張友根

（寧波海達(dá)塑料機(jī)械有限公司，浙江 寧波 315200）

基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車塑料工程綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的分析研究

張友根

（寧波海達(dá)塑料機(jī)械有限公司，浙江 寧波 315200）

汽車塑化已有傳統(tǒng)的輕量化的“舊常態(tài)”理念拓展到全方位綠色化的“新常態(tài)”的科學(xué)發(fā)展觀。綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)構(gòu)建汽車塑料工程永恒發(fā)展的“新常態(tài)”。提出了基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車塑料工程綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的范疇和內(nèi)涵，研究了汽車的熱塑性塑料、生物基塑料、彈性體塑料、纖維復(fù)合材料塑料等四個(gè)方面塑料工程及廢舊塑料回收利用的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，提出了建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟實(shí)現(xiàn)全套解決方案綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的科學(xué)發(fā)展觀，指出基于新常態(tài)戰(zhàn)略的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)是“以塑代鋼”“舊常態(tài)”走向“以塑勝鋼”“新常態(tài)”，實(shí)現(xiàn)汽車“強(qiáng)國(guó)夢(mèng)”的發(fā)展道路。

汽車；新常態(tài)；綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)；分析研究

汽車塑化已有傳統(tǒng)的輕量化的“舊常態(tài)”理念拓展到全方位綠色化的“新常態(tài)”的科學(xué)發(fā)展觀，綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)汽車第三次工業(yè)革命中扮演愈來愈重要的角色，形成新的競(jìng)爭(zhēng)力和經(jīng)濟(jì)活力增長(zhǎng)點(diǎn)的“紅利”。近年來，國(guó)內(nèi)汽車塑料工程發(fā)展取得了較為明顯的成效，但受經(jīng)濟(jì)發(fā)展水平、經(jīng)濟(jì)發(fā)展慣性等因素的制約，塑料成型技術(shù)及工藝、塑料制品的質(zhì)量控制、原材料的優(yōu)選和先進(jìn)裝備等汽車塑料工程產(chǎn)業(yè)鏈的各個(gè)環(huán)節(jié)明顯滯后于歐美等汽車工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，作為衡量汽車技術(shù)水平的主要標(biāo)志之一的汽車塑化率較大幅度低于國(guó)際同行，汽車“新常態(tài)”發(fā)展所面臨最嚴(yán)重的四大綠色瓶頸：生態(tài)環(huán)境保護(hù)、清潔高效能源、安全健康防護(hù)、循環(huán)經(jīng)濟(jì)拓展。本文提出了基于“新常態(tài)”戰(zhàn)略的汽車工程綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的范疇和內(nèi)涵，研究了汽車的熱塑性塑料、生物基塑料、彈性體塑料、纖維復(fù)合材料塑料等四個(gè)方面塑料工程及廢舊塑料回收利用的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，提出了建立產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟實(shí)現(xiàn)全套解決方案綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的科學(xué)發(fā)展觀，指出基于新常態(tài)戰(zhàn)略的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)是“以塑代鋼”“舊常態(tài)”走向“以塑勝鋼”“新常態(tài)”，實(shí)現(xiàn)汽車“強(qiáng)國(guó)夢(mèng)”的發(fā)展道路。

1 基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車工程綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的范疇和內(nèi)涵

基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車工程綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)是實(shí)現(xiàn)一種最佳的生態(tài)系統(tǒng)以支持生態(tài)的完整性、使人類的生存環(huán)境得以持續(xù)的生態(tài)環(huán)境保護(hù)的可持續(xù)發(fā)展的理念。

基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車工程綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)整合生態(tài)環(huán)境保護(hù)原則與科學(xué)的有效的現(xiàn)代科學(xué)技術(shù)集成，在制品設(shè)計(jì)、原料、設(shè)備、成型工藝、物流、后處理、回收利用等生命周期的各個(gè)環(huán)節(jié)，貫穿節(jié)約能源，提高能效，減少污染、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、生態(tài)環(huán)保、降低資源消耗等綠色理念，預(yù)先防止對(duì)生態(tài)、環(huán)境、能耗、資源、清潔等產(chǎn)生負(fù)作用，作在線無縫結(jié)合的全套解決方案，實(shí)現(xiàn)塑料工程與人、自然環(huán)境、社會(huì)環(huán)境的和諧關(guān)系，引領(lǐng)汽車可持續(xù)發(fā)展。

1.1 汽車新常態(tài)綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的主要范疇

隨著社會(huì)及科技的發(fā)展，人們對(duì)汽車綠色化提出了更高的要求：輕型、節(jié)能、美觀、安全、環(huán)保等。我國(guó)汽車業(yè)的進(jìn)入穩(wěn)定增長(zhǎng)的“新常態(tài)”，汽車塑料工程進(jìn)入創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)發(fā)展“新常態(tài)”。國(guó)內(nèi)汽車塑料工程要在汽車行業(yè)占一席之地，就必須提高綠色創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的競(jìng)爭(zhēng)能力。

國(guó)內(nèi)綠色汽車技術(shù)開發(fā)研究工作主要體現(xiàn)在能源和代用燃料方面，以達(dá)到汽車在使用過程中減少對(duì)環(huán)境的污染，而全面系統(tǒng)地研究開發(fā)綠色汽車的基礎(chǔ)理論和新技術(shù)工作不多。要使汽車真正成為綠色汽車，必須對(duì)汽車全面而系統(tǒng)地進(jìn)行綠色化技術(shù)的開發(fā)和研究的創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)，并實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)化，才是汽車工業(yè)可持續(xù)發(fā)展的“新常態(tài)”戰(zhàn)略。

汽車塑料工程的新常態(tài)綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的主要范疇：

循環(huán)經(jīng)濟(jì)、低碳經(jīng)濟(jì)、生態(tài)經(jīng)濟(jì)、環(huán)境經(jīng)濟(jì)、能源經(jīng)濟(jì)。

1.2 汽車新常態(tài)綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的主要內(nèi)涵

以科學(xué)發(fā)展觀為指導(dǎo)，以生態(tài)文明為統(tǒng)領(lǐng)，以生態(tài)建設(shè)和環(huán)境保護(hù)為原則，持續(xù)發(fā)展綠色汽車工業(yè)。

汽車新常態(tài)綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的主要內(nèi)涵：

（1）新常態(tài)生態(tài)環(huán)境保護(hù)化

生態(tài)環(huán)境保護(hù)優(yōu)先策略。塑料工程從原材料、成型加工、直至廢棄物再生利用的整個(gè)制造工程中，直至最終處理的生命周期全過程，運(yùn)用整體預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略，均不應(yīng)對(duì)環(huán)境產(chǎn)生污染和對(duì)生態(tài)環(huán)境的破壞，潔凈人類生存環(huán)境的健康化，以期增加生態(tài)效率并降低人類和環(huán)境的風(fēng)險(xiǎn)。汽車塑料外飾件、外露件在生命周期內(nèi)不得釋放有損生態(tài)環(huán)境的有害物質(zhì)。

（2）新常態(tài)清潔健康化

汽車塑料化進(jìn)程中“汽車有毒”已是不容忽視的清潔健康化問題。據(jù)Autonews來自底特律的報(bào)道稱，美國(guó)非營(yíng)利組織生態(tài)學(xué)中心（The Ecology Center）發(fā)布“2012年消費(fèi)者導(dǎo)購(gòu)指南”報(bào)告，對(duì)11類汽車內(nèi)飾件做了測(cè)試，包括方向盤、儀表板、腳墊、儀表盤、扶手、座位以及各種軟硬裝飾，一些知名度高的汽車其塑料內(nèi)飾件材料含有有毒化學(xué)物質(zhì)。

新常態(tài)綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)實(shí)現(xiàn)車內(nèi)空氣質(zhì)量“汽車無毒”清潔健康化。車內(nèi)空氣質(zhì)量問題引起中國(guó)汽車工業(yè)協(xié)會(huì)的重視。國(guó)家環(huán)保部去年開始啟動(dòng)《乘用車空氣質(zhì)量評(píng)價(jià)指南》強(qiáng)制性標(biāo)準(zhǔn)修訂工作。環(huán)保部標(biāo)準(zhǔn)處發(fā)布了標(biāo)準(zhǔn)修訂路線圖，據(jù)悉新修訂的車內(nèi)空氣質(zhì)量標(biāo)準(zhǔn)將于2015年年底發(fā)布。中國(guó)環(huán)保產(chǎn)業(yè)協(xié)會(huì)也開啟了綠色之星車內(nèi)空氣質(zhì)量認(rèn)證工作。汽車塑料乘員室塑料內(nèi)飾件、內(nèi)露件在生命周期內(nèi)不得釋放有害車內(nèi)人員的健康的受禁物質(zhì)、有害物質(zhì)，不得遷徙有害安全健康的有毒物質(zhì)，杜絕有損安全健康的接觸危害。

（3）新常態(tài)資源利用率最大化

降低石油基塑料消耗及其利用率，開拓生物基、植物基等可再生資源的應(yīng)用。利用可再生的自然資源或以最少的不可再生的塑料原材料通過與可再生的自然資源進(jìn)行改性、增強(qiáng)、共混等措施研發(fā)生產(chǎn)的新材料。提高對(duì)可再生資源和再生資源的應(yīng)用領(lǐng)域，進(jìn)而從源頭節(jié)約不可再生資源。

資源消耗主要包括：原材料消耗、制造中的物料消耗、包裝消耗、運(yùn)輸消耗、使用消耗等。

（4） 新常態(tài)低碳排放節(jié)能化。、

全套綠塑創(chuàng)新方案以降低和減少能耗為主線，達(dá)到降低碳排放。

綠色塑料工程能耗包括：使用原材料的能耗、制造過程的能耗、成型加工的能耗、回收處理的能耗、物流的能耗。降低成型加工能耗首先從原材料的流動(dòng)性能、熔融性能做起，研發(fā)既達(dá)到成型件的性能要求，又具有流動(dòng)性能好、熔融溫度低的低能耗成型的綠色性能的原材料。

（5）新常態(tài)輕量化

橋車塑料輕量化的深入發(fā)展的障害是如何達(dá)到及超過金屬件的力學(xué)性能?！耙运艽摗薄芭f常態(tài)”走向“以塑勝鋼”“新常態(tài)”成為橋車全面塑料輕量化的創(chuàng)新理念。

從塑料原材料研發(fā)抓起，通過填充、改性、復(fù)合等技術(shù)提高原材料的力學(xué)性能，通過CAD設(shè)計(jì)、開發(fā)多元化多樣化的成型工藝等進(jìn)一步提制品的力學(xué)性能，達(dá)到塑料件以優(yōu)異力學(xué)性能優(yōu)勢(shì)占領(lǐng)汽車結(jié)構(gòu)件、安全功能件等具有力學(xué)性能嚴(yán)格要求的應(yīng)用領(lǐng)域，實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的變革，創(chuàng)造橋車走向電動(dòng)化、新能源化、太陽(yáng)能化必須實(shí)現(xiàn)超級(jí)輕量化的全塑化先驅(qū)。

力學(xué)性能包括：強(qiáng)度、剛度、摩擦摩損、應(yīng)力、蠕變、潤(rùn)滑等。

（6）新常態(tài)人車安全和諧化

新常態(tài)綠塑創(chuàng)新宗旨突出提高塑料化保護(hù)乘員特別是橋車駕駛員的安全功能和性能，提高汽車與人的和諧關(guān)系。

目前，橋車抗沖擊的性能較差，前端碰撞保護(hù)駕駛員的安全系數(shù)較低，塑料保險(xiǎn)杠的裝飾功能遠(yuǎn)大于碰撞的安全功能。最新的事故統(tǒng)計(jì)表明，歐盟國(guó)家每年大約有7000多名行人在車輛前端碰撞事故中喪生，另有數(shù)十萬(wàn)人受傷。通過綠塑創(chuàng)新，使汽車的安全防護(hù)性能發(fā)揮到新的水平。

（7）新常態(tài)成型加工清潔化

成型加工排放VOC，污染生態(tài)環(huán)境。新常態(tài)清潔生產(chǎn)是對(duì)產(chǎn)品生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的污染進(jìn)行綜合預(yù)防，以預(yù)防為主，使廢物減至最少，有效的防治污染物的產(chǎn)生。從源頭削減污染，減少或者避免生產(chǎn)、服務(wù)和產(chǎn)品使用過程中污染物的產(chǎn)生和排放。開發(fā)少?gòu)U/無廢清潔工藝、排放污染物處置及物料循環(huán)等的一項(xiàng)系統(tǒng)工程，重在預(yù)防和有效性。

（8） 新常態(tài)成本綠色化

新常態(tài)汽車成本不僅要考慮設(shè)計(jì)、制造和銷售成本的核算，還有考慮包括使用和廢棄/回收再生過程中用戶和社會(huì)所承擔(dān)的成本、污染物的替代、產(chǎn)品拆卸、環(huán)境成本等。

（9） 新常態(tài)資源循環(huán)永續(xù)化

新常態(tài)綠塑創(chuàng)新的以提高汽車塑料件回收利用率為前提，研發(fā)和選用成型的高分子原材料。歐盟強(qiáng)制規(guī)定汽車塑料件可回收利用率必須達(dá)到85%。

擴(kuò)大能夠再生回收利用塑料件的比例，開發(fā)資源循環(huán)利用率最大化的技術(shù)。無再生利用的高分子材料逐步退出汽車塑料工程領(lǐng)域。報(bào)廢件易于回收再生，多層復(fù)合件盡可能采用基于同一材料而具有不同性能的原料加工，便于再生利用。

2 基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車熱塑性塑料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

熱塑性塑料泛指石油基熱塑性塑料。綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)對(duì)車用塑料也提出了更高的要求，使得車用塑料向成本更低、強(qiáng)度更高、沖擊性能更好、可回收和可降解等復(fù)合材料及塑料合金方向發(fā)展。

基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車熱塑性塑料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)內(nèi)涵主要包括綠色熱塑性工程塑料、塑料制品、成型加工及技術(shù)。

汽車設(shè)計(jì)師面臨諸多挑戰(zhàn)，包括成本壓力、減輕重量、環(huán)保責(zé)任、外觀、工程創(chuàng)新等。熱塑性塑料在最大程度上將外形設(shè)計(jì)自由度和功能綜合的完美結(jié)合，從而提供符合生態(tài)環(huán)保戰(zhàn)略的綠塑創(chuàng)新。

2.1 綠色汽車熱塑性工程塑料原材料及其應(yīng)用的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

現(xiàn)階段，熱塑性塑料是實(shí)現(xiàn)汽車輕量化的首選原料。在節(jié)能、安全、環(huán)保和成本等因素推動(dòng)下，汽車熱塑料工程及其復(fù)合材料技術(shù)一直在朝著高性能 （ 高彈性模量、高強(qiáng)度、耐熱、耐磨、耐火、抗老化）、清潔化、節(jié)能環(huán)?；姆较虬l(fā)展。

綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展，對(duì)汽車用塑料賦予新的含義，不僅要達(dá)到回收的要求，而且必須能夠再生利用。資源短缺的今天，對(duì)利用也賦予了更高的要求，不但要求利用率高，而且要達(dá)到資源的高附加值再生循環(huán)應(yīng)用。

工程塑料通過共混改性可制備高性能的合金材料，用于制造汽車結(jié)構(gòu)部件和動(dòng)力部件，可以在滿足強(qiáng)度等性能要求的同時(shí)，還可減少制品的厚度，以減輕制品質(zhì)量和降低成本。還可通過工程塑料的共混改性改善工程塑料的加工性能，以利于制造大型的汽車部件，也可降低成本。

擴(kuò)展材料的通用性。為了有效合理地利用能源及原材料、降低汽車成本，不同類型汽車部件采用統(tǒng)一的幾種材料類型，不僅可以擴(kuò)大原料的生產(chǎn)規(guī)模，降低成本，還更有利于提高材料質(zhì)量，同時(shí)也有利于廢舊車的回收處理。

2.1.1 安全健康化熱塑性工程塑料及其應(yīng)用的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

綠色工程塑料塑料的首要性能是安全健康化。安全健康化塑料指原料的合成、加工、制品的成型、應(yīng)用、后處理、廢棄物處理及利用的整個(gè)壽命周期不得釋放有損生態(tài)環(huán)境、健康安全的物質(zhì)。

德國(guó)EMS化學(xué)公司研制成一種新配方尼龍，其在防烴氣散失方面的能力比現(xiàn)有增塑尼龍12強(qiáng)10倍。納米塑料以其優(yōu)異抗菌、防輻射、耐老化等高附加值功能，用于制作汽車內(nèi)飾件，提高乘座室的安全健康質(zhì)量。

