走近车用工程塑料
汽车的轻量化意味着在确保汽车的强度以及安全性能的条件之下，要尽可能地让汽车的整备质量降低下来，这样就能提升汽车的动力性，还能减少燃料的消耗，并且降低排气的污染。工程塑料凸显优势，使得车用塑料进入快速发展期。本文分别介绍了以下几种塑料的性能特点、应用范围以及市场前景：尼龙（PA）、聚酯（PET）、聚甲醛（POM）、聚碳酸酯（PC）和聚苯醚（PPO）。上期内容包含尼龙和聚酯。
关键词：汽车轻量化；工程塑料；性能特点；应用范围；市场前景
汽车实现轻量化，即在确保汽车强度与安全性能的条件下，尽力降低汽车的整备质量。这样做能提升汽车的动力性，减少燃料的消耗，降低排气污染。经试验证实，汽车质量若降低一半，燃料消耗也会降低将近一半。当下，鉴于环保和节能的需求，汽车的轻量化已成为世界汽车发展的潮流。汽车轻量化使得塑材市场得以迅速放大，其中包括聚丙烯、聚氨酯、聚氯乙烯、热固性复合材料、ABS、尼龙和聚乙烯等。
聚酯（PET）
聚酯是由二元醇或多元醇与二元酸或多元酸缩聚所形成的。它是高分子化合物的总称。这类化合物包含聚酯树脂、聚酯纤维、聚酯酸胶等。聚酯属于高分子化合物，并且是石油化工的基础原材料。它是以精对苯二甲酸（PTA）和乙二醇（EG）为原料，经过酯化以及缩聚这两个工序而制成的。
聚酯 70%被用于纺织纤维切片，用来纺制各种规格的涤纶短纤维。它是供给涤纶纤维企业加工纤维及相关产品的原料。涤纶作为化纤中产量最大的品种，占据着化纤行业近 80%的市场份额，并且还用于轮胎帘子布等领域。所以，聚酯系列的市场变化和发展趋势是化纤行业关注的重点。
聚酯在包装业、电子电器、医疗卫生、建筑、汽车等领域有广泛应用。包装是聚酯最大的化纤应用市场，并且还是 PET 增长最快的领域。可以说聚酯切片是一个重要的中间产品，它连接着石化产品和多个行业的产品。
在汽车制造领域，PBT 被用于生产离合器踏板这一部件。PBT 在汽车制造业中与增强 PA、PC、POM 竞争激烈。PA 容易吸水，PC 的耐热性比不上 PBT。在汽车用途接管方面，因为 PBT 的抗吸水性比 PA 好，所以会逐渐替代 PA。在相对湿度较高且十分潮湿的情况下，由于潮湿容易导致塑性降低，电器节点处容易发生腐蚀，通常可以使用改性 PBT。PBT 在 80℃的温度下以及 90%的相对湿度环境中，能够保持正常使用状态，并且使用效果较为良好。
PBT 的加工性能较为良好，其绝缘性能也较好。PBT 的玻璃化温度较低，所以加工周期较短。PC/PBT 以及 PBT/ABS 等主要被用于汽车内饰件。另外，因为 PBT 对汽油和发动机油的耐受性良好，所以 PBT 也被用于汽车发动机系统配件材料的生产。
聚氨酯材料具有优越的物理性能，所以被广泛应用于消音海绵的生产，也被广泛应用于吸音海绵的生产，还被广泛应用于隔音海绵的生产。- 用于星级宾馆等行业与场所。
目前车辆的座椅多采用聚氨酯泡沫材料。聚氨酯隔音海绵技术在汽车内饰生产中被大量应用。中国汽车行业产销两旺。这将进一步推动聚氨酯隔音海绵需求的增长。车用聚氨酯隔音海绵成为聚氨酯海绵需求增长的亮点。
我国是聚酯生产方面的大国，其年产量超过 2000 万 t。这种聚酯主要被用于纺织行业，其中包括服用纤维以及工业长丝等。进入新世纪之后，纺织市场出现了供大于求的情况，并且国际原油价格持续上扬，这导致了聚酯行业的竞争变得激烈，产品纷纷竞相压价，从而使得一些聚酯切片生产企业和下游企业处于微利或者亏损的边缘。
