十二五规划”期间聚氨酯及上游原料产品仍将有较大的发展空间。
  近期,美国固特异轮胎橡胶公司和艾美莱轮胎公司合作,共同研发聚氨酯汽车轮胎。聚氨酯材料的浇注工艺,比橡胶轮胎均匀性更好,且不会出现胎面剥离现象。但由于聚氨酯材料熔点较低,所以很少用于制造高速轮胎。但艾美莱公司所研制出一种特殊的聚氨酯材料,克服了不耐热的缺点。这种材料由多元醇、二苯甲烷二异氰酸酯等成分组成。艾美莱公司已为这种材料申请了专利,特别用来制作轮胎。另外,美国本田汽车有限公司(AmericanHondaMotor)为新的本田运动型汽车开发了新型的涂覆聚氨酯的热塑性聚烯烃汽车底板,具有耐磨、耐撕裂的特点,得到广大用户喜爱。国内而言,江苏省化工研究院所研制的一体化注塑泡绵具有耐用性强、不易变形等特点,成为众多汽车生产商的合作对象。各种添加剂、助剂的改性技术也有很大的发展空间与需求。
  目前,各大聚氨酯研究所都瞅准市场发展迅速的汽车行业,拓展相关聚氨酯产品应用领域。聚氨酯产品凭借自身耐磨性好,聚氨酯均匀性好等优势,也成为许多汽车材料工程开发商所重视。据国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉介绍,目前聚氨酯在汽车塑料中的用量为20%,车用泡绵则达60%。随着汽车工业的发展,聚氨酯的新用途自然会随之与日俱增。
  当今,塑料合成树脂与合成橡胶、合成纤维三大类合成高分子材料已与钢铁、木材、水泥一起构成现代社会中的四大基础材料,是支撑现代高科技发展的重要新型材料之一,是信息、能源、工业、农业、交通运输乃至航空航天和海洋开发等国民经济各重要领域都不可缺少的生产资料,成为人类生存和发展离不开的消费资料。一般聚氨酯的应用领域有:坐垫、头枕、隔音、仪表盘、遮阳板、门板、顶棚衬里等内饰件以及保险杠、阻留板等外构件。且聚氨酯领域在汽车中的应用还有不少新运用。
  国际模具及五金塑胶产业供应商协会负责人罗百辉表示,我国的塑料工业是以塑料加工为核心的塑料合成树脂、助剂及添加剂和塑料加工机械与模具为一整体的“朝阳工业”。产业规模在不断扩大,产品产量逐年增加,主要经济技术指标大幅度递增,全行业不断发展壮大,正沿着为实现塑料工业由大国到强国的可持续发展之路迈进。
  塑料制品行业发展概况
  塑料是现代经济发展别是在汽车上的应用可实现“减量化、再利用、资源化”的重要材料,其加工成型是无污染排放、低消耗、高效率的过程,绝大部分塑料使用后能够被回收再利用,是典型的资源节约型环境友好材料。罗百辉表示,塑料加工行业随着我国经济持续稳定快速发展保持高速增长,发展潜力很大。在国家推动节能减排和循环经济发展政策、经济和技术创新、社会主义新农村建设速度发展加快、城市化进程不断推进人们生活水平大幅提高、促使国内消费上升等积极因素都进一步推动了塑料行业的大发展。
  2011年是我国“十二五”规划元年,塑料加工业积极挖掘内潜、开拓国际市场。当前,塑料制品需求仍保持增长态势,在塑料建材领域尤其有不弱于前几年的增长势头,即使全球金融危机形势下仍保持大幅增长。
  1、汽车用塑料的可持续发展
  汽车用塑料的可持续发展可体现在以下四个方面:节能减排(汽车轻量化、塑料化)、绿色环保、防火安全、可再生利用。
  2、塑料在汽车上应用快速增长
  目前,汽车用塑料占塑料总消费量的8-10%。工业发达国家的汽车平均塑料用量从上世纪90年代的100-130kg上升到2004年的152kg(占车重的8.3%)、2006年的174kg(占车重的9.1%)。欧洲汽车塑料使用量:10~14%,平均汽车塑料在100-220Kg/辆。高油价驱使采用更多的塑料,降低车身重量,燃油效率更高。
  从现代汽车使用的塑料品种已经涵盖了PP、PVC、ABS、PA、PC、PE、热固性复合材料等几乎所有领域,对树脂市场需求旺盛,对PVB的需求量约占其总需求量的85%以上。
  汽车用塑料最大的品种——PP,每年以2.2-2.8%的速度快速增长,预计到2020年发达国家的汽车平均用量将达到500kg/辆以上。目前国内汽车用塑料PP用量占40%左右,其他依次为PU、ABS、PVC、PE。
  PP的消耗量在40-80kg/辆:如大众VW帕萨特2005,车身重量1429kg,其中钢52%,铝13%,液体4%,玻璃2%,塑料14%。其中聚丙烯使用量73KG、聚氨酯27KG、尼龙25KG、聚乙烯16KG、ABS15KG。