上海錦湖日麗塑料有限公司已成功開發(fā)出了高光免噴涂“塑可麗TM”特殊色彩效果樹脂，其靚麗的色彩可以幫助客戶應(yīng)對(duì)多樣化、差異化的市場(chǎng)需求，消除傳統(tǒng)的涂裝工藝的噴漆過程中的VOC排放，減低對(duì)環(huán)境和人體的影響。

RTP Co.公司已開發(fā)出極長(zhǎng)纖維增強(qiáng)聚丙烯

（PP VLF），旨在達(dá)到汽車OEM對(duì)于揮發(fā)性有機(jī)化合物（VOC）低排放的要求，已通過德國(guó)汽車行業(yè)有關(guān)異味、起霧和總VOC排放的測(cè)試，用于車內(nèi)汽車儀表板、車門模塊載體、控制臺(tái)、座椅、貨箱地板和其他內(nèi)飾件的成型原料。

2.1.2 節(jié)能成型降耗化熱塑性工程塑料及其應(yīng)用的科學(xué)發(fā)展

節(jié)能成型的關(guān)鍵首先是原材料具備低壓、低溫的成型特性。提高原料的熔融流動(dòng)性、降低剪切粘度、降低熔融溫度等是實(shí)現(xiàn)降耗塑化及注射的關(guān)鍵。法國(guó)Rhodia公司博學(xué)增強(qiáng)和無機(jī)填充的半結(jié)晶性PA Techny Star汽車塑料，采用獨(dú)特的聚合和配技術(shù)，成型時(shí)同比普通的PA配混料，成型鎖模力降低50%、注射壓力降低30%、成型時(shí)間縮短10%、成型溫度大幅下降，在歐洲以越來越多用于成型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩、進(jìn)氣歧管、分配器和裝飾件等。

拜耳材料科學(xué)公司開發(fā)出能吸收紅外線的PC吸收劑，汽車零部件生產(chǎn)商偉巴斯特公司（Webasto）用才材料注塑成型第三代奔馳精靈車頂，只要汽車內(nèi)部不會(huì)升溫，基本上不太需要使用空調(diào)，從而降低油耗。PC材料質(zhì)量較輕，由PC制成的車頂相比玻璃車頂輕50%，這對(duì)一輛小型汽車來說，也能進(jìn)一步節(jié)省燃油。

2.1.3 功能化增強(qiáng)熱塑性工程塑料及其應(yīng)用的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

汽車塑料化的發(fā)展，越來越體現(xiàn)出功能化增強(qiáng)熱塑性工程塑料拓展了應(yīng)用領(lǐng)域的發(fā)展前景。

PP經(jīng)過增強(qiáng)，由一般力學(xué)性能要求的飾件拓展到力學(xué)性能要求嚴(yán)格的結(jié)構(gòu)件領(lǐng)域發(fā)展。

巴斯夫股份公司與韓國(guó)汽車設(shè)計(jì)和工程公司APSolutions聯(lián)合進(jìn)行的當(dāng)代汽車座椅設(shè)計(jì)，運(yùn)用了巴斯夫材高流動(dòng)性能的PP，打造了更薄、更輕、更舒適的汽車座椅。

杜邦公司研發(fā)耐高溫、耐化學(xué)、耐老化和耐油性能優(yōu)異的Zytel?PLUS尼龍，廣泛用于渦輪增壓器、進(jìn)氣系統(tǒng)、油底殼等高溫環(huán)境中，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性和減少碳排放。

陶氏汽車系統(tǒng)定位于專為中高量產(chǎn)汽車市場(chǎng)提供全面的解決方案，推出了旨在提供復(fù)合材料解決方案的產(chǎn)品系列，能夠進(jìn)一步促進(jìn)輕量化復(fù)合材料技術(shù)在汽車市場(chǎng)的應(yīng)用，即通過減輕汽車的重量來提高燃油效率，以滿足日益嚴(yán)格的排放法規(guī)，對(duì)于OEM制造商和一級(jí)配套供應(yīng)商客戶具有相當(dāng)?shù)奈Γ蜷_了其應(yīng)用到中高量產(chǎn)車型汽車市場(chǎng)的銷路。

高性能尼龍取代熱固性塑料，提高汽車綠色化科技含量。制動(dòng)和離合裝置用材料也開始由金屬和熱固塑料轉(zhuǎn)為采用高溫尼龍。如，杜邦公司的Zytel HTN材料就取代了密西根州的Delphi Automotive Systems開發(fā)的真空剎車調(diào)壓系統(tǒng)中的PPS和熱固塑料部件。在美國(guó)，尼龍正積極占據(jù)美制汽車的發(fā)動(dòng)機(jī)箱。尼龍因?yàn)橹亓枯p、成本低、并越來越可以與其它部件結(jié)合在一起，必將取代金屬和熱固性塑料。為了取得成功，尼龍不僅要證明它們能承受高熱、沖擊、化學(xué)腐蝕和翹曲，而且還要美觀。

2.1.4 功能化熱塑性工程塑料合金及其應(yīng)用的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

工程塑料通過共混改性可制造高性能的合金，用于制造汽車結(jié)構(gòu)件和動(dòng)力部件，同時(shí)還可減少制品厚度達(dá)到輕量化及提高資源利用率。通用塑料通過共混改性可提高強(qiáng)度和剛度，以及加工性能，拓寬應(yīng)用范圍，有利于降低制造成本。用于車身部件的Bayblend? DP T90 MF-20和Bayblend?DP T95 MF改性塑料，通過PC共混物系中加入兩種新型礦物填充PC+ABS等級(jí)材料，取代不易回收利用的片狀模塑料（SMC2）,而且能生產(chǎn)出A級(jí)表面，這是SMC2經(jīng)模壓成型無法達(dá)到的表面質(zhì)量。德國(guó)EMS化學(xué)公司研制成一種新配方尼龍，其在防烴氣散失方面的能力比現(xiàn)有增塑尼龍12強(qiáng)10倍。杜邦公司最新開發(fā)的Zytel?PLUS尼龍，具有優(yōu)異的耐化學(xué)、耐老化和耐油性能，廣泛用于渦輪增壓器、進(jìn)氣系統(tǒng)、油底殼等高溫環(huán)境中，提高了燃油經(jīng)濟(jì)性和減少碳排放。作為功能化的熱固性塑料件由于沒有回收利用價(jià)值將退出汽車塑料件應(yīng)用領(lǐng)域，研發(fā)達(dá)到同等性能和功能的改性塑料以適應(yīng)綠色化發(fā)展的趨勢(shì)。

PC/PBT或PC/PET合金材料既有PC的高耐熱性和高抗沖擊性，又有PBT或PET的耐化學(xué)藥品性、耐磨性和成型加工性，是制造汽車外裝件的理想材料。PPO/PS合金適用于潮濕、有負(fù)荷和對(duì)電絕緣要求高、尺寸穩(wěn)定性好的場(chǎng)合，適合制造汽車輪罩、前燈玻璃嵌槽及尾燈殼等零部件，也適合制造連接盒、保險(xiǎn)絲盒及斷路開關(guān)外殼等汽車電氣元件。PPO/PA合金由于具有優(yōu)良的力學(xué)性能、尺寸穩(wěn)定性、耐油性、電絕緣性和抗沖擊性等性能，可用于制作汽車外部件，如大型擋板、緩沖墊及后阻流板等。PPO/PBT合金的熱變形溫度高，對(duì)水分敏感度小，是制造汽車外板的理想材料。

2.1.5 納米功能化熱塑性工程塑料及其應(yīng)用的科學(xué)發(fā)展

納米復(fù)合技術(shù)改變了熱塑性塑料的聚集態(tài)及結(jié)晶形態(tài)，納米塑料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、耐熱性能和阻燃性能及其抗菌、防輻射性能、耐老化等高附加功能，大大提高了材料的綜合性能，拓展了汽車綠色石油基工程塑料工程應(yīng)用的領(lǐng)域，同時(shí)提高了汽車輕量化和生態(tài)環(huán)境保護(hù)的科學(xué)發(fā)展水平。

納米粒子的介入，不僅改善了聚合物的強(qiáng)度、剛性、韌性，而且還有利于提高聚合物的透光性、阻隔性、耐熱性及防紫外線性能等功能。

納米PP復(fù)合材料已經(jīng)應(yīng)用于汽車殼體類零件，解決了殼體類PP零件變形和剛性不足等問題。豐田公司將納米PP復(fù)合材料用于汽車前后保險(xiǎn)杠，使原保險(xiǎn)杠厚度由4 mm減至3 mm，重量減輕約1/3。

UBE公司開發(fā)出尼龍/粘土納米復(fù)合材料（NCH）牌號(hào)，比未填充的PA6對(duì)汽油的阻隔性高3倍，滿足越來越嚴(yán)格對(duì)汽車燃油揮發(fā)泄漏的標(biāo)準(zhǔn)。

TPO基納米復(fù)合材料，應(yīng)用于汽車內(nèi)、外裝飾件，優(yōu)點(diǎn)是質(zhì)輕、尺寸穩(wěn)定性提高、強(qiáng)度更高、低溫抗沖擊性能更好。TPO系納米復(fù)合材料做汽車踏腳板，已用于GM公司轎車，其具有較高的硬度、質(zhì)量輕、低溫下不發(fā)脆，而且容易回收。

Forte品級(jí)納米PP復(fù)合材料，具有質(zhì)輕、優(yōu)異的機(jī)械強(qiáng)度及表面性能，用于制作汽車內(nèi)飾件，具有美觀、舒適及高強(qiáng)度的特點(diǎn)。國(guó)際卡車與發(fā)動(dòng)機(jī)公司的重型載貨車，采用了芯模技術(shù)公司開發(fā)SMC納米復(fù)合材料，制造的車身前部模塊，它不僅表面光潔，而且較普通SMC材料制造的車身的重量減輕了25%。這種新型納米材料可使外裝件的密度1.85～1.95 g/cm3，降低到1.45～1.55 g/cm3。日本UBS公司開發(fā)的尼龍/粘土納米復(fù)合材料，同比未填充材料PA的燃油箱對(duì)汽油的阻隔性高3倍，滿足越來越嚴(yán)格的汽車燃油箱泄漏的標(biāo)準(zhǔn)。

2.1.6 綠色專用化熱塑性工程塑料及其應(yīng)用的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

新型綠色專用化工程塑料以其良好的性能，拓展汽車熱塑料工程的科學(xué)發(fā)展，提高汽車的綠色塑料化率。

汽車前大燈綠色專用化熱塑性工程塑料。巴斯夫推出了Ultradur B4560（PBT），可直接鍍金，無需進(jìn)行底漆，這種樹脂的表面質(zhì)量極佳，光澤度尤其受好評(píng)。

板材綠色專用化熱塑性工程塑料。沙伯基礎(chǔ)創(chuàng)新的LexanULG1003112OQ聚碳酸酯（PC）板材，為各種汽車和運(yùn)輸應(yīng)用提供出眾的光學(xué)質(zhì)量，集牢不可破和高光學(xué)質(zhì)量于一體，如水晶般清澈透明，同時(shí)兼具輕巧的外觀，及波動(dòng)、失真和光學(xué)缺陷最小化等高附加性能特點(diǎn)。

汽車內(nèi)飾件綠色專用化熱塑性工程塑料。錦湖日麗與延鋒偉世通合作，成功開發(fā)了有利于減少駕駛員的視覺疲勞的啞光級(jí)PC/ABS系列材料，不僅替代了原來鋼鐵的儀表板骨架，而且作為儀表板的下部材料直接外露無需噴漆，杜絕了噴涂污染。

高溫高荷載結(jié)構(gòu)件綠色專用化熱塑性工程塑料。制動(dòng)和離合裝置用材料也開始由金屬和熱固塑料轉(zhuǎn)為采用高溫尼龍。如，杜邦公司的Zytel HTN材料就取代了密西根州的Delphi Automotive Systems開發(fā)的真空剎車調(diào)壓系統(tǒng)中的PPS和熱固塑料部件。德古塞公司啟動(dòng)了新的Trogamid尼龍63T，它將優(yōu)秀的清晰性和卓越的抗化學(xué)腐蝕性揉和在一起，用于制造發(fā)動(dòng)機(jī)箱內(nèi)需要被看見的部件。羅地亞 TECHNYL STAR AFX，基于新型尼龍66的創(chuàng)新技術(shù)使其具備了易加工性、較高的剛度、抗蠕變性、高尺寸穩(wěn)定性和長(zhǎng)期耐久性，替代傳統(tǒng)上用金屬制造的高荷載部件的設(shè)計(jì)，典型的應(yīng)用包括馬達(dá)部件、軸承箱和皮帶輪等。

2.2 汽車熱塑性工程塑料件綠色成型加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)［1］

汽車塑料零部件具有較高的設(shè)計(jì)精度，使得對(duì)這些塑料件不能采用常規(guī)的成型技術(shù)，采用功能化注射成型工藝技術(shù)，對(duì)塑料材料、注塑設(shè)備與模具及注塑工藝不斷進(jìn)行改進(jìn)。

汽車石油基工程塑料件綠色成型加工技術(shù)由通用化轉(zhuǎn)移到功能化、專業(yè)化，實(shí)現(xiàn)低能耗、低污染、低排放、清潔化、高速高效化、資源節(jié)約化、智能化的綠色成型加工。

創(chuàng)新成型加工技術(shù)達(dá)到最佳的性能、最低的成本、最高的效率，滿足汽車塑料件綠色化的發(fā)展。

2.2.1 低應(yīng)力注射成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

塑料件在成型過程中產(chǎn)生的內(nèi)應(yīng)力，在使用過程中緩慢釋放，影響原有的精度，縮短了壽命系數(shù)?，F(xiàn)在國(guó)家不再對(duì)汽車的壽命年限做強(qiáng)制規(guī)定，所以塑料件的壽命系數(shù)更顯得重要，其中塑料件的低應(yīng)力注射成型，成為注塑技術(shù)解決的重點(diǎn)之一。

低應(yīng)力注射成型就是把注塑件應(yīng)力扼殺在搖籃中，確保達(dá)到金屬件同等的應(yīng)力使用狀態(tài)。

2.2.1.1 結(jié)構(gòu)件低應(yīng)力的振動(dòng)注射成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

振動(dòng)型注射是把金屬振動(dòng)鑄造工藝原理運(yùn)用到塑料注射成型領(lǐng)域。振動(dòng)注射使模腔內(nèi)熔體產(chǎn)生振動(dòng)剪切流動(dòng)，從而增加剪切取向的作用和效果，達(dá)到提高其力學(xué)性能；振動(dòng)注射產(chǎn)生周期性的壓縮增壓和釋放壓力膨脹的作用，有效地防止了縮孔、裂紋等缺陷，明顯提高了熔接線的強(qiáng)度，降低了制品內(nèi)應(yīng)力。振動(dòng)型注射主要有三種型式：兩點(diǎn)進(jìn)料振動(dòng)注射，雙螺桿推-拉振動(dòng)注射，螺桿注射振動(dòng)。

（1）兩點(diǎn)進(jìn)料振動(dòng)型注射成型

兩點(diǎn)進(jìn)料振動(dòng)型注射機(jī)的振動(dòng)裝置由兩個(gè)油缸與其本體組成，本體進(jìn)料為單一進(jìn)料口，本體內(nèi)部及出料（融熔料進(jìn)入模具澆口）為雙通道，每一個(gè)油缸活塞桿與一個(gè)出料通道聯(lián)通。在噴嘴與模具之間安裝振動(dòng)裝置。工作原理：融熔料在高壓注射下經(jīng)噴嘴進(jìn)入振動(dòng)裝置進(jìn)料口，融熔料在振動(dòng)裝置內(nèi)部分兩路進(jìn)入模具型腔，在保壓過程中，其兩個(gè)油缸的活塞反復(fù)交替工作，把振動(dòng)傳入模腔內(nèi)，引起模腔內(nèi)的熔體產(chǎn)生振動(dòng)剪切流動(dòng)。