在国外，聚酯的应用领域持续拓展。上世纪 90 年代后期，欧美一些企业开始生产高模量低收缩（HMLS）的聚酯工业丝，这种聚酯工业丝被当作子午线轮胎的重要骨架材料，能够部分替代钢丝，从而让子午线轮胎实现轻量化，并且更具备高速性、安全性以及乘坐舒适性。
在普通聚酯里加入纳米材料，会使聚酯的分子结构发生改变，让材料的性质得以“升华”。
一是热学性能优良，它的热结晶温度比常规 PET 要高出 40℃还多，这使得加工品的耐热温度得以提高；
二是结晶行为良好。与常规 PET 相比钢材 热学性能，其结晶度有很大提高，结晶速率也有很大提高，从而显示出更高的强度和模量。
一是用改性聚酯生产的工业丝制品的干热收缩率很低，能保持尺寸稳定性；二是用改性聚酯生产的织物制品的干热收缩率也很低，同样能保持尺寸稳定性；此外，用改性聚酯生产的这些制品还具有良好的气体阻隔性，并且有一定的阻燃效果和抗紫外线效果。
聚甲醛（POM）
聚甲醛树脂是结晶度很高的聚合物。它具备类似金属的硬度、强度以及刚性。聚甲醛是一种工程塑料，性能优良，在国外被称作“夺钢”“超钢”，还被称为聚氧亚甲基，英文缩写是 POM。通常情况下，由甲醛聚合得到的聚合物，聚合度不高，并且容易受热而解聚。聚甲醛是一种没有侧链、高密度且高结晶性的线性聚合物，有着优异的综合性能。
聚甲醛是一种材料，它表面光滑且有光泽，质地硬而致密。颜色为淡黄或白色，能在-40～100℃的温度范围内长期使用。它的耐磨性以及自润滑性比绝大多数工程塑料都要优越，同时还具备良好的耐油性能和耐过氧化物性能。然而，它很不耐酸，也不耐强碱，并且不耐月光紫外线的辐射。聚甲醛的拉伸强度达到 70MPa ，它的吸水性小，尺寸稳定，还带有光泽。这些性能都比尼龙的要好。聚甲醛是高度结晶的树脂，在热塑性树脂当中是最为坚韧的。它的抗热强度、弯曲强度以及耐疲劳性强度都比较高，耐磨性和电性能也很优良。经过稳定化处理之后钢材 热学性能，可以耐热到 230℃。多聚甲醛能够在 170 到 200℃的温度范围内进行加工，比如可以进行注射、挤出、吹塑等操作。
聚甲醛主要被用作工程塑料，可用于汽车、机械部件等方面。它在很宽的温度和湿度条件下，都具备很好的自润滑性，以及良好的耐疲劳性和低磨擦系数。所以，聚甲醛主要被用于定性要求较为严格的滑动和滚动机械部件上，像齿轮、凸轮、轴承、杠杆、滑轮、扣链轮和轴衬等。与金属和尼龙相比，聚甲醛的磨擦系数很低，是一种很好的轴承材料。
POM 以比其他许多工程塑料更低的成本，正在将一些传统上被金属占据的市场给替代掉。例如，它替代锌、黄铜、铝和钢来制作许多部件。自 POM 问世之后，它已经在电子电气、机械、仪表、日用轻工、汽车、建材、农业等领域得到了广泛应用。在很多新领域的应用方面，比如医疗技术、运动器械等，POM 也展现出了较好的增长态势。
汽车行业是 POM 潜在市场中规模最大的。POM 具有质轻的特点，加工成型较为简便，生产成本也较为低廉，并且材料性能与金属相近。改性 POM 的耐磨系数很低，同时刚性很强。它非常适合用来制造汽车用的汽车泵、汽化器部件、输油管、动力阀、万向节轴承、曲柄、把手、仪表板、汽车窗升降机装置以及电开关、安全带扣等。改性 POM 擅长制造轴套、齿轮、滑块等耐磨零件。这些耐磨零件对金属磨耗小，能减少润滑油用量，还能增强部件的使用寿命。所以它可以广泛替代铜、锌等金属来生产轴承、齿轮、拉杆等。POM 生产的汽车部件具有质轻、噪声低、成型装配简便的特点，因此在汽车制造业得到了越来越广泛的应用。
