塑料汽车的面世引起了国内塑化企业的强烈关注,“这个3D塑料汽车将‘纳米塑料替代金属材料’的理念直观地呈现在所有人面前,展现了塑料行业广阔的发展空间。”广东三凯新材料股份有限公司(以下简称“三凯”)董事长欧阳伟表示。
三凯董事长欧阳伟
三凯作为在业内创新性将纳米改性塑料成熟应用于汽车、机器人、航空、航天等诸多领域的知名企业,为塑化企业提供了良性参考,也引领了“纳米塑料替代金属材料”的发展方向。
助力汽车轻量化 低成本化
塑料在汽车工业中的应用始于20世纪50年代,已经有60多年的历史。随着汽车向轻量、节能方向发展,对材料提出了更高的要求。由于1kg塑料可以替代 2-3kg金属等更重的材料,而汽车自重每下降10%,油耗可以降低6%-8%。所以增加改性塑料在汽车中的用量可以降低整车成本、重量,并达到节能效果。
“拿汽车发动机来说,传统的齿轮都使用的是钛合金,镁合金,铝合金之类的。这不仅贵,摩擦大,噪声大,而且笨重,增加油耗,不环保。”欧阳伟说道。
为减轻汽车自重,采用纳米改性高性能塑料配件替代笨重的金属部件已经成为发展主流。普通塑料制品模量和耐热性较低,抗冲强度差,因而难以直接用于汽车发动机及重要配件。但如果在塑料树脂中添加一定比例的纳米材料,对树脂进行改性,所制得的产品耐高温性、抗老化性和抗冲强度均可明显增强。比如,轿车中使用的经添加纳米材料改性的PP,其耐高温性可由80℃提高到150℃,并可保证在高温下750-1000小时不老化、不龟裂。
三凯用纳米塑料替代这些金属,不仅很好地规避了金属材料应用在汽车零部件当中的“热胀冷缩”、“金属疲劳”问题,还创新性地将纳米技术融合进塑料材料,打造差异化技术竞争力。
据三凯技术研发人员介绍,纳米塑料可以改变传统塑料的功能特性,呈现出优异的物理性能:硬度高,耐热性强,比重更小。这才让增强增韧塑料可以代替金属材料,因此解决了以塑代钢的首要问题:硬度。
同时,由于纳米粒子尺寸小于可见光的波长,纳米塑料可以显示出良好的透明度和较高的光泽度,这样的纳米塑料在汽车上将有广泛的用途。经过纳米技术处理的部分材料耐磨性更是黄铜的27倍,钢铁的7倍。这大大增强了汽车零部件的耐磨性。
欧阳伟认为,功能性好的纳米塑料零部件能够提高生产能力5-10倍,同时降低生产成本。由于三凯纳米塑料比重小,重量轻,因此广泛用于汽车发动机和重要部件上可以大幅度减轻汽车重量,达到节省燃料的目的。仅塑料模具一项可以节约的费用就相当可观:塑料模具的使用寿命是铝合金模具使用寿命的10倍,而成本却比金属降低了30%。而且,越来越严格的汽车尾气排放标准也要求汽车的重量越来越轻,越来越多地用塑料零部件来替代金属零部件。