（2）雙螺桿推-拉振動(dòng)型注射成型的科學(xué)發(fā)展

雙螺桿推-拉振動(dòng)型注射的工作原理：雙螺桿同時(shí)把融熔料分兩個(gè)澆口進(jìn)入模腔，在即將注滿模腔時(shí)，A/B螺桿繼續(xù)向前注射，而B/A螺桿在融熔料壓力下相應(yīng)后退，這樣，兩根螺桿相應(yīng)交替反復(fù)工作（如同兩點(diǎn)進(jìn)料振動(dòng)注射），在模腔內(nèi)產(chǎn)生振動(dòng)剪切流動(dòng)場(chǎng)。研究表明，此種振動(dòng)注射玻璃纖維增強(qiáng)的LCP制品，與常規(guī)的注射成型相比，其拉伸強(qiáng)度和彎曲模量分別提高了420%和270%。

（3）螺桿注射振動(dòng)成型技術(shù)的科學(xué)發(fā)展

螺桿注射振動(dòng)成型的工作原理：給注射油缸提供脈動(dòng)油壓，使注射螺桿產(chǎn)生往復(fù)移動(dòng)而實(shí)現(xiàn)注入模腔融熔料產(chǎn)生周期性振動(dòng)，直至模具澆口封閉時(shí)為止。研究表明，螺桿振動(dòng)注射的PP、HDPE、PS制品的拉伸強(qiáng)度分別提高了18.3%、22%、16%。

2.2.1.2 薄壁件的低應(yīng)力的注射壓縮成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

注射壓縮成型特別適應(yīng)壁厚2～5 mm的大面積薄壁件的加工。

注射壓縮成型不是依靠螺桿向型腔傳遞壓力，而是通過壓縮行為來壓實(shí)制品，使得制品表面具有均勻的壓力分布，制品內(nèi)部分子取向分布均勻，保證了成型制品的尺寸精度高且穩(wěn)定。

二扳注塑機(jī)的液壓合模機(jī)構(gòu)是注射壓縮成型的最佳合模機(jī)構(gòu)。ENGEL公司開發(fā)汽車塑料制品專用二扳注塑機(jī)，開發(fā)了多種壓縮成型工藝。

2.2.2 多層阻隔異型中空管的3D擠吹成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

多層3D擠吹異型管成型設(shè)備是一種的擠出中空成型。主要具有以下優(yōu)點(diǎn)：少?gòu)U料或無飛邊，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約、節(jié)能成型；壁厚、整體強(qiáng)度趨于一致，提高壽命周期；多層化，提高阻隔性能。

意大利Uniloy Milacron公司在K 2010展會(huì)上，推出了UMA 12全電動(dòng)二層共擠出吹塑機(jī)，應(yīng)用制造3D汽車通風(fēng)管，為同行業(yè)首創(chuàng)。擠出塑化、型坯擠出均為交流伺服電動(dòng)機(jī)驅(qū)動(dòng)，配備了適合機(jī)械手取制品的無拉桿的12 t合模力的合模裝置。機(jī)頭配有Radial Parision Variation裝置來控制非對(duì)稱的型壁厚度。通過位置傳感器和閉環(huán)運(yùn)行的伺服電機(jī)，機(jī)頭能夠自動(dòng)精密定位，生產(chǎn)高質(zhì)量3D通風(fēng)管。

2.2.3 汽車歧管的可熔型芯的注射成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

汽車歧管，內(nèi)腔結(jié)構(gòu)復(fù)雜。傳統(tǒng)的金屬鑄造件，內(nèi)腔壁粗糙，導(dǎo)致阻力大、能耗大。

汽車歧管采用可熔型芯注射成型，利用低熔點(diǎn)的金屬作為注射模具的型芯來，制件內(nèi)壁光潔度高，不但有利于降低能耗，而且達(dá)到金屬鑄造件同等氣阻/液阻的性能情況下，相對(duì)可減小成型件的內(nèi)腔，有利于節(jié)約資源。3D打印技術(shù)的發(fā)展，更有利于復(fù)雜結(jié)構(gòu)的可熔型芯的制造。

德國(guó)福呂登伯格公司可熔型芯注射成型汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩下（即發(fā)動(dòng)機(jī)室內(nèi)）BMC材料的進(jìn)氣歧管,制件內(nèi)表面十分光滑，有助于空氣流入，發(fā)動(dòng)機(jī)的效率比用金屬鑄件的歧管高15%，且歧管質(zhì)量減輕1 kg。

2.2.4 汽車油箱防滲透的成型加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

整車HC化合物排放量中的45%來自于燃油系統(tǒng)，提高塑料燃油箱的阻隔性能已成為整車排放達(dá)標(biāo)最直接、最有效和最重要的科學(xué)發(fā)展方向。多層阻隔油箱是塑料阻隔油箱的唯一選擇。美國(guó)90%以上的汽車油箱采用多層共擠出中空塑料成型件。

國(guó)內(nèi)汽車工業(yè)的發(fā)展促進(jìn)了多層共擠燃油箱的技術(shù)進(jìn)步。陜西秦川機(jī)械發(fā)展股份有限公司秦川塑料機(jī)械廠自主研發(fā)的SCJC500×6的六層共擠中空成型機(jī)，最大可成型200 L六層塑料汽車燃油箱（標(biāo)準(zhǔn)型），儲(chǔ)料機(jī)頭采用螺旋流道，不僅配備軸向型坯壁厚控制系統(tǒng)，還在國(guó)內(nèi)首家配備徑向壁厚控制系統(tǒng)；電氣控制系統(tǒng)采用高功能PLC控制動(dòng)作順序，采用觸摸式顯示器進(jìn)行畫面顯示及參數(shù)修改；液壓系統(tǒng)采用比例伺服控制節(jié)能技術(shù)等。

2.2.5 汽車塑料玻璃成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

輕量化的PC車窗玻璃是汽車玻璃發(fā)展的方向，對(duì)汽車的輕量化、節(jié)能、安全等有著重要的科技進(jìn)步作用，使車窗減重達(dá)50%，有助于降低車輛重力中心，從而提高車輛的操控性和穩(wěn)定性。輕量化也意味大幅度地降低了車輛行駛能耗及減少高速加速時(shí)所需的能量。如果現(xiàn)在歐洲路面上跑的汽車都采用PC材料替代車側(cè)窗和后窗的玻璃，使汽車輕量化，僅此一項(xiàng)每年可節(jié)約21億L燃油，每年可減少1 000萬(wàn)t二氧化碳排放。

PC材料汽車玻璃注射成形設(shè)備，國(guó)際上只有極少數(shù)公司能制造，國(guó)內(nèi)處于空白，對(duì)這一極有前途的專用化注射設(shè)備的研發(fā)，已成為當(dāng)務(wù)之急。

單體PC汽車玻璃的注塑-壓縮成型。Webasto通過在回轉(zhuǎn)壓板注射成型機(jī)上完成雙組分注射壓縮成型工藝，制作車頂車窗玻璃。在第一次注射時(shí)，用注射壓縮成型制成PC透明車窗玻璃整體，而在第二次注射時(shí)，用Bayblend?DP T95 MF來制作面積較大的框架結(jié)構(gòu)，使制品具有非常低的內(nèi)應(yīng)力和低扭曲形變的特性。

單體PC汽車玻璃的表面處理。表面硬質(zhì)涂層能夠提供抗刮擦和紫外線防護(hù)功能，等離子涂層技術(shù)作為一種低溫、無溶劑的工藝，相對(duì)于濕法涂層是一種進(jìn)步，正在取代濕法涂層。PMMA吹塑薄膜貼膜，防紅外線和紫外線功能能夠阻擋超過99%的紫外線，可以減少空調(diào)的使用從而節(jié)約能源，還能夠降低汽車內(nèi)飾件材料的成本。Visio.M概念車配備PC材料的前方滑動(dòng)側(cè)窗，后角窗和后窗玻璃，這些車窗全部使用符合技術(shù)規(guī)定的LEXAN樹脂和涂層技術(shù)制造而成，包括汽車B柱前方的車窗，這對(duì)于實(shí)現(xiàn)駕駛能見度是一個(gè)硬性要求。車窗所用EXATEC.E900先進(jìn)等離子則是SABIC的專利技術(shù)，它既符合耐磨性要求，又提高了耐氣候性。

三層PC材料汽車玻璃的共注成型。PC具有優(yōu)良的抗沖擊強(qiáng)度，但其耐候性較差。而 PMMA正好相反，同時(shí)起到緩沖的作用。將兩種材料組合起來能夠達(dá)到理想的效果。共注射成型以PC為芯層、PMMA為外層的三層結(jié)構(gòu)的車窗，分三次注射成型。通過控制界面間的粘接力，達(dá)到不同的抗沖擊強(qiáng)度。共注射成型減少了生產(chǎn)工藝步驟，免除了與薄膜生產(chǎn)相關(guān)的處理成本，同時(shí)該方法還具有更大的設(shè)計(jì)自由度。保護(hù)窗體表面，提高抗刮擦性，同時(shí)提供一些附加功能，如阻隔熱和光等。

2.2.6 汽車車燈注塑成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

車燈的型式千變?nèi)f化，更新速度很快，其使用的高分子材料也在不斷發(fā)展，注塑工藝不斷開拓，推動(dòng)了功能化的車燈注塑機(jī)的多品種的科學(xué)發(fā)展。

力勁科技集團(tuán)三色車燈專用注塑機(jī)EFFCTAPT1300V，主要用途是加工PC的前燈罩和PMMA的后燈罩注塑件。鑒于車燈由透明、黃色和紅色三種顏色組成，過去需要三次工序完成，而使用PT1300V則可以一套模具一次完成，大幅提高生產(chǎn)效率和產(chǎn)品質(zhì)量。PT1300V在多項(xiàng)技術(shù)上進(jìn)行了創(chuàng)新和突破，譬如針對(duì)PC和PMMA的注射螺桿和機(jī)筒，研發(fā)出優(yōu)良的相溶技術(shù)；設(shè)計(jì)專用的垂直旋轉(zhuǎn)臺(tái)，使中心轉(zhuǎn)動(dòng)系統(tǒng)成為一個(gè)關(guān)鍵部件；引進(jìn)“一機(jī)雙射臺(tái)”理念設(shè)計(jì)了兩個(gè)注射臺(tái)，有助于單色或多色產(chǎn)品的轉(zhuǎn)換生產(chǎn)等。

2.2.7 表面處理綠色清潔注塑技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

表面處理綠色清潔成型加工技術(shù)實(shí)現(xiàn)注塑件表面不需進(jìn)行二次涂裝工藝，達(dá)到無廢水、廢氣排放的清潔生產(chǎn)。

汽車涂裝工藝是對(duì)環(huán)境造成主要污染因數(shù)。國(guó)內(nèi)汽車涂裝行業(yè)，涂裝1 m2的面積，有機(jī)溶劑總揮發(fā)量達(dá)到180 g以上，將近高于國(guó)際先進(jìn)水平的5倍，污染生態(tài)環(huán)境。

2.2.7.1 表面鍍鉻裝飾件的綠色復(fù)合注射成型的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

ABS塑料件具有能被鍍鉻性能，廣泛應(yīng)用于需表面裝飾的塑料件，例如門把手。ABS塑料件由于電鍍前期處理過程中，塑料變脆，強(qiáng)度下降，降低了力學(xué)性能。提高表面鍍鉻裝飾件的力學(xué)性能，成為研發(fā)的課題。表面鍍鉻裝飾件為達(dá)到既具優(yōu)異的力學(xué)性能又能電鍍，采用復(fù)合組件，需電鍍的表面為ABS材料，本體為不具電鍍性能、對(duì)電鍍液不敏感的高強(qiáng)度PC材料。根據(jù)制品需要，成型可采用雙組分注射成型，也可采用模內(nèi)貼標(biāo)注射成型。

2.2.7.2 免噴涂復(fù)合注塑技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

免噴涂作為一種無污染技術(shù)的全新解決方案廣受關(guān)注，是目前國(guó)際上的熱門技術(shù)，每年以20%速度在遞增，已成為當(dāng)今非常重要的課題。免噴涂干漆膜模內(nèi)裝飾注射成型，是一種組合注射成型新技術(shù)，正在進(jìn)入制件外觀裝飾領(lǐng)域。制品成型原理：先把制品形狀的裝飾干漆膜放入模腔，然后在背部注射成型制品，可以達(dá)到A級(jí)表面光潔度。裝飾膜由模具進(jìn)行熱壓成型，此模具的形狀應(yīng)當(dāng)與注塑成型模具完全匹配，以防止隨后產(chǎn)生皺褶。免噴涂高光無痕注塑是又一種免噴涂綠色成型技術(shù)，制件為整體同一材料，對(duì)環(huán)保及降低成本極為有利，免噴涂高光注塑技術(shù)的實(shí)施離不開高光澤塑料材料、高光注塑模具、模溫溫控設(shè)備以及注塑機(jī)和注塑工藝的緊密配合。

2.2.7.3 無油漆模內(nèi)薄膜裝飾的注塑技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

無油漆模內(nèi)薄膜裝飾正在進(jìn)入外觀和結(jié)構(gòu)零件領(lǐng)域，目前的趨勢(shì)是將干漆膜用于越來越大型的零件上。干漆膜比油漆具有更好的耐候性和耐化學(xué)品性能，而且不會(huì)碎裂。制品成型原理：先把制品形狀的干漆膜放入模腔，然后在背部注射，成型制品，可以達(dá)到A級(jí)表面光潔度。注射成型用薄膜由模具進(jìn)行熱壓成型，此模具的形狀應(yīng)當(dāng)與注塑成型模具完全匹配，以防止隨后產(chǎn)生皺褶。薄膜顏色、DOI和光澤度方面可與車體漆相匹配，但是它比油漆更耐劃傷和撞擊。

SoliatLLC公司研發(fā)的四層結(jié)構(gòu)的Fluorex薄膜由可熱壓成型的面層（成型后剝離掉）、含氟聚合物透明層、顏料層和粘接層/底層構(gòu)成。基材是150密耳厚的TPO片材，它由Spartech Plastics公司用擠出層壓法粘接在漆膜上。零件由位于密執(zhí)安州Grand Rapids市的Stac Pac公司進(jìn)行熱壓成型和計(jì)算機(jī)數(shù)字控制修邊。

2.2.8 特種功能件的MuCell微發(fā)泡注射成型的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

MuCell微發(fā)泡不同于反應(yīng)發(fā)泡，主要采用物理介質(zhì)，如超臨界CO2，成核氣泡為微泡沫。微發(fā)泡部件較輕、殘余壓力較少，尺寸精度和尺寸穩(wěn)定性卓越，材料消耗可減少30%，成型周期可縮短20%，部件更容易回收利用。極寬溫度范圍內(nèi)表現(xiàn)出極高的尺寸精度和尺寸穩(wěn)定性，提高使用壽命周期。

日本馬自達(dá)汽車公司開發(fā)超臨界流體（SCF）發(fā)泡技術(shù)與核心反向擴(kuò)展成型工藝相結(jié)合，可生產(chǎn)多層部件，并能更好地控制泡沫結(jié)構(gòu)，改進(jìn)塑料的熱絕緣和聲學(xué)性能。所用（SCF）可從惰性氮?dú)饣蚨趸細(xì)怏w制取。

2.2.9 結(jié)構(gòu)件輕量化的結(jié)構(gòu)泡沫注塑成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

面對(duì)日趨激烈的競(jìng)爭(zhēng)，汽車制造商最希望得到的，是能夠幫助他們提高生產(chǎn)效率、節(jié)約成本、縮短生產(chǎn)周期、減輕車體重量，同時(shí)又能改善車身強(qiáng)度的產(chǎn)品。

創(chuàng)新型的BETAFOAM? SR結(jié)構(gòu)泡沫是陶氏BETAFOAM?聚氨酯泡沫材料家族的最新成員。通過在汽車車身空腔注入BETAFOAM SR結(jié)構(gòu)泡沫，可起到隔熱密封的效果，對(duì)于防止汽車碰撞受損、增強(qiáng)汽車?yán)喂潭?、提高能源效率起到更好的保護(hù)作用，讓汽車變得更結(jié)實(shí)安全。 BETAFOAM SR注入加工，只要采用市場(chǎng)上的膠槍，就可以隨時(shí)隨地為自己的車輛進(jìn)行加固，就像創(chuàng)口貼一樣簡(jiǎn)單易行，不再需要任何金屬模具。另外，BETAFOAM SR還可以彌補(bǔ)設(shè)計(jì)缺陷，同時(shí)不會(huì)產(chǎn)生額外的模具成本。

巴斯夫座椅框架的設(shè)計(jì)體現(xiàn)出輕質(zhì)結(jié)構(gòu)材料在節(jié)省資源方面發(fā)揮的作用。它采用了可再生能源比例高達(dá) 60%的Uhramid Balance PA以及其他熱塑性塑料和吸能泡沫，盡可能降低車身的質(zhì)量。