聚碳酸酯（PC）
聚碳酸酯（PC）是一种无异味、无臭味、无毒性且透明的无定形热塑性材料。它是分子链中含有碳酸酯基的高分子化合物的统称。这类高分子化合物包括脂肪族、脂环族、芳香族以及脂肪族 - 芳香族等聚碳酸酯。
可见光的透过率可达 90%左右。PC 还可与其它聚合物共混形成合金，性能可进一步改善。
聚碳酸酯 PC 具有无色透明的特点，具备耐热的特性，还能抗冲击，阻燃等级达到 BI 级，在普通使用温度范围内都展现出良好的机械性能。与性能相近的聚甲基丙烯酸甲酯相比较而言，聚碳酸酯的耐冲击性能较为出色，折射率较高，加工性能也较好，不过需要添加阻剂才能够符合 UL94 V - 0 级。然而，聚甲基丙烯酸甲酯相较于聚碳酸酯，价格相对较低，并且可以通过本体聚合的方法来生产大型的器件。聚碳酸酯的生产规模日益扩大，与此同时，聚碳酸酯与聚甲基丙烯酸甲酯之间的价格差异在逐渐缩小。
PC 在汽车领域有广泛的应用。其高透明性的特点使它成为车灯罩的主要生产材料。硅橡胶与 PC 能够被用作汽车保险杠。并且，PC 的另一个重要用途是以合金的形式充当汽车内饰材料。PC/ABS 外观良好，容易着色，在汽车内饰件如仪表板等方面被广泛使用。改性 PC 具备高机械性能以及良好的外观。在汽车领域，它主要被用于外装件和内装件。其中，用途最为广泛的是 PC/ABS 合金以及 PC/PBT 合金。
PC 的三大应用领域包含玻璃装配业、汽车工业以及电子、电器工业，此外还有工业机械零件、光盘、包装、计算机等办公室设备，以及医疗及保健、薄膜、休闲和防护器材等。PC 能够用作门窗玻璃，PC 层压板在银行、使馆、拘留所和公共场所的防护窗中被广泛应用，还用于飞机舱罩、照明设备、工业安全档板和防弹玻璃。PC 树脂用作阻流板。
PC 被应用于接线盒、插座、插头及套管等。PC 也可作为垫片，用于电视转换装置等。PC 是电话线路支架下通讯电缆的连接件。PC 能做电闸盒、电话总机、配电盘元件。PC 可作为继电器外壳。PC 可做低载荷零件，用于各种齿轮、蜗轮、轴套、导规。
聚苯醚（PPO）
聚苯醚 PPO 具有尺寸稳定性。
在宽温度范围和频率范围内，电性能良好。它不水解，成型收缩率较小。具有难燃且自熄的特性。但耐无机酸、碱，以及耐芳香烃、卤代烃、油类等性能较差，容易出现溶胀或应力开裂的情况。其主要缺点是熔融流动性差，加工成型较为困难。实际应用中，大部分为 MPPO（PPO 共混物或合金）。如果用 PS 对 PPO 进行改性，就能够大大改善加工性能，提升耐应力开裂性和冲击性能，同时降低成本，只是耐热性和光泽会略有降低。改性聚合物包含 PS（其中包括 HIPS）、PA、PTFE、PBT、PPS 以及各种弹性体，还有聚硅氧烷。PS 改性 PPO 有着较长的历史，其产品产量很大。MPPO 是用量最大的通用工程塑料合金品种。比较大的 MPPO 品种有 PPO/PS、PPO/PA/弹性体以及 PPO/PBT/弹性体合金。因为它们的熔体粘度大，所以加工温度较高。