  又如标致2005款,车身总重1210KG,其中钢60%,铝7%,铸铁6%,液体4%,玻璃3%,塑料13%。其中聚丙烯使用量77KG、聚氨酯19KG、尼龙18KG、PET/PBT合金13KG、聚乙烯8KG。
  3、汽车用塑料节能环保效果显着
  近年来汽车轻量化已成为汽车材料发展的主要方向,节能与环保成为汽车工业发展的两大课题,而塑料及其复合材料、合金是能加快汽车工业实现此目标的理想材料;采用塑料制造汽车部件的最大好处是减轻了汽车重量,降低了成本和工序,提高了汽车某些性能。
  汽车塑料部件代替昂贵有色金属及合金材料部件,不仅减轻车重,降低油耗和碳氢化合物排放,还可提高动力,适应恶劣环境,增加安全性,而且塑料可回收,从而节省了制造过程中的资源消耗,最终使汽车在安全和成本两方面获得更多突破。
  塑料在汽车上应用也为汽车外观设计更加人性化、多样化及内饰的手感舒适性、美观性提供便利,降低部件加工、装配与维修费用。可以看出,汽车部件塑料化是当今国际汽车制造业的一大发展趋势。
  据报道:发达国家如日本、美国、德国每辆车塑料用量在150kg左右,平均占汽车总重的10-15%;汽车的自身重量每减少1%,可节油1%;汽车运动部件每减轻1%,可节油2%。这就使得塑料材料成为汽车轻量化的首选用材。
  据美国统计数据,汽车每减轻125kg重量,1升汽油可多跑1公里路程,按全美行使汽车总量估算,一年因此节约汽油折合原油300万吨;而采用塑料部件可减轻零部件约40%的质量,节约了材料,进而减少能源消耗;一辆汽车的重量每减少10%,一加仑汽油所行驶的里程就增加5%。同样,由欧洲塑料制造商协会发布的一项研究也表明,按照15年的使用寿命,与使用传统的金属和/或玻璃部件的汽车相比,一辆总重量的7.5%由塑料构成、总里程为150000公里的汽车在其使用过程中可节省大约1000公升的燃料。这样,按照欧洲通常的燃料价格,每辆汽车就可节省1250美元(按平均每公升汽油1.25美元的价格计算)。按以上方式计算,中国仅2006年一年就节省燃油35亿元多,相当于节省燃油541.2万吨。
  4、汽车用塑料件要确保产品质量
  目前国家标准GB8410《汽车内饰材料的燃烧特性》规定,内饰材料的燃烧速度应不大于100mm/min。汽车用塑料生产企业应严格按标准组织生产,产品要经过严格检验合格后出厂销售。对于一般的全塑料件而言,不论是PP、PE、ABS,还是PA、PC等工程塑料均可满足该技术规范,不存在技术难度。我们必须清醒地认识到,目前塑料加工企业在生产汽车配件方面还存在诸多问题,如:盲目投资、产品雷同、无序竞争等,汽车配件的产品质量尚存在一定问题,给安全行驶代理隐患。在今后汽车用塑料配件生产发展中必须每道工序把好质量关,达到国家相关标准要求,才能使其走向健康发展的快车道。
  5、汽车用塑料件绝大部分能再生利用
  塑料再生行业为农村经济增长、为农村富余劳动力就业、增加收入提供了渠道,为资源再生利用、环境保护事业发展做出了巨大贡献,是环保产业和循环经济的重要组成部分。
  塑料回收利用在国民经济中的地位和作用:一是缓减资源短缺的有效途径;二是替代其他材料优先选择;三是发展循环经济,保护环境的重要内容;四是利国利民的环保型朝阳产业,应用及发展潜力很大。五是再生资源回收利用是发展循环经济的必然选择,其战略目标是建立环境友好型经济和资源节约型社会。
  6、近期汽车塑料配件发展对策
  在十二五期间,要着力在下述几个方面加大投入,以使行业可持续发展。
  (1)加强自主创新,提高产品质量,增强汽配产品的核心竞争力;(2)在国家建设节约环保型社会的方针指引下,节能降耗,降低成本是汽配塑料行业发展方向;(3)加强塑料废弃物的回收利用,走循环经济和可持续发展之路;同时还要加大降解塑料的研发力度,尽早将其工业化。
  中国汽车工业作为国民经济的重要的支柱产业之一,塑料在汽车配件的生产上从塑料原、辅材料的生产、加工装备与技术的整体水平、塑料制品的研制开发及应用的深度和广度都已步入世界先进大国行列,进入二十一世纪以来取得了令世人瞩目的成就,实现了历史性的跨越,尤其是汽车工业规划出台后需要大量的高质量的塑料汽配件,汽车塑料发展前景看好。