2.2.10 飾件注塑成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

內(nèi)裝飾件主要有儀表板、車門內(nèi)板、副儀表板、雜物箱蓋、座椅、后護(hù)板等， 外裝飾件主要有保險(xiǎn)杠、擋泥板、車輪罩、導(dǎo)流板等。

全套內(nèi)裝飾件的解決方案，綠色創(chuàng)新服務(wù)戰(zhàn)略。湖南長(zhǎng)豐汽車塑料制品有限公司設(shè)有為汽車儀表臺(tái)總成及汽車內(nèi)外塑料飾件的專業(yè)研發(fā)機(jī)構(gòu)，配合整車制造企業(yè)同步設(shè)計(jì)及制造內(nèi)飾件。公司還設(shè)有試驗(yàn)室，能進(jìn)行多項(xiàng)塑料性能指標(biāo)的檢測(cè)，能夠滿足多項(xiàng)涂裝性能指標(biāo)進(jìn)行驗(yàn)證。

專業(yè)及差異化成型設(shè)備，推動(dòng)綠塑創(chuàng)新發(fā)展及提高市場(chǎng)競(jìng)爭(zhēng)能力。恩格爾推出的用于制造汽車內(nèi)外飾件的Duo 600 pico機(jī)器，其產(chǎn)品設(shè)計(jì)注重能耗及速度，不僅能縮短循環(huán)周期，相應(yīng)提高產(chǎn)能；還能降低能耗，直接減低成本，保證了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

2.2.11 節(jié)能降耗熱流道技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

熱流道降低注塑的流長(zhǎng)比，大幅降低鎖模力及制件的內(nèi)應(yīng)力，達(dá)到降低成型能耗及提高制品質(zhì)量，熱流道技術(shù)特別在汽車大型薄壁復(fù)雜注塑件生產(chǎn)工程中的綠塑創(chuàng)新的作用越來越凸顯。

圣萬(wàn)提的熱流道系統(tǒng)為汽車照明市場(chǎng)中使用耐高溫聚合物的工程部件以及與熱塑性塑料配套使用以開發(fā)最新光學(xué)系統(tǒng)和光錐調(diào)整技術(shù)的部件提供高效解決方案。新型“即插即用”針閥式熱流道系統(tǒng)配置帶有氣缸的螺紋/旋入式噴嘴，減少熔料從流道轉(zhuǎn)向噴嘴所經(jīng)過臨界區(qū)域的熱損耗，實(shí)現(xiàn)了產(chǎn)品外觀的最優(yōu)化且無需處理冷料柄，為客戶節(jié)省了開支，有助于節(jié)能成型加工和最大限度地保證那些高要求應(yīng)用部件的成型質(zhì)量，提升了汽車照明燈的質(zhì)量。

3 基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車綠色生物基塑料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

生物基高分子材料以可再生資源為主要原料，在減少塑料行業(yè)對(duì)石油化工產(chǎn)品消耗的同時(shí)，也減少了石油基原料生產(chǎn)過程中對(duì)環(huán)境的污染，是實(shí)現(xiàn)“節(jié)能減排”、發(fā)展“低碳經(jīng)濟(jì)”的重要手段之一，具有重要的實(shí)際價(jià)值和廣闊的發(fā)展空間。

稱作"綠色塑料"，符合資源可持續(xù)發(fā)展的戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)汽車更優(yōu)異的生態(tài)環(huán)境保護(hù)性能。

近年來越來越多公司開始推出生物基塑料應(yīng)用于汽車工業(yè)，展示出廣闊的發(fā)展空間。

3.1 生物基塑料應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

生物基塑料可以不同程度的進(jìn)行生物降解，它為世界指明了一條不再依靠石油生產(chǎn)塑料的道路。近年來，生物基塑料的開發(fā)、物性的改進(jìn)以及供應(yīng)體制的完善，穩(wěn)步推進(jìn)應(yīng)用于汽車工業(yè)及促進(jìn)綠色汽車的發(fā)展。

3.1.1 生物基塑料提高汽車節(jié)能降耗的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

汽車供應(yīng)商佛吉亞（Faurecia SA） 已開始在歐洲生產(chǎn)一種麻和聚丙烯結(jié)合的注塑生物復(fù)合材料，生產(chǎn)出更薄壁但結(jié)構(gòu)能力不變的零部件。同時(shí)，該公司還在開發(fā)一種全天然復(fù)合材料，將天然纖維和一種植物基樹脂結(jié)合在一起。這兩項(xiàng)開發(fā)都是為了幫助汽車業(yè)減重和規(guī)避傳統(tǒng)材料的價(jià)格波動(dòng)，為了實(shí)現(xiàn)到2025年達(dá)到每加侖54.5英里的美國(guó)燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)。

佛吉亞已開發(fā)出采用一系列天然物質(zhì)合成的全新注塑材料，并已在標(biāo)致全新一代308車型的車門上有所應(yīng)用，使每塊車門板減重400 g。佛吉亞公司、三菱化學(xué)株式會(huì)社、BioAmber 公司合力開發(fā)出100%源自天然材料合成的BioMat 材料，并與普通材質(zhì)相比，在質(zhì)量減輕的同時(shí)，性能絲毫不會(huì)降低。

3.1.2 生物基塑料提高汽車乘員室健康環(huán)境的綠色創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

生物塑料不含聚氯乙烯、鄰苯二甲酸酯等有毒物質(zhì)。生物基塑料的內(nèi)飾件，壽命周期不會(huì)釋放VOC,提高LIAO1汽車乘員室的健康環(huán)境。三菱化學(xué)和佛吉亞（Faurecia）成功開發(fā)出生物降解性樹脂PBS，用于汽車內(nèi)飾材料。豐田汽車公司的混合動(dòng)力車“SAI”的坐墊、地墊、行李艙托盤和行李艙內(nèi)表面，三菱汽車公司的純電動(dòng)汽車“i-MiEV”的部分座席面等，均采用了生物基PET。

3.1.3 生物基塑料提高汽車的防護(hù)安全能力的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

Dytech動(dòng)力流體技術(shù)公司選擇帝斯曼的高性能EcoPaXX生物基聚酰胺410系列產(chǎn)品應(yīng)用于其所生產(chǎn)的法拉利與瑪莎拉蒂跑車專用油氣分離器。這一應(yīng)用領(lǐng)域?qū)ψ枞夹耘c耐化學(xué)性的完美結(jié)合有著較高的要求。因此，這項(xiàng)以無鹵阻燃EcoPaXXQ-KGS6為特色的解決方案將有助于提高車輛防火性能。EcoPaXX油氣分離器表現(xiàn)了較低的E10滲透率——0.002 g/d。厚度為0.7 mm的EcoPaXXQ-KGS6的阻燃性等級(jí)為UL94V-0。EcoPaXX還具有另一顯著優(yōu)勢(shì)——聚酰胺410材料70%的原材料來源于可再生資源。此外，在這款產(chǎn)品“從搖籃到墳?zāi)埂钡恼麄€(gè)生命周期中，溫室氣體排放量全部能夠?qū)崿F(xiàn)碳中和。

3.1.4 生物基塑料拓展塑料的汽車應(yīng)用領(lǐng)域的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

杜邦生物基熱塑性彈性體HytrelRS可以使用注塑、吹塑、壓延、滾塑、擠塑和熔鑄成型等傳統(tǒng)的熱塑性加工工藝，其應(yīng)用范圍廣泛，包括汽車和工業(yè)用軟管和管道、等速萬(wàn)向節(jié)防塵罩、安全氣囊蓋和消能阻尼器。

日本三菱化學(xué)公司著眼于光學(xué)和能源、電子儀器、汽車、裝修裝飾領(lǐng)域，開發(fā)的透明生物工程塑料PC （DURABIO）的共聚單體以從葡萄糖中萃取的異山梨醇為原料，產(chǎn)品的透明性、光學(xué)性能及耐磨性等均優(yōu)于傳統(tǒng)的石油基PC，其透明性使其易于著色，即使是較深的色調(diào)和金屬效果漆。

杜邦公司從植物提煉出來的新型材料Zytel610尼龍樹脂，具有極強(qiáng)的耐熱、耐鹽（氯化鈣）腐蝕性能及持久性，創(chuàng)新應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)周邊關(guān)鍵零件。

荷蘭化工巨頭帝斯曼公司利用70%蓖麻油基材料，開發(fā)EcoPaxx產(chǎn)品可用于汽車引擎罩內(nèi)的熱塑性材料。

豐田汽車公司采用聚乳酸和洋麻的復(fù)合材料已研制開發(fā)了汽車輪胎罩和車墊，逐漸將以往豐田汽車中的一些通用塑料部件全部采用生物制件代替，已經(jīng)將生物基塑料的使用范圍除延伸到傳動(dòng)系統(tǒng)以外，還在混合動(dòng)力車普瑞斯的車架中啟用了基于玉米、甘蔗或洋麻的生物塑料。

韓國(guó)仁川市的韓國(guó)端子工業(yè)株式會(huì)社（KET）選擇杜邦最新開發(fā)的耐水解系列產(chǎn)品CrastinHRHFS用于制造20A3P和200A2P高電壓屏蔽連接器（HVSC）。20 A 3針連接器用于連接汽車壓縮機(jī)及電子控制單元的電源，而更大的200 A連接器用于連接汽車電池組和逆變器。

大豆基聚氨酯正在被用作汽車座椅墊的填充材料，而混合大豆油樹脂混合料也被包括福特在內(nèi)的眾多汽車制造商用在聚氨酯泡沫座位中，據(jù)估計(jì)，已有150多萬(wàn)輛汽車使用了大豆聚氨酯混合材料。蓖麻油也在以尼龍樹脂混合料的形式被用于引擎罩下部件中嶄露頭角。

3.2 生物基塑料的注塑技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

注射成型的生物塑料通常由PLA、PHA和淀粉基塑料構(gòu)成。生物基塑料的熔點(diǎn)溫度與降解溫度非常接近，加工窗口很窄，如PHBV，熔點(diǎn) 154 ℃，但其降解溫度為182 ℃，加工窗口就非常窄。一旦過熱，就會(huì)造成凝膠、黑斑或者黃變。材料供應(yīng)商為克服這一注塑成型的難題，開發(fā)出增大結(jié)晶和降解之間的溫差的汽車用增強(qiáng)級(jí)塑料，從而改善了材料的注塑加工性能和終端使用性能，拓寬了材料加工窗口及應(yīng)用范圍。汽車供應(yīng)商佛吉亞（Faurecia SA） 已開始在歐洲生產(chǎn)一種麻和聚丙烯結(jié)合的注塑生物復(fù)合材料，生產(chǎn)出更薄壁但結(jié)構(gòu)能力不變的零部件，幫助汽車業(yè)減重和規(guī)避傳統(tǒng)材料的價(jià)格波動(dòng)，實(shí)現(xiàn)到2025 年達(dá)到每加侖54.5 英里的美國(guó)燃油經(jīng)濟(jì)性標(biāo)準(zhǔn)。

生物基塑料的注塑工藝要點(diǎn)。在注射成型中，這些材料出現(xiàn)的最大問題是由于過多的熱量、剪切或停留時(shí)間所造成的熱、濕氣和降解。生物塑料一般具有較大的吸濕性及濕度敏感性，因此必須進(jìn)行干燥，否則會(huì)造成材料的分子量和熔體粘度下降，同時(shí)產(chǎn)生飛邊，并使制品變脆。在成型可再生生物基塑料，原料干燥至含水量不大于0.1%。加工溫度波動(dòng)保持在±2 ℃，以不破壞材料的熱、剪切和水解穩(wěn)定性,。在薄壁產(chǎn)品中，流長(zhǎng)比不能太大，而如果增加充模壓力來解決，也會(huì)同時(shí)增加剪切，而這可能導(dǎo)致分解及制品變脆。為了避免熔融料停留時(shí)間過長(zhǎng)導(dǎo)致分解，機(jī)筒容積為注射量的3～4倍，2倍更好。Nypro公司已經(jīng)開發(fā)了自己的流動(dòng)模擬軟件包，以模擬生物塑料的成型行為，包括收縮和熱變形行為。

PLA、PHA生物聚合物注射成型。推薦使用壓縮比為3：1和長(zhǎng)徑比為20：1的螺桿，這樣，熔體不會(huì)受到過度的剪切。一般，進(jìn)料口溫度應(yīng)該在21 ℃左右，推薦的熔融溫度為180～210 ℃。螺桿轉(zhuǎn)速應(yīng)為100～200 r/min，背壓0.3～0.7 MPa。計(jì)量段和噴嘴的溫度應(yīng)該在 180.78～205 ℃之間，而模具應(yīng)該保持冷卻，溫度在25 ℃左右，制品收縮率0.004 cm/cm。

淀粉基生物聚合物注射成型。加工螺桿為漸變型、單螺紋螺桿，壓縮比2.5：1，長(zhǎng)徑比25：1。其熔融溫度為150～220 ℃。

3.3 吹膜成型加工生物基塑料件技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)［2］

淀粉基生物降解塑料的熔體強(qiáng)度一般低于傳統(tǒng)的LLDPE、LDPE或HDPE吹膜牌號(hào)，在擠出吹膜加工的過程中，容易造成膜泡不穩(wěn)、褶皺、產(chǎn)能偏低等一系列加工問題，導(dǎo)致吹膜產(chǎn)品的外觀甚至物性的重大缺陷。熔體強(qiáng)度反映聚合物熔體的抗延伸性及抗熔垂性,它是決定產(chǎn)品成型時(shí)材料加工特性的一個(gè)非常重要的性質(zhì)。特別是在吹膜加工中，在設(shè)備和工藝無異常和變化的情況下，聚合物原料的熔體強(qiáng)度是影響膜泡穩(wěn)定性的最主要因素。原料的熔體強(qiáng)度越大，膜泡的穩(wěn)定性越好。

熔體強(qiáng)度。熔體強(qiáng)度對(duì)薄膜的強(qiáng)度性能的影響最大。提高熔體強(qiáng)度，除了提高材料自身的支化度和分子量、降低熔體溫度之外，在吹膜加工中最為有效的就是提高對(duì)熔體的冷卻效果，其中以更改不同結(jié)構(gòu)的風(fēng)環(huán)最為有效。雙風(fēng)口風(fēng)環(huán)對(duì)于淀粉基生物降解塑料的膜泡有很好的穩(wěn)定作用，其冷卻效果大大高于單風(fēng)口風(fēng)環(huán)。

吹脹比和牽引比。這兩個(gè)關(guān)鍵工藝參數(shù)，對(duì)生物基降解塑料薄膜的縱橫向拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和耐撕裂力等性能有影響。成型工藝中，科學(xué)確定兩者之間的配匹關(guān)系，達(dá)到最佳的縱橫向拉伸強(qiáng)度、斷裂伸長(zhǎng)率和耐撕裂力強(qiáng)度。

3.4 汽車秸稈生物塑料的開發(fā)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

美國(guó)有些品牌的汽車有10%的零部件是用秸稈為原料的生物塑料制造出來的。說明汽車秸稈生物塑料的開發(fā)大有可為。

我國(guó)是農(nóng)業(yè)大國(guó)，每年可產(chǎn)生秸稈7億多噸，而在理論上4 t秸稈就可做成一噸可降解塑料產(chǎn)品。這樣的生物塑料制品僅在中國(guó)就可以省掉近兩億噸傳統(tǒng)塑料，就可以節(jié)省6億t原油，減少3.8億t二氧化碳的排放。

國(guó)內(nèi)對(duì)秸稈生物塑料的開發(fā)及應(yīng)用，進(jìn)展緩慢。亞洲是未來生物塑料的開發(fā)及應(yīng)用的主要地區(qū)，中國(guó)是汽車生產(chǎn)大國(guó)，應(yīng)起到引領(lǐng)的主導(dǎo)作用，綠塑創(chuàng)新汽車領(lǐng)域的應(yīng)用。

4 基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車綠色彈性體塑料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

彈性體塑料是介于橡膠與樹脂之間的一種新型高分子合金材料，材料加工性類似熱塑性塑料，生產(chǎn)效益很大，而實(shí)際應(yīng)用中的作用又酷似橡膠。TPE 材料不僅可以降低系統(tǒng)成本，減小部件質(zhì)量，提高部件性能，提高回收利用率，還可以改善汽車外觀。安全無毒，無污染、環(huán)保可靠，完全符合歐盟RoHS指令；穩(wěn)定性好，回彈性能好，優(yōu)異的耐候性、耐擦刮性，良好的對(duì)化學(xué)物質(zhì)，油品，溶劑和天氣的抵抗能力，具有通用塑料制品的加工性能。由于不需再像橡膠那樣經(jīng)過熱硫化，使橡膠工業(yè)生產(chǎn)流程縮短了1/4，節(jié)約能耗25%～40%，提高效率10～20倍。