改性聚苯醚 PPO 在汽车领域主要用于制造对耐热性有较高要求的零部件；用于制造对阻燃性有较高要求的零部件；用于制造对电性能有较高要求的零部件；用于制造对冲击性能有较高要求的零部件；用于制造对尺寸稳定性有较高要求的零部件；用于制造对机械强度有较高要求的零部件。此外，还用于制造一些薄壁的复杂硬质结构件，比如仪表盘骨架等。PPO/PS 合金可适用于潮湿环境、有负荷的情况，以及对电绝缘要求高且尺寸稳定性好的场合，能够用来制造汽车轮罩、前灯玻璃嵌槽、尾灯壳等零部件，同时也适宜制造连接盒、保险丝盒、断路开关外壳等汽车电气元件。PPO/PA 合金凭借其优良的力学性能、尺寸稳定性、耐油性、电绝缘性和抗冲击性。可用于制作汽车外部件，比如大型挡板、缓冲垫、后阻流板等。PPO/PBT 合金具备热变形温度高的特点，并且对水分的敏感度较小，所以是制造汽车外板的理想材料。GE 公司推出的热固性 PPO 具有高强、高韧性以及良好的电性能，吸湿量小，能够用作汽车阀罩、燃油箱导电板、变压器和风力发动机叶片等。PPO/PS 合金的加工性较为良好。它可以被用作流体加工部件。它也可以被用作汽车机罩下部件。它还可以被用作电子接插件。
PPO 和 MPPO 常用于电子电器等领域，包括汽车、家用电器、办公室设备和工业机械等方面。它们利用 MPPO 的耐热性等特性，用于制作汽车仪表板等部件，如散热器格子、扬声器格栅等；在电子电器工业上，广泛用于制造连接器等零部件，像线圈绕线轴、开关继电器等。家用电器中，有用于电视机、摄影机、录像带、录音机、空调机、加温器、电饭煲等的零部件。这些零部件可用于复印机、计算机系统、打印机、传真机等作为外装件和组件。此外，还可做水泵、鼓风机的外壳和零部件，以及无声齿轮、管道、阀体、外科手术器具、消毒器等医疗器具的零部件。大型吹塑成型能够制作汽车的大型部件，像阻流板和保险杠。低发泡成型适合制作具有高刚性、尺寸稳定性好、吸音性优良以及内部结构复杂的大型制品，例如各种机器的外壳、底座和内部支架。这种成型方式设计自由度大，能够使制品实现轻量化。
全文总结
汽车工业在发达国家中是工程塑料应用范围最广且使用量最大的工业门类，同时也是中国工程塑料最具发展潜力的领域之一。汽车塑料的用量与汽车生产技术水平相关，其用量是衡量汽车生产技术水平的标志之一。随着社会和科技不断发展，人们对汽车提出了更多要求，包括轻型、节能、美观、安全、环保等。塑料制品性能良好、价格低廉、加工工艺简单，所以在汽车工业中起着越来越重要的作用。在汽车工业领域，大量使用塑料制品来代替各种昂贵的有色金属和合金材料，这样做既提高了汽车造型的美观程度，又增加了设计的灵活性，同时降低了零部件加工、装配与维修的费用，并且还能够降低汽车的能耗。
当前，汽车工业领域开始大量使用塑料。塑料被用来代替各种有色金属和合金钢材。这是汽车工业提高汽车造型美观程度和设计灵活性的有效途径。这也是降低零部件加工、装配和维修费用的有效途径。车用塑料的使用已经成为衡量汽车工业发展水平的标志之一。世界上一些大型车商为适应节能和环保的要求，比如通用、福特、大众、丰田、本田、沃尔沃等，都拟定了开发塑料汽车的计划。
车用工程塑料在内饰外件以及结构功能件方面的应用越来越广泛，传统的金属材料和普通塑料将会逐渐被替代。随着汽车对安全、高速、节能、舒适、美观等方面的要求持续提高，对塑料件的要求也在不断提升，塑料的开发进程也会不断加快。