4.1 汽車綠色彈性體塑料工程提升汽車安全可靠及清潔綠色塑料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

解決現(xiàn)有許多汽車安全問題的關(guān)鍵還是在于塑料。彈性體塑料能吸收大量的碰撞能量，對(duì)強(qiáng)烈撞擊有更大的緩沖作用，提高對(duì)車輛和乘員的安全可靠的保護(hù)性能。

彈性體塑料還具有更大的吸收和衰減振動(dòng)與噪聲的能力，提高乘坐室的清潔環(huán)境。

4.2 汽車綠色彈性體塑料工程的應(yīng)用領(lǐng)域的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

目前汽車上常用的熱塑性彈性體主要分為四大類，分別是聚烯烴類TPE（TPO和TPV）、聚酯類TPE（TPEE）、聚氨酯類TPE（TPU）和苯乙烯類熱塑性彈性（TPS）。

TPO主要用在汽車保險(xiǎn)杠、內(nèi)飾表皮材料、門窗密封條、檔泥板、轉(zhuǎn)向齒輪箱護(hù)套、燃油管等；TPV主要用在高級(jí)乘用車的保險(xiǎn)扣、角型防沖檔、風(fēng)檔、空氣阻流片及各種送風(fēng)、輸水膠管、門窗防水密封條、油封、墊片等；TPEE主要用在等速萬(wàn)向節(jié)護(hù)套、手制動(dòng)滾輪上、安全帶部件、門閂、控制系統(tǒng)防護(hù)罩、齒輪和齒條護(hù)罩、支撐裝置護(hù)罩、球形結(jié)合用的襯套和灰塵防護(hù)罩等.TPU具有優(yōu)良的耐磨性和耐彎曲疲勞性，可用于連接軸套、密封環(huán)及墊片TPS 主要用于汽車膠管、密封墊和膠黏劑上。

Dupont公司研制出了MultubaseG-7000苯乙烯類熱塑性彈性（TPS），它可在-55～+100 ℃的溫度下使用，對(duì)熱氧化破壞有很高的穩(wěn)定性，耐紫外線和耐臭氧性都很好。DuPontTM ETPV十分適合汽車工業(yè)應(yīng)用，特別是其強(qiáng)化的耐熱性和抗腐蝕性能，在-40～160 ℃之間可抗油脂和耐化學(xué)品性，適合作汽車發(fā)動(dòng)機(jī)罩下的零部件物料，如喉管、點(diǎn)火器、嵌縫、車身塞、液壓喉及車內(nèi)等角速萬(wàn)向節(jié)（CVJ）罩等。

AEM-TPV和TPSiV具有很高的耐油性能，使用溫度也能達(dá)到很多的工程應(yīng)用領(lǐng)域的要求。所以這些材料可以應(yīng)用在汽車引擎密封蓋、保護(hù)靴及軟管等領(lǐng)域。

TPV材料經(jīng)500萬(wàn)次的撓曲不破壞，而在相同條件下天然橡膠只能耐10萬(wàn)次左右。

TPV的擋風(fēng)玻璃刮水器密封具有良好的耐磨損性和抗扯性，即使在低溫環(huán)境下仍具有較好彈性和耐老化性。

TPV具有優(yōu)良的化學(xué)穩(wěn)定性，經(jīng)二次注射成型的油箱密封可在-40～90℃范圍內(nèi)抵抗來自清潔劑、飛濺的汽油、涂料等的腐蝕，可賦予優(yōu)越的密封性能。

4.3 復(fù)合型TPE制品成型加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

TPE成型加工技術(shù)的科學(xué)發(fā)展，提高TPE制品的功能機(jī)性能，拓展汽車領(lǐng)域的應(yīng)用范圍，實(shí)現(xiàn)汽車與時(shí)共進(jìn)的節(jié)能、環(huán)保和安全的“現(xiàn)實(shí)需求”及“潛在需求”的科技水準(zhǔn)的可持續(xù)發(fā)展。

4.3.1 雙組分注塑成型加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

通過雙組分注塑的包覆成型技術(shù)，將彈性體TPE與剛性基材復(fù)合，不僅可以使制品表面充滿柔感，還可以增加產(chǎn)品功能性與附加值，如減噪、減震、防水、防撞，防滑，舒適感等。模具是整項(xiàng)技術(shù)的靈魂。模具通過轉(zhuǎn)動(dòng)移位，達(dá)到同步注塑不同物料的效果。恩格爾的無拉桿多組分注塑機(jī)，適應(yīng)多組分模具大而注塑件表面較小，所需鎖模力也相對(duì)較小，模具可以超越模板安裝邊緣，因而，即使模具較大,也可以使用較小的機(jī)型以節(jié)省成本與能源，在TPE多組分汽車零件注塑成型加工中得到廣泛應(yīng)用。傳統(tǒng)的單一塑料組成的操縱件，觸感性及后裝飾性能差。雙組分成型加工技術(shù)的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)在傳統(tǒng)塑料操縱件表面注塑一層包裹的TPE，發(fā)揮TPE制品表面觸感性和TPE制品表面著色性極佳的兩項(xiàng)性能，制品成型后可為用戶實(shí)現(xiàn)個(gè)性化的裝飾圖案，具有對(duì)個(gè)性化需求欲望超強(qiáng)的客戶的吸引力。KRAIBURG 新開發(fā)的兩個(gè)TPE系列，與PP、ABS、PC/PBT進(jìn)行雙組分注塑成型操縱件，發(fā)揮了表層TPE抵抗日常使用產(chǎn)生的一切影響的性能，如手汗、酒精、紫外線、天氣原因帶來的影響，同時(shí)可滿足對(duì)色彩的期望。

4.3.2 多層無粘復(fù)合加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

多層無粘復(fù)合加工，由于省卻了粘結(jié)劑，實(shí)現(xiàn)了清潔、節(jié)能復(fù)合。TPE膜具有優(yōu)異防潑水功、超強(qiáng)任韌性，不含任何有害身心健康氣味及重金屬，不滋生細(xì)菌，營(yíng)造健康綠色環(huán)境，很適宜做環(huán)保背膠面料。TPE復(fù)合膜具有超強(qiáng)的剝離強(qiáng)度。長(zhǎng)期來車內(nèi)軟裝飾件為軟質(zhì)PVC，雖然在PVC料的增塑劑的環(huán)保性能方面做了大量的研究和應(yīng)用，但只能減少而不能杜絕有害物質(zhì)的排放、遷徙，裝飾件的環(huán)保性能成為長(zhǎng)期困擾的問題。以可熱粘結(jié)的普通軟質(zhì)塑料材為基體與TPE薄膜實(shí)現(xiàn)無粘結(jié)劑的復(fù)合，降低成本，裝飾件達(dá)到綠色化的性價(jià)比。復(fù)合汽車腳墊，表層為TPE，采用高溫復(fù)合，不用膠水粘連，避免膠水中的甲醛對(duì)人體的傷害，真正做好了綠色環(huán)保，提高車內(nèi)空氣的質(zhì)量。

4.3.3 復(fù)合型背部注塑加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

實(shí)現(xiàn)汽車零件的干漆膜化，杜絕汽車零件由于涂裝而產(chǎn)生的有害物質(zhì)的排放。注塑機(jī)的移模位置的控制精度的提高，機(jī)械手的應(yīng)用，使背部注塑技術(shù)得以實(shí)現(xiàn)及推廣應(yīng)用。背部注塑把TPE薄膜熱壓成型為零件的形狀，放到注塑模具里，模具合緊后，在它的背面注塑熔融的物料，使兩者結(jié)合為一體，特別適合于像保險(xiǎn)杠面板那樣較復(fù)雜零件。注塑成型的制品，不需要涂裝，符合汽車免噴涂化的發(fā)展。免噴涂不僅可以大幅降低成本，而且可以減少噴漆過程造成的環(huán)境污染。

4.3.4 橡塑復(fù)合擠出加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

橡塑復(fù)合連續(xù)精密擠出的發(fā)展，實(shí)現(xiàn)控制外層TPE達(dá)到最佳狀態(tài)和完滿的圓周及側(cè)向材料分布，內(nèi)芯/內(nèi)層/主體的能不受材料分布的影響而加工變化廣泛的EPDM。橡塑復(fù)合密封條，內(nèi)芯為橡膠、包裹外層為TPE，有兩種制造工藝：①橡塑復(fù)合連續(xù)擠出，在復(fù)合機(jī)頭/口模處實(shí)現(xiàn)共擠包覆。復(fù)合機(jī)頭需有多處控溫又互不干擾，以適應(yīng)TPE與橡膠的擠出溫度相差很大的工藝要求，而此時(shí)為抗衡橡膠密封條在微波和熱空氣硫化槽中的硫化溫度，使TPE材料性能不變，需采用特殊的耐高溫的TPE材料；②在橡膠密封條硫化后，一邊擠出TPE薄膜，一邊在高溫下與密封條包覆。

4.3.5 發(fā)泡TPE制品成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

發(fā)泡成型加工技術(shù)提高TPE制品的輕量化、緩沖性、比強(qiáng)度的性能。

擠出發(fā)泡加工技術(shù)。TPE擠出發(fā)泡材料兼顧熱塑性彈性體和發(fā)泡塑料所具有的優(yōu)良特性，可以用作用可吸收沖擊能量和震動(dòng)能量的座椅、頭枕等制品，提高乘坐的舒適性及減輕碰撞時(shí)對(duì)人體的傷害。TPE因熔體強(qiáng)度較差等原因難以被加工成發(fā)泡級(jí)產(chǎn)品，山東道恩北化彈性體材料有限公司采用環(huán)保無害配方體系，開發(fā)出了具有發(fā)泡均勻、細(xì)密、泡體強(qiáng)度高等特點(diǎn)的擠出發(fā)泡級(jí)TPE。北京化工大學(xué)馮剛和苑會(huì)林，研究了發(fā)泡劑的用量、成核劑的種類和用量、交聯(lián)劑，以及加工參數(shù)、螺桿結(jié)構(gòu)對(duì)擠出成型工藝制備TPE擠出發(fā)泡材料性能的影響，為實(shí)現(xiàn)TPE發(fā)泡制品的應(yīng)用提供了科學(xué)技術(shù)。目前，TPE發(fā)泡材料汽車上應(yīng)用還處于初始階段，有待于應(yīng)用開發(fā)，例如TPE發(fā)泡材料用作隔震墊片，能在高速的前提下，降低車輪及路面的動(dòng)力效應(yīng)，提高舒適、安全的性能。水發(fā)泡海綿狀TPE在國(guó)外已研制成功，成為今后取代海綿橡膠制作汽車密封條的新趨向。

4.3.6 高效節(jié)能的料斗加料干燥技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

彈性體塑料粒料往往含有不同程度的水分、熔劑及其它易揮發(fā)的低分子物，特別是具有吸濕傾向的彈性體塑料TPR含水量總是超過加工所允許的限度。因此，在加工前必須進(jìn)行干燥處理，并測(cè)定含水量。在高溫下TPR的水分含量要求在5%以下，甚至2%～3%，因此常用真空干燥箱在75～90 ℃干燥2 h。傳統(tǒng)干燥機(jī)節(jié)能發(fā)熱元件是電熱管及陶瓷紅外線等耗電高、壽命短之加熱元件。采用可調(diào)高效率熱風(fēng)元件，利用鼓風(fēng)機(jī)將熱分子吹送到需熱干燥的塑料原料上，發(fā)熱元件所產(chǎn)生的熱量95%，由風(fēng)扇的對(duì)流空氣傳達(dá)支被加熱的物體上，節(jié)電可達(dá)30%以上。張家港市聯(lián)達(dá)機(jī)械有限公司LDYW-200型紅外線結(jié)晶除濕干燥系統(tǒng)，結(jié)晶-除濕-干燥三位一體一次完成，時(shí)間短、效率高、能耗低，幾乎不破壞原料結(jié)構(gòu)。

4.3.7 高動(dòng)態(tài)反映的閥控伺服注射技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

TPE不同于普通塑料的注射性能，充滿流道系統(tǒng)的最佳時(shí)間為0.5～1.5 s。普通的液壓注射系統(tǒng)及伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)的注射系統(tǒng)的動(dòng)態(tài)性能難以達(dá)到。普通開關(guān)閥動(dòng)態(tài)反映時(shí)間需約250 ms，不可能實(shí)現(xiàn)瞬時(shí)高速注射，唯伺服閥控制系統(tǒng)才能達(dá)到。閥控伺服系統(tǒng)由電液伺服閥和執(zhí)行機(jī)構(gòu)構(gòu)成閉環(huán)控制系統(tǒng)，瞬時(shí)高速注射時(shí)間在0.5 s時(shí)間內(nèi)完成，注射速度可達(dá)300 mm/s，實(shí)現(xiàn)雙組分的TPE薄壁包覆制品的成型加工。

4.3.8 TPE注塑螺桿及其注塑參數(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

注塑螺桿主要技術(shù)參數(shù)：壓縮比2，均化段長(zhǎng)度50% L，加料長(zhǎng)度段15% L，螺槽深度0.05～0.06D，螺距1D，螺棱寬度0.1D，止回環(huán)寬度/環(huán)徑為0.6～0.8。直通噴嘴。

注塑主要技術(shù)參數(shù)：螺桿轉(zhuǎn)速20～70 r/min；加熱溫度：噴嘴加熱溫度170～180 ℃，機(jī)筒加熱溫度（前）175～185 ℃，（中）180～200 ℃，（后）180～170 ℃；模具溫度20～40 ℃；注射壓力80～100 MPa；保壓壓力30～40 MPa；行程/直徑取2～4。

4.4 彈性體應(yīng)用汽車綠色塑料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)［3］

熱塑性彈性體因其彈性好、加工性能強(qiáng)等優(yōu)勢(shì)迅速占領(lǐng)了市場(chǎng)，極大地滿足了我們的市場(chǎng)需求。同時(shí)，隨著合金化技術(shù)的進(jìn)步，尤其是相容化技術(shù)的出現(xiàn)，數(shù)量更大、品種更多、功能更齊全的熱塑性彈性體陸陸續(xù)進(jìn)入市場(chǎng)，其應(yīng)用前景被人們廣泛看好。TPE的耐熱性不如橡膠，隨著溫度上升而物性下降幅度較大，因而適用范圍受到限制。同時(shí)，壓縮變形、彈回性、耐久性等同橡膠相比較差，價(jià)格上也往往高于同類的橡膠。但總的說來，TPE的優(yōu)點(diǎn)仍十分突出，而缺點(diǎn)則在不斷改進(jìn)之中，作為一種節(jié)能環(huán)保的新型原料，發(fā)展前景十分看好。

5 基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車復(fù)合材料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

汽車復(fù)合材料主要指由天然纖維、玻璃纖維、碳纖維與塑料組合而成的材料，發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn)，克服單一材料的缺陷，擴(kuò)大材料的在汽車綠色塑料工程領(lǐng)域的應(yīng)用范圍

復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件可以滿足汽車零部件在結(jié)構(gòu)、尺寸及其他方面的性能需求，越來越顯示其強(qiáng)大的生命力。

復(fù)合材料來制造工藝包括樹脂轉(zhuǎn)移成型（RTM）、片狀模塑料（SMC）和注塑等。從材料成本、工裝模具成本、尺寸穩(wěn)定性、可回收性、加工時(shí)間以及表面光潔度等方面來看，每種工藝都有其優(yōu)勢(shì)和劣勢(shì)。但是讓材料類型統(tǒng)一，從而實(shí)現(xiàn)循環(huán)再利用，則是一個(gè)較大的挑戰(zhàn)。

復(fù)合材料的減重效果是不可否認(rèn)的。但是如何通過經(jīng)濟(jì)有效的方式來發(fā)揮其減重效果則是推進(jìn)復(fù)合材料在汽車上大量應(yīng)用的關(guān)鍵。

5.1 汽車天然纖維復(fù)合材料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

由于玻璃纖維對(duì)人的身體有害，并且熔融后容易粘結(jié)造成回收利用困難。天然纖維復(fù)合材料為植物基材料，內(nèi)含物可減少樹脂使用和減輕重量的吸引，正在成為汽車業(yè)的主流材料，天然纖維復(fù)合材料的應(yīng)用成為當(dāng)前世界各國(guó)汽車塑料的一個(gè)重要研究領(lǐng)域。

5.1.1 天然纖維填充增強(qiáng)復(fù)合材料提高汽車資源節(jié)約型綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

天然纖維填充增強(qiáng)復(fù)合材料可節(jié)約高分子材料，同時(shí)又有利于清潔生產(chǎn)和塑料產(chǎn)品性能的優(yōu)化。

納入天然纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料的來源有纖維素、木材、亞麻、黃麻、劍麻、大麻、龍舌蘭葉纖維、椰子殼纖維，以及稻草與其他農(nóng)作物廢料等。用天然纖維如亞麻、劍麻增強(qiáng)塑料制造車身零件，在汽車行業(yè)已經(jīng)得到認(rèn)可。大豆基聚氨酯正在被用作汽車座椅墊的填充材料，而混合蓖麻植物油的新型尼龍正在引擎罩下部件中嶄露頭角。

5.1.2 天然纖維填充增強(qiáng)復(fù)合材料推動(dòng)汽車生態(tài)輕量化的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

天然纖維是環(huán)保材料，而且植物纖維比玻纖輕40%，減輕車重可降低油耗。用亞麻增強(qiáng)PP制作車身底板，材料的拉伸強(qiáng)度比鋼要高，剛度不低于玻纖增強(qiáng)材料，制件更易于回收。對(duì)操作工人，可免除因玻纖引起的皮疹和呼吸性疾病。

A. Schulman Inc.公司采用聚丙烯和20%麥稈混合制成的AgriPlas樹脂現(xiàn)被用在Flex的第三排儲(chǔ)物箱中，制成的儲(chǔ)物箱比全PP材質(zhì)儲(chǔ)物箱輕10%，據(jù)福特估計(jì)，在儲(chǔ)物箱中用麥稈代替樹脂將每年減少2萬(wàn)磅的油耗，每年還可減少3萬(wàn)磅的二氧化碳排放。

戴姆勒 —克萊斯勒公司用亞麻/劍麻氈增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂復(fù)合材料應(yīng)用在E系列轎車的車門、車內(nèi)飾件，先前用的是木纖維復(fù)合材料，使得重量減輕了20%左右，而且機(jī)械性能、安全保護(hù)性能也得到了提高。05 款A(yù)級(jí)2門轎車用麻蕉纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料大批量生產(chǎn)備胎罩，成型該零件較常規(guī)玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合塑料節(jié)能60%，它是世界第一個(gè)天然纖維大批量應(yīng)用于外裝件的范例。

5.1.3 天然纖維填充增強(qiáng)復(fù)合材料應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

英國(guó)生物塑料開發(fā)商N(yùn)etComposites領(lǐng)軍開發(fā)了一項(xiàng)名為Combine的研究計(jì)劃，創(chuàng)新的結(jié)合Combine計(jì)劃的目的是通過對(duì)自然纖維和生物塑料的創(chuàng)新結(jié)合來開發(fā)一種高性能的、以生物為原料的合成物，這種合成物可以用作結(jié)構(gòu)部件?，F(xiàn)今，自然纖維只有填充成型短纖維和壓縮成型的墊子纖維兩種，但這兩種都不能提供足夠的強(qiáng)度和硬度來制造結(jié)構(gòu)部件。自然纖維紗通常都是擰在一起的，這使得向其中注入粘性熱塑樹脂變得很困難。在這個(gè)計(jì)劃中，麻纖維和亞麻纖維要經(jīng)過加工，將之紡成連續(xù)的纖維，再織成高性能的紡織物。把這些紡織物與自毀型生物塑料如聚乳酸結(jié)合，然后通過真空袋成型和壓縮成型使之成型為各種部件，最后還要進(jìn)行表面處理。材料結(jié)合和加工技術(shù)還有待于改進(jìn)，同時(shí)也要考慮材料將來的環(huán)境退化、混合性和可回收性等因素。

汽車供應(yīng)商佛吉亞（Faurecia SA） 已開始在歐洲生產(chǎn)一種麻和聚丙烯結(jié)合的注塑生物復(fù)合材料，同時(shí)尋找機(jī)會(huì)把此技術(shù)在北美推廣。在測(cè)試中，麻被證明是生物復(fù)合材料最佳的天然原料，因?yàn)榕c聚丙烯化學(xué)屬性最為契合，該公司將選用麻生產(chǎn)出更薄壁但結(jié)構(gòu)能力不變的零部件。同時(shí)，該公司還在開發(fā)一種全天然復(fù)合材料，將天然纖維和一種植物基樹脂結(jié)合在一起。這兩項(xiàng)開發(fā)都是為了幫助汽車業(yè)減重和規(guī)避傳統(tǒng)材料的價(jià)格波動(dòng)。

豐田汽車公司采用聚乳酸和洋麻復(fù)合的材料，已研制開發(fā)了汽車輪胎罩和車墊，逐漸將以往豐田汽車中的一些通用塑料部件全部采用生物制件代替，已經(jīng)將生物基塑料的使用范圍除延伸到傳動(dòng)系統(tǒng)以外，還在混合動(dòng)力車普瑞斯的車架中啟用了基于玉米、甘蔗或洋麻的生物塑料。

5.2 汽車玻璃纖維復(fù)合材料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

玻纖增強(qiáng)塑料是在原有純塑料的基礎(chǔ)上，加入玻璃纖維和其它助劑，從而提高材料的使用范圍。玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料因其組成材料的種類、數(shù)量、纖維方向以及其他參數(shù)可以自由選擇，因而重量輕，強(qiáng)度和剛度更高，且其性能優(yōu)異且大范圍可調(diào)，在汽車行業(yè)中，應(yīng)用越來越廣泛，例如軟質(zhì)儀表板的支撐骨架、車門坎板、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、風(fēng)扇葉輪、發(fā)動(dòng)機(jī)和動(dòng)力系統(tǒng)部件、節(jié)流體和流量計(jì)等。玻璃纖維增強(qiáng)的環(huán)氧樹脂，其比強(qiáng)度比鋼2倍左右。通過不同組分搭配的復(fù)合材料，具有很高的機(jī)械強(qiáng)度、較好的剛性以及沖擊性能等，可以代替鋼板制作車身覆蓋件或結(jié)構(gòu)件。玻璃纖維/熱固性樹脂復(fù)合材料已經(jīng)以玻璃鋼的身份在汽車領(lǐng)域取得了廣泛的應(yīng)用。但玻璃纖維/熱塑性復(fù)合材料的研究和應(yīng)用還不是很普遍。

玻璃纖維復(fù)合材料中，纖維的含量、長(zhǎng)度、分散狀況以及纖維與基體間的界面結(jié)合能力，都對(duì)最終制品的力學(xué)性能有重大影響，而這些因素又取決于體系組分配比，以及所用的加工設(shè)備和加工工藝。

汽車玻璃纖維復(fù)合工程塑料向?qū)Ｓ没较虬l(fā)展，以發(fā)揮其最大的綠色性能。

5.2.1 汽車玻璃纖維復(fù)合材料塑料應(yīng)用領(lǐng)域的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

玻璃纖維復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件設(shè)計(jì)自由度大，外形多種多樣，表面可制作具有特色的花紋。雖然玻纖含量高會(huì)對(duì)外觀產(chǎn)生一定影響，但飛速發(fā)展的表面防護(hù)處理技術(shù)已經(jīng)基本上彌補(bǔ)了這一缺陷，A級(jí)表面是可以實(shí)現(xiàn)的。著色性好，可通過添加色母料或表面噴涂制成各種顏色的零件。

通過注塑和模壓，可以實(shí)現(xiàn)各種不規(guī)則弧度，這是金屬件難以達(dá)到的。

通用電氣公司塑料部與CMI國(guó)際公司聯(lián)合研制玻璃增強(qiáng)的PPS注塑成型加工進(jìn)氣歧管，重量為2.3～3.6 kg，而壓鑄鋁制歧管重4.5～7.3 kg，耐久性高于或等于鋁制歧管，內(nèi)表面光滑，可采用體積尺寸較小的歧管，降低了制造費(fèi)用，而且由于塑料歧管導(dǎo)熱性較低、低溫空氣密度較大，提高了空氣燃料混合比，較大幅度提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率。通用汽車公司同杰恩伯格工業(yè)公司合作研制一種玻璃纖維增強(qiáng)PPS復(fù)合材料與鋼的復(fù)合型汽車凸輪軸，降低了發(fā)動(dòng)機(jī)噪音低，改善了健康環(huán)境，而且生產(chǎn)時(shí)間由幾小時(shí)削減為40 s，減少了生產(chǎn)的碳排放。

汽車儀表板骨架材料綠色專用化工程塑料。SMA/ GF（玻璃纖維增強(qiáng)苯乙烯-馬來酸酐共聚物材料）汽車儀表板骨架材料，尺寸穩(wěn)定性，高剛性可以滿足儀表板薄壁化設(shè)計(jì)的發(fā)展趨勢(shì)，其壁厚一般在2.2 mm左右，相對(duì)于其他材料3.0～3.5 mm的壁厚設(shè)計(jì)，可以大幅度降低產(chǎn)品重量；獨(dú)特的酸酐分子結(jié)構(gòu)，副駕駛氣囊爆破的同時(shí)不易飛濺發(fā)泡層及表皮，從而提高了被動(dòng)安全性；良好的耐熱性滿足了汽車儀表板在120 ℃，500 h的熱老化的要求。

安全氣囊殼體材料綠色專用化工程塑料。DSM公司的玻纖增強(qiáng)的Akulon K 224-PG 8 PA6已證明了其作為最好的安全氣囊殼體材料之一，在很多方面不僅優(yōu)于傳統(tǒng)的金屬材料，也優(yōu)于其他塑料，可以提供極其優(yōu)異的性能，同時(shí)還可以縮短生產(chǎn)周期，降低成本。它可以在-35 ℃的低溫下正常工作，而不出現(xiàn)破裂或裂痕。在+85 ℃的高溫下，它表現(xiàn)出了優(yōu)良的抗蠕變性能，從而確保了此部件的固定點(diǎn)不會(huì)出現(xiàn)松動(dòng)現(xiàn)象。全球已有大約150多種汽車的大約1.2億個(gè)安全氣囊使用了Akulon K 224-PG 8 PA6，而且最重要的是，失誤為零。

長(zhǎng)期拒絕從金屬轉(zhuǎn)件化為塑料件的是節(jié)氣閥蓋，這個(gè)堡壘最后被巴斯夫公司30%和35%玻纖增強(qiáng)尼龍66攻破。它們被用在由法國(guó)的MGI Coutier公司設(shè)計(jì)的雷諾和標(biāo)志車上，比同樣的金屬部件輕50%。

5.2.2 長(zhǎng)玻璃纖維復(fù)合材料的注塑成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

開發(fā)長(zhǎng)纖維注塑技術(shù)的目的是取代GMT技術(shù)。

長(zhǎng)玻璃纖維復(fù)合材料的注塑粒料指的是纖維單向排布的粒料，其纖維長(zhǎng)度與粒料長(zhǎng)度相等， 一般大于5 mm。

長(zhǎng)玻璃纖維增復(fù)合料比短玻璃纖維復(fù)合材料的翹曲程度更低，收縮率也更小。玻璃纖維比例增加，有利于減少制品裂紋，降低規(guī)劃收縮率。長(zhǎng)玻纖可提升部件的強(qiáng)度和硬度，但不會(huì)像短玻纖那樣會(huì)犧牲沖擊性能。除了較高的沖擊強(qiáng)度，對(duì)A 級(jí)表面應(yīng)用來說還有一個(gè)技術(shù)突破表現(xiàn)在纖維分散性的提升。長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯具有質(zhì)量輕，強(qiáng)度高的優(yōu)勢(shì)，并易于制造和實(shí)現(xiàn)成本優(yōu)化，目前正在逐漸取代工程塑料和金屬材料，成為汽車實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高剛度的輕量化最重要的材料之一。

降低高比例超長(zhǎng)玻璃纖維復(fù)合材料熔融粘度，使包裹在其中的玻璃纖維在注射成型過程中受到的螺桿推進(jìn)剪切力較小，以減少玻璃纖維的長(zhǎng)度剪切。DSM公司開發(fā)的第二代Akulon Ultraflow PA6，同比第一代產(chǎn)品，流動(dòng)性提高80%，甚至玻纖含量高達(dá)60%，發(fā)動(dòng)機(jī)罩的厚度從3.2 mm降低到2.5 mm，節(jié)約了資源、降低了能耗。

玻纖增強(qiáng)以后，由于玻纖的加入，所有材料的熔融粘度增大，流動(dòng)性變差，注塑壓力比不加玻纖的要增加很多；注塑溫度要比不加玻纖以前提高10～30℃；注塑時(shí)使用模溫機(jī)加熱模具，達(dá)到塑料熔體注射之前保持較高的模具溫度，使熔體在高模溫狀態(tài)下注塑成型,提高其流動(dòng)性和充模能力，保壓階段后期采用冷卻介質(zhì)快速降低塑件的溫度，獲得高質(zhì)量表面、玻璃纖維去向均勻的增強(qiáng)塑件，提高成型效率。

玻纖增強(qiáng)以后，玻纖是硬度很高的材料，助劑高溫?fù)]發(fā)后是腐蝕性很大的氣體，對(duì)注塑機(jī)的螺桿和注塑模具的磨損和腐蝕很大，因此，生產(chǎn)使用這類材料的模具和注塑機(jī)時(shí)，要注意設(shè)備的表面防腐處理和表面硬度處理。

注塑制品中玻璃纖維的長(zhǎng)度必須大于臨界長(zhǎng)度，當(dāng)纖維長(zhǎng)度小于此臨界長(zhǎng)度的纖維增強(qiáng)塑料受一定載荷時(shí)，纖維就會(huì)被拔出，纖維的強(qiáng)度就不能得到充分發(fā)揮。

在長(zhǎng)纖維注塑工藝中， 保護(hù)纖維免受損傷和均勻分布成為關(guān)鍵性的因素。纖維必須在聚合物中分布均勻，以達(dá)到增強(qiáng)制品力學(xué)性能的目的。

在注塑機(jī)中直接混合的技術(shù)。混合過程在塑化段完成。注塑機(jī)中直接混合不易造成混合物成分的偏差，不易造成塑料降解和纖維損傷。工藝的核心是如何從機(jī)械和工藝的角度確?；旌衔锏木鶆蚨?，進(jìn)而保證制品的質(zhì)量。

塑化和注射為一體化的螺桿特點(diǎn)：加深螺槽、加寬螺槽，優(yōu)化設(shè)計(jì)螺桿頭，多點(diǎn)熱流道，使長(zhǎng)玻纖得以平緩流動(dòng)以降低剪切力，達(dá)到減少玻璃纖維長(zhǎng)度受損的目的。

模具：長(zhǎng)纖材料比短玻璃纖維材料對(duì)模具的磨損略輕一些，因?yàn)橥瑯拥奶罴雍拷佑|模具的玻纖端頭少一些。但要減少對(duì)玻纖的損害，澆口盡可能設(shè)計(jì)成圓形澆口，而且大一些更好。模具帶加熱及冷卻系統(tǒng)，能夠快速調(diào)節(jié)溫度。

5.2.3 汽車玻璃纖維復(fù)合材料的擠注成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

如何在注射成型加工中，充分發(fā)揮填充長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)的性能達(dá)到降低重量又提高制品的強(qiáng)度和剛度，成為新的注射成型的研發(fā)課題。在線配混復(fù)合材料的擠注復(fù)合塑化注射系統(tǒng)就是把常規(guī)的配混擠出造粒及制品的注射成形在兩臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行合為在同一設(shè)備上進(jìn)行，不受到常規(guī)標(biāo)準(zhǔn)原料及供應(yīng)數(shù)量的限制，可靈活開發(fā)具有特種性能和功能的復(fù)合材料的注射制品，特殊的塑化型式達(dá)到大大降低了填充長(zhǎng)玻纖的剪斷率，提高了制品的強(qiáng)度和剛度。常規(guī)的配混擠出造粒及制品的注射成形在兩臺(tái)設(shè)備上進(jìn)行，已配混好的復(fù)合材料再一次經(jīng)注射螺桿的剪切塑化，損傷長(zhǎng)玻璃纖維，不能保持長(zhǎng)玻璃纖維的原來纖維長(zhǎng)度，極大降低了制品的強(qiáng)度和剛度。在線配混高分子復(fù)合材料就是解決了以上的難題。在線配混就是把復(fù)合材料的擠出混煉和注射在一條生產(chǎn)線上一步完成。用戶可以根據(jù)自己注射成形制品原材料的要求，直接把填充劑、添加劑和塑料原料一起喂入擠出機(jī)混煉塑化，注射成形制品。

Engel公司以模塊化方式把鎖模力10 000 kN的Duo 7050/1000二模板大型注塑機(jī)與德國(guó)Leistritz的長(zhǎng)徑比為36的直徑50 mm的螺桿同向混煉平行雙螺桿擠出機(jī)組合成一套異軸在線配混的擠注復(fù)合系統(tǒng)，而且，每個(gè)組件的標(biāo)準(zhǔn)功能都保持完整無缺，如果有必要，每一個(gè)組件都能獨(dú)立于其它組件而運(yùn)轉(zhuǎn)。模塊化設(shè)計(jì)的擠出機(jī)塑化擠出配混熔融料，熔融料被擠入流道，流經(jīng)打開的流道開關(guān)進(jìn)入注射儲(chǔ)料腔中，在達(dá)到設(shè)定注射量時(shí)，流道開關(guān)閉合，熔融料流動(dòng)被中斷，注射熔融料注射到模具中，并施加保持壓力，在這段時(shí)間內(nèi)，擠出機(jī)繼續(xù)塑化擠出至熔融料儲(chǔ)料腔中。

5.3 汽車綠色碳纖維復(fù)合材料塑料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

碳纖維被國(guó)際上稱之為“第三代材料”，因?yàn)橛锰祭w維制成的復(fù)合材料具有極高的強(qiáng)度，汽車應(yīng)用工業(yè)級(jí)碳纖維復(fù)合材料是第三次工業(yè)革命在汽車上的體現(xiàn)。實(shí)現(xiàn)汽車的綠色塑料工程更多的靠塑料復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)，玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料不足以和金屬匹敵，具有輕質(zhì)高強(qiáng)度、高模量、耐高溫、導(dǎo)電等一系列性優(yōu)異的綜合性能的碳纖維復(fù)合材料，實(shí)現(xiàn)“以塑勝鋼”，引領(lǐng)汽車劃時(shí)代的變革。

幾十年前曾預(yù)言碳纖維復(fù)合材料會(huì)取代金屬用來制造汽車底盤結(jié)構(gòu)件?，F(xiàn)在，這個(gè)預(yù)言變成現(xiàn)實(shí)并推向普及化。

5.3.1 汽車碳纖維復(fù)合材料的綠色化性能

碳纖維是一種與人造絲、合成纖維絲一樣的纖維狀碳材料，是目前世界高科技領(lǐng)域中十分重要的新型工業(yè)材料，大幅提高汽車的綠色化性能。根據(jù)2013年全球CRP 市場(chǎng)的統(tǒng)計(jì)（CCeV 和AVK發(fā)布），碳纖維在汽車上的應(yīng)用年增長(zhǎng)速率預(yù)計(jì)為34%，到2020年可能會(huì)達(dá)到23 000 t。

輕量節(jié)能資源化。碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件同比純塑料構(gòu)件輕30%～40%，實(shí)現(xiàn)汽車減重化的革命，進(jìn)一步達(dá)到節(jié)油、節(jié)電，降低對(duì)不可再生的石油資源的利用。巴西研發(fā)出利用甘蔗生產(chǎn)出生物碳纖維，更體現(xiàn)出碳纖維節(jié)約不可再生資源的綠色化特性。

安全壽命周期可靠化。碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件同比純塑料構(gòu)件強(qiáng)度同比鋼件高4～5倍。常規(guī)的純塑料成型加工的汽車保險(xiǎn)杠，碰撞性能較弱，實(shí)際僅起到包裝裝飾的功能，沒有達(dá)到人身保險(xiǎn)的功能。碳纖維復(fù)合材料成型的保險(xiǎn)杠的厚度如為2 mm，強(qiáng)度不低于8 mm厚的鋼板，大幅提高了保險(xiǎn)杠的抗沖擊性能，在高速撞擊下保護(hù)乘員安全等眾多方面有著與普通工程塑料、鋼板件無與倫比的優(yōu)勢(shì)。碳纖維和鋁錫合金復(fù)合材料制造的制動(dòng)器［1］，耐高溫干摩擦的性能及抗磨壽命大幅高于傳統(tǒng)材料制造的制動(dòng)器。

生態(tài)環(huán)保清潔化。碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件質(zhì)輕、轉(zhuǎn)動(dòng)慣量小，有效降低噪聲及減少震動(dòng)阻尼，提高乘員的舒適度。碳纖維復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、模量高、耐高溫、抗蠕變、耐疲勞性好等優(yōu)點(diǎn)，易實(shí)現(xiàn)自潤(rùn)滑的性能，在某些運(yùn)動(dòng)構(gòu)件中，可少用或不用潤(rùn)滑油，有效降低環(huán)境污染、實(shí)現(xiàn)清潔運(yùn)行。自潤(rùn)滑意味著提高汽車的使用壽命，減少對(duì)資源的利用。

車型個(gè)性化。碳纖維復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)汽車外罩的個(gè)性化設(shè)計(jì)，進(jìn)一步迎合市場(chǎng)的個(gè)性化發(fā)展的需求。

塑料應(yīng)用拓展化。工程塑料填充碳纖維后，復(fù)合材料除持有原工程塑料性能外，提高了強(qiáng)度和剛度，更有利于以輕量化的特性取代汽車金屬合金結(jié)構(gòu)件，拓展塑料的應(yīng)用領(lǐng)域。

5.3.2 汽車行業(yè)應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

節(jié)約不可再生能源和提高燃料效率的汽車輕量化解決方案正推動(dòng)碳纖維應(yīng)用快速增長(zhǎng)。

碳纖維復(fù)合材料在汽車上主要可應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩、翼子板、車頂、行李箱、門板、底盤等零部件中。為了確保足夠的安全性能，在主承載車身結(jié)構(gòu)件上汽車廠商通常要選擇強(qiáng)度，剛性及耐沖擊性能均很高的材料用于制造主承力結(jié)構(gòu)件，這時(shí)環(huán)氧樹脂碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料就成為理想的材料選擇。車門、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、行李艙門、前后保險(xiǎn)杠、翼子板、擾流板等次承力結(jié)構(gòu)件，其結(jié)構(gòu)大都為層合實(shí)體結(jié)構(gòu)和復(fù)合材料三明治夾心結(jié)構(gòu)，面板選用高強(qiáng)度高模量碳纖維復(fù)合材料制作，芯材選用一定剛度和強(qiáng)度的低密度材料如泡沫、蜂窩等，膠結(jié)層將面板和芯材連接在一起。

5.3.2.1 由高端汽車向普及型汽車的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

碳纖維發(fā)展之初由于原料制造成本過高、成型加工技術(shù)單一等因素，制約了碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域，最初僅在一些對(duì)性能有極高要求的高端的F1 賽車、超級(jí)跑車上小批量車應(yīng)用，如蘭博基尼、柯尼塞格、雷克薩斯LFA、 GT-R、保時(shí)捷911 GT3 承載式車身等。隨著碳纖維制造成本的下降、復(fù)合材料制造工藝的成熟、綠色化環(huán)保標(biāo)準(zhǔn)的日趨嚴(yán)格，各大主機(jī)廠紛紛進(jìn)行碳纖維復(fù)合材料的汽車零部件的開發(fā)，如今被廣泛地應(yīng)用于高價(jià)值的普及型民用轎車上，如寶馬、德國(guó)SGL等。

寶馬公司的BMW i3電動(dòng)汽車，首次在國(guó)際上實(shí)現(xiàn)碳纖維復(fù)合材料車型的量產(chǎn)化，成為了汽車用碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域的標(biāo)桿。LifeDrive架構(gòu)的乘員模塊是鋁質(zhì)車架上安裝碳纖維復(fù)合材料乘用艙，諸多套件、車身覆蓋件也是全部采用了碳纖維復(fù)合材料制造，整車質(zhì)量?jī)H為1.25 t。BMW i3選擇在公司內(nèi)生產(chǎn)碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件，以降低制造成本，并大力投資于專用技術(shù)的開發(fā)，在未來10 a里，碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件的成本有望下降50%。

沃爾瑪公司最新大型18輪的運(yùn)輸卡車，采用碳纖維復(fù)合材料，燃油效率提高了1倍，降低了碳排放。主體由一塊長(zhǎng)53英尺的碳纖維面板代替?zhèn)鹘y(tǒng)的鋼板件，是汽車質(zhì)量減少了1 814 kg，降低了鋼材資源的消耗；碳纖維結(jié)構(gòu)件增加了設(shè)計(jì)和加工的靈活性，采用凸面結(jié)構(gòu)的碳纖維車頭更符合空氣動(dòng)力學(xué)的原理，并且可增加車載空間。

5.3.2.2 由裝飾件向結(jié)構(gòu)件的應(yīng)用領(lǐng)域發(fā)展的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

碳纖維復(fù)合材料起初僅應(yīng)用汽車頂蓬和車身的裝飾部件，提高賽車、超級(jí)跑車的安全型。碳纖維原材料制造、成型加工技術(shù)的科技進(jìn)步，碳纖維復(fù)合材料由貴族化走向大眾化。2003款戴姆勒克萊斯勒Dodge Viper 運(yùn)動(dòng)車首次應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料會(huì)取代金屬用來制造汽車底盤結(jié)構(gòu)件。

用碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）制造的板簧為14 kg，減輕重量76%。在美國(guó)、日本、歐洲都已使板簧、圓柱形螺旋彈簧實(shí)現(xiàn)了碳纖維增強(qiáng)塑料化，除具有明顯的防振和降噪效果外，還達(dá)到輕量化的目的。

德國(guó)的知名輪轂制造專家WWHEELSANDWORE研發(fā)的“Megalight-Forged-Series”輪轂系列，采取兩片式設(shè)計(jì)，外環(huán)為碳纖維材質(zhì)打造，內(nèi)轂為輕量化的合金，搭配不銹鋼制的螺絲，較一般同尺碼的輪轂可減重40%左右。

奔馳、寶馬、奧迪、大眾、本田、日產(chǎn)等公司碳纖維制造汽車座椅加熱墊，熱效率高達(dá)96%, 并在加熱墊中均勻密布, 保證熱量在座椅加熱區(qū)域均勻釋放；碳纖維適宜人體吸收人體的紅外線波長(zhǎng)，充分減少駕乘疲勞，增加舒適度。英國(guó)Kahm公司使用碳纖維復(fù)合材料制得的RX-XR型高級(jí)轎車專用車輪，質(zhì)量?jī)H為6 kg，可高速行駛，并可最大限度地降低車輪的徑向慣性力。

英國(guó)DYMAC公司開發(fā)的世界最輕碳纖維/ 鎂車輪由碳纖維輪網(wǎng)和鎂剎車盤兩部分組成，并用鍍鈦的特殊硬件連接起來。碳纖維制動(dòng)盤能夠承受2 500 ℃的高溫，而且具有非常優(yōu)秀的制動(dòng)穩(wěn)定性，廣泛用于競(jìng)賽用汽車上。

插電式大眾XL1的防滾架采用碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造。全新福特方程式賽車將采用新型的碳纖維材料單體底盤，從而達(dá)到其所制定的F3安全標(biāo)準(zhǔn)。碳纖維復(fù)合材料的低密度和高比模量綜合效應(yīng)，發(fā)動(dòng)機(jī)轉(zhuǎn)速可達(dá)到10 000 r/min。碳纖維復(fù)合材料制造的發(fā)動(dòng)機(jī)部件和傳動(dòng)系統(tǒng)部件具有減震吸能和降低噪聲的功能，用其制成的保險(xiǎn)杠等防撞系統(tǒng)則具有吸收沖擊能的功能。

美國(guó)Morison公司為Dcna公司生產(chǎn)供通用汽車公司用的碳纖維復(fù)合材料的汽車傳動(dòng)軸，把兩件合并成一個(gè)傳動(dòng)軸簡(jiǎn)化成單件，與鋼材料相比，可減重60%。

5.3.2.3 實(shí)現(xiàn)汽車由燃油化向清潔能源化領(lǐng)域發(fā)展的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

應(yīng)用高強(qiáng)度輕量化材料以及先進(jìn)成型技術(shù)，大幅度降低汽車重量，實(shí)現(xiàn)汽車電動(dòng)化、太陽(yáng)能化、燃?xì)饣Ｌ祭w維復(fù)合材料是汽車最理想的輕量化的材料。

輕量化是實(shí)現(xiàn)電動(dòng)車、混合動(dòng)力車、生物燃料車以及太陽(yáng)能車的技術(shù)關(guān)鍵。汽車進(jìn)一步輕量化的解決的零部件的關(guān)鍵件是汽車的高強(qiáng)度、高剛度的零件及大型部件，增強(qiáng)改性工程塑料無法達(dá)到這些零部件的力學(xué)性能的技術(shù)要求。碳纖維復(fù)合材料以優(yōu)異的強(qiáng)度、剛度及輕量化的性能能滿足工程塑料不能實(shí)現(xiàn)的“以塑代鋼”的汽車領(lǐng)域，例如，底座、傳動(dòng)軸、輪轂等高強(qiáng)度、高剛度的零部件。碳纖維復(fù)合材料是清潔汽車實(shí)現(xiàn)最佳輕量化的最佳制造材料。日本帝人集團(tuán)的Toho Tena公司在2010年聯(lián)手Sakai Ovex公司成功研制出剛性極強(qiáng)的超輕量化的太陽(yáng)能汽車車用碳纖維材料，聯(lián)合在輕量化汽車設(shè)計(jì)、復(fù)合材料選擇、結(jié)構(gòu)評(píng)估等方面優(yōu)勢(shì)顯著的日本帝人集團(tuán)的GHCraft公司，聯(lián)合打造全新太陽(yáng)能汽車。國(guó)內(nèi)在研發(fā)太陽(yáng)能汽車領(lǐng)域，未能實(shí)現(xiàn)理想的輕量化，進(jìn)展緩慢，日本的研發(fā)理念值得借鑒。

壓力儲(chǔ)罐是燃?xì)馄?、氫能汽車的關(guān)鍵部件，采用碳纖維復(fù)合材料成型壓力儲(chǔ)罐，不但滿足性能要求，而且實(shí)現(xiàn)壓力儲(chǔ)罐的輕量化。越來越多的大型公交車和卡車也趨向于采用壓縮天然氣燃料。隨著環(huán)保汽車的開發(fā)，以氫為燃料的燃料電池汽車已為市場(chǎng)所接受，氫氣儲(chǔ)罐使用碳纖維復(fù)合材料材料制作。美國(guó)福特汽車Hummer H2H 越野車也開始使用氫燃料電池，預(yù)計(jì)2015年氫燃料電池汽車將會(huì)達(dá)到一定的市場(chǎng)規(guī)模。2020 年日本將有500萬(wàn)臺(tái)汽車使用燃料電池。

汽車電動(dòng)化必需實(shí)現(xiàn)電池輕量化，輕量化、功率密度高的鋰電池是目前主要的選擇，同時(shí)更能提高鋰電池的壽命周期。碳纖維復(fù)合材料材料是制造鋰電池組外殼的主要選擇。插電式混合動(dòng)力驅(qū)動(dòng)使用鋰電池組是應(yīng)用的發(fā)展趨勢(shì)。

5.3.2.4 實(shí)現(xiàn)汽車結(jié)構(gòu)精簡(jiǎn)化及易維修保養(yǎng)化的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

戴姆勒克萊斯勒公司開發(fā)適合批量生產(chǎn)的模壓成型碳纖維復(fù)合材料（SMC）的大型底盤、車外左右防護(hù)板支架部件。Dodge Viper 運(yùn)動(dòng)車的整個(gè)防護(hù)板支架系統(tǒng)的兩個(gè)較小的支架和兩個(gè)大燈支座，這四個(gè)結(jié)構(gòu)件應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料模壓成型后，總重量只有13.5磅，但它們卻取代了15～20個(gè)金屬零件，使重量減輕了40磅；2 mm壁厚的支架支承了整個(gè)車體的前端，并為34個(gè)部件提供了附著點(diǎn)，前端的剛度提高了22%。美國(guó)Morison公司為Dcna公司生產(chǎn)汽車傳動(dòng)軸，采用碳纖維復(fù)合材料可使原來由兩件合并成一個(gè)傳動(dòng)軸簡(jiǎn)化成單件，與鋼材料相比，可減重60%，供通用汽車公司用。

5.3.3 碳纖維復(fù)合材料件的成型加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

成型加工技術(shù)是將原材料轉(zhuǎn)化為結(jié)構(gòu)件，碳纖維復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用離不開成型加工技術(shù)的發(fā)展。不同的成型加工技術(shù)對(duì)構(gòu)件的性能會(huì)帶來較大的影響。

碳纖維復(fù)合材料構(gòu)件的成型加工技術(shù)主要方向是實(shí)現(xiàn)高速高效化、節(jié)材批量化、清潔環(huán)?；?。

5.3.3.1 樹脂傳遞模塑（RTM） 成型加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)［4］

早期車用部件的生產(chǎn)采用手糊成型和噴射成型，但手糊和噴射工藝（開模模塑）嚴(yán)重污染環(huán)境，勞動(dòng)強(qiáng)度大，制品的質(zhì)量難以控制，主要用于生產(chǎn)汽車零件中形狀簡(jiǎn)單的部件，難以滿足汽車工業(yè)化生產(chǎn)和環(huán)保的要求。手糊成型是手工把纖維織物和樹脂交替地鋪層在已被覆好脫模劑和膠衣的模具上，然后用壓輥滾壓壓實(shí)脫泡，最后在常溫下固化成型。生產(chǎn)周期長(zhǎng)，工作環(huán)境差，要求手藝嫻熟，適合制作汽車樣件或小批量構(gòu)件生產(chǎn)。隨著碳纖維復(fù)合材料件應(yīng)用于汽車領(lǐng)域的拓展，手糊成型已不能適應(yīng)大批量汽車生產(chǎn)及清潔化生產(chǎn)的要求。

樹脂傳遞模塑（RTM）是取代手糊成型的綠色化加工技術(shù)，是世界上公認(rèn)的低成本復(fù)合材料成型技術(shù)，已逐漸取代手糊工藝成為汽車零部件的重要成型方法。該工藝是將纖維經(jīng)預(yù)成型及預(yù)編織處理，碳纖維鋪放可按構(gòu)件的力學(xué)要求采取不同的排放型式，鋪放在模具型腔內(nèi)；合模后，設(shè)備用壓力將樹脂注入模腔，浸潤(rùn)預(yù)編織的碳纖維，固化成型。一般采用多模、多工位機(jī)械注射模式，生產(chǎn)效率較高，適于批量生產(chǎn)方式。構(gòu)件表面粗糙度接近于模具型腔粗糙度，尺寸精度高，內(nèi)應(yīng)力低，可做結(jié)構(gòu)復(fù)雜零件及鑲件，如汽車地板、車頂、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等。需要樹脂灌注設(shè)備及多套模具。為適于高質(zhì)量鋪放，一般采用立式合模機(jī)構(gòu)，上模為單模注射，下模為多個(gè)移動(dòng)模。以雙模二工位為例，注射結(jié)束，移出放有構(gòu)件的下模，實(shí)現(xiàn)制品冷卻；同時(shí)移入另一放有碳纖維預(yù)編織件的下模至注射工位，實(shí)現(xiàn)注塑。適用于小批量、多品種的汽車結(jié)構(gòu)件，如發(fā)動(dòng)機(jī)水箱、隔熱罩、發(fā)動(dòng)機(jī)罩等。Schuler公司36 000 kN壓力的RTM成型設(shè)備，1個(gè)上模、2個(gè)下模的雙工位，合模面3.6×2.4 m，1 mm/s的定位速度，4 m對(duì)角線合模面上0.05 mm的平行度，上模的閉合的最高速度1 000 mm/s，氣缸驅(qū)動(dòng)下模雙工位滑座的移動(dòng)，位于四個(gè)臺(tái)角的伺服氣缸調(diào)整滑座的與上模的平行度，以達(dá)到可靠的抽真空的實(shí)現(xiàn)。

樹脂傳遞模塑（RTM）在成型過程中，按設(shè)計(jì)要求可用模具先形成所需形狀，再固化成型，所制結(jié)構(gòu)件不但整體性好，而且減少了零部件的數(shù)量及接頭等緊固件，節(jié)省了原材料、工時(shí)和模具費(fèi)用，降低了制造成本，縮短了生產(chǎn)周期。

5.3.3.2 SMC成型加工技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

SMC經(jīng)常被用作模壓復(fù)合材料制品的半成品。SMC成型工藝是將碳纖維片材按制品尺寸、形狀及厚度等要求裁剪，然后將多層片材疊合后放入金屬模具中進(jìn)行加熱、加壓成型的方法。該工藝成型效率高、制品表面光潔、尺寸穩(wěn)定性好，適于大批量生產(chǎn)，性價(jià)比較高。SMC工藝的成功開發(fā)和機(jī)械化模壓技術(shù)的應(yīng)用使復(fù)合材料在汽車工業(yè)上的用量年增長(zhǎng)率達(dá)到25%。SMC已被廣泛應(yīng)用于發(fā)動(dòng)機(jī)罩、導(dǎo)風(fēng)罩、氣門罩殼、水箱部件、發(fā)動(dòng)機(jī)隔音板、加熱蓋板、氣缸蓋、進(jìn)氣支管、出水口外殼、水泵和燃料泵等汽車制件。

戴姆勒克萊斯勒公司開發(fā)的采用重疊加料來“混合”碳纖維和玻纖SMC材料的技術(shù)。采用含有55%無規(guī)則短切碳纖維的乙烯基酯SMC的2mm厚度的左右防護(hù)板支架，取代了15～20個(gè)金屬零件，使重量減輕了40磅，前端的剛度提高了22%。

麥格納國(guó)際公司的分部麥格納外殼公司開發(fā)了CFS-Z碳纖維片狀模塑料, 采用獨(dú)特的配方和生產(chǎn)技術(shù)，麥格納已能夠?qū)⑻祭w維加工和技術(shù)延伸到車身外部壁板。通過采用先進(jìn)材料持續(xù)開發(fā)汽車零部件和系統(tǒng)，使麥格納能夠幫助其客戶滿足汽車和卡車燃油經(jīng)濟(jì)性和排放標(biāo)準(zhǔn)。麥格納外殼公司于2014年3月28日宣布，將為二款2016年型的汽車提供由碳纖維復(fù)合材料制造的汽車車身壁板。

5.3.3.3 碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料件的熱壓成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

通用公司與日本帝人合作開發(fā)熱塑性碳纖維復(fù)合材料零部件60 s 內(nèi)熱沖壓成型技術(shù)，計(jì)劃用于2015年以后上市的面向普通客戶的主力車型。

中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、化學(xué)研究所等單位研制出具有完全自主知識(shí)產(chǎn)權(quán)的連續(xù)碳纖維復(fù)合材料快速熱壓成型成套裝備，能夠?qū)崿F(xiàn)連續(xù)碳纖維復(fù)合材料汽車部件的自動(dòng)化制備，效率達(dá)到56件/a，并分別采用APA6及PCBT熱塑性單體經(jīng)原位聚合成型制備出大尺寸復(fù)合材料汽車底板。該項(xiàng)目突破了碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件成型關(guān)鍵技術(shù)，在復(fù)合材料體系、熱壓成型工藝、液態(tài)成型工藝、設(shè)計(jì)技術(shù)、連接技術(shù)以及關(guān)鍵裝備等方面取得重要進(jìn)展。2014年4月26日，通過了由中國(guó)科學(xué)院科技發(fā)展促進(jìn)局組織專家對(duì)中科院寧波材料技術(shù)與工程研究所、化學(xué)研究所等單位聯(lián)合承擔(dān)的中國(guó)科學(xué)院知識(shí)創(chuàng)新工程重要方向項(xiàng)目“碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料結(jié)構(gòu)件成型技術(shù)研究”的現(xiàn)場(chǎng)技術(shù)驗(yàn)收。

5.3.3.4 碳纖維復(fù)合材料注塑成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

碳纖維復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)注塑成型是碳纖維復(fù)合材料的重大科技進(jìn)步，也是實(shí)現(xiàn)某些碳纖維復(fù)合材料件低成本批量化、擴(kuò)大應(yīng)用范圍的科學(xué)發(fā)展。

5.3.3.4.1 注塑成型的碳纖維復(fù)合材料工程的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)［5］

碳纖維復(fù)合材料的注塑成型取決于碳纖維復(fù)合材料注塑原料的開發(fā)。 碳纖維熔點(diǎn)在3 000 ℃左右，本身不可注塑加工，只有碳纖維填充的塑料才可以注塑加工。碳纖維復(fù)合材料中碳纖維作為增強(qiáng)填充物，碳纖維的長(zhǎng)度不超過2 mm，可用成本較低的大絲束碳纖維，以降低原料成本。注塑碳纖維復(fù)合材料的構(gòu)件，同比玻璃纖維復(fù)合材料的重量可降低25%，而強(qiáng)度可提高約2倍。

注塑碳纖維復(fù)合材料按基體塑料的類型分為兩類：

（1）碳纖維增強(qiáng)熱塑性碳纖維復(fù)合塑料

以熱塑性塑料為基體、短碳纖維為增強(qiáng)分散質(zhì)。用碳纖維增強(qiáng)熱塑性塑料近年來發(fā)展較快，其特點(diǎn)是：強(qiáng)度與剛性高，蠕變小，熱穩(wěn)定性高，線膨脹系數(shù)?。簻p摩耐磨，不損傷磨件，阻尼特性優(yōu)良。

典型的熱塑性碳纖維復(fù)合材料的注塑原料為碳纖維+PPS。美國(guó)復(fù)合材料生產(chǎn)商RTP公司成功推出一款新型碳纖維復(fù)合熱塑性工程塑料，該復(fù)合工程塑料基體由PEEK（聚醚醚銅）、高性能PPA、PPS（聚苯硫醚）以及PEI（聚醚酰亞胺）多種工程塑料樹脂復(fù)合而成，碳纖維的含量為20-40%，將耐高溫聚合物與纖維增強(qiáng)型材料有機(jī)結(jié)合，使新一代工程塑料的性能不但具備工程塑料所需的高抗沖擊性的機(jī)械性能，還繼承了碳纖維低密度、耐腐蝕、易成型的優(yōu)良性能。2013年10月，帝人公司宣布推出P系列熱塑性顆粒材料適用于復(fù)雜部件的注塑成型。2013年10月，東麗公司宣布推出新的碳纖維增強(qiáng)的聚苯硫醚（PPS）熱塑性注塑顆粒材料，該材料改進(jìn)了碳纖維和PPS塑料接觸面的粘結(jié)性，提高了抗拉強(qiáng)度，使用該材料制備CFRTP部件，其抗拉強(qiáng)度與鋁鑄件相當(dāng)，質(zhì)量卻輕了近45%。

熱可塑性樹脂具有樹脂價(jià)格便宜且生產(chǎn)效率高的特點(diǎn)。熱固化性CFRP的代表性成型方法之一是RTM （Resin Transfer Molding，樹脂傳遞成型）法，這種方法的節(jié)拍時(shí)間最短也要幾分鐘。而對(duì)于熱可塑性CFRP的片材，只要事先預(yù)熱，用1 min左右的節(jié)拍時(shí)間即可沖壓成型。由于汽車組裝工廠的節(jié)拍時(shí)間約為1 min，因此使用熱可塑性CFRP可實(shí)現(xiàn)同步生產(chǎn)。熱可塑性CFRP技術(shù)不僅可用于超級(jí)跑車等部分高檔車，而且還可用于大量生產(chǎn)車型。

（2）熱固性碳纖維復(fù)合塑料

以熱固性塑料為基體，短碳纖維為增強(qiáng)分散質(zhì)以碳纖維及其織物為分散質(zhì)的纖維增強(qiáng)塑料。碳纖維及其織物與環(huán)氧、酚醛等樹脂制成的復(fù)合材料具有強(qiáng)度高、模量高、密度小、減摩耐磨、自潤(rùn)滑、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、熱膨脹系數(shù)小、導(dǎo)熱率大，耐水性好等特點(diǎn)。

5.3.3.4.2 碳纖維復(fù)合材料注塑技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

制品設(shè)計(jì)。碳纖維復(fù)合材料的注塑制品二次加工比較困難，比如在成型產(chǎn)品上鉆孔，普通的鉆頭，鉆幾個(gè)孔，鉆頭就磨損了。所以在注塑件設(shè)計(jì)時(shí)要避免二次機(jī)加工。

高耐磨注塑螺桿。碳纖維復(fù)合材料塑化對(duì)螺桿磨損增大，螺桿壽命有所減短。螺桿設(shè)計(jì)的剪切性能不要太強(qiáng)，防止破壞碳纖維的長(zhǎng)度影響材料性能；螺桿的混煉性能應(yīng)加強(qiáng)，以提高熔融質(zhì)量。

成型模具。碳纖維成型時(shí)模具中使用的脫模劑，會(huì)使注塑時(shí)碳纖與塑料不能粘接，改良碳纖維成型的工藝，在碳纖維成型過程中，不使用脫模劑，使碳纖維復(fù)合塑料構(gòu)件表面成型后無脫模劑殘留。碳纖維復(fù)合塑料的流動(dòng)性下降，在注塑時(shí)須相應(yīng)提高注射溫度。

5.3.3.4.3 高光無痕注塑成型技術(shù)應(yīng)用于碳纖維復(fù)合材料汽車件成型的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

提高碳纖維復(fù)合材料注塑構(gòu)件的表面質(zhì)量是注塑構(gòu)件的技術(shù)重點(diǎn)。高光無痕模具是一種以高溫蒸汽作為加熱介質(zhì)，通過急冷急熱控制系統(tǒng)控制模具溫度。普通的注塑成型技術(shù)，成型的碳纖維復(fù)合塑料構(gòu)件的外觀不是很好，而采用高光無痕注塑成型技術(shù)，由于模具表面高溫，使成型材料表面結(jié)晶比率增加，提高表面效果非常好。

5.3.3.5 3D打印成型技術(shù)應(yīng)用于碳纖維復(fù)合材料汽車件成型的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

3D打?。?D printing）打印技術(shù)出現(xiàn)在20世紀(jì)90年代中期，是一種以數(shù)字模型文件為基礎(chǔ)，運(yùn)用粉末狀金屬或塑料等可粘合材料，通過逐層打印的方式來構(gòu)造物體的技術(shù)，之前這項(xiàng)技術(shù)只用于軍事、醫(yī)療等領(lǐng)域，而近些年，3D打印技術(shù)已經(jīng)走進(jìn)了汽車領(lǐng)域。美國(guó)LocalMotors公司與辛辛那提股份有限公司（CincinnatiIncorporated）、橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（OakRidgeNationalLaboratory）以及SABIC通力合作，攜手研發(fā)了大尺寸增材制造（BAAM）機(jī)器加工SABIC材料并打印聚合物組件， SABIC的創(chuàng)新材料和加工知識(shí)，融合先進(jìn)增材制造技術(shù)，解決創(chuàng)新成本過高的難題，其速度不僅比現(xiàn)有的增材制造機(jī)器快200～500倍，制造出的零部件的尺寸同時(shí)也大了10倍。

3D打印在汽車行業(yè)應(yīng)用的價(jià)值主要還是體現(xiàn)在設(shè)計(jì)與研發(fā)階段，能更好縮短設(shè)計(jì)與研發(fā)的過程，通過3D打印技術(shù)可以提高新車和零部件的設(shè)計(jì)與開發(fā)的效率，將設(shè)計(jì)師的理念更迅速轉(zhuǎn)化成現(xiàn)實(shí)產(chǎn)品，特別是設(shè)計(jì)外觀方面，至少比圖紙來得直觀、可以觸碰，降低整體的開發(fā)成本；部分汽車零部件可以通過此類方式來降低損耗達(dá)到環(huán)保；整合汽車零部件數(shù)量，減少加工量，實(shí)現(xiàn)低碳排放型、清潔化制造加工。國(guó)際汽車制造巨頭，諸如福特、本田、寶馬、大眾、現(xiàn)代等公司的研發(fā)設(shè)計(jì)部門都已經(jīng)使用3D打印機(jī)來打印相關(guān)的零件做驗(yàn)證甚至是打印一臺(tái)完整的車來驗(yàn)證車輛的空氣動(dòng)力學(xué)特性等重要參數(shù)；利用3D打印來改善制造環(huán)節(jié)，例如縮短生產(chǎn)時(shí)間、加速開發(fā)新型方向盤和儀表面板、定制概念車。

實(shí)現(xiàn)從打印模型到打印產(chǎn)品實(shí)際的質(zhì)的飛躍?！?D打印汽車之父”的美國(guó)人JimKor，2013年初，世界首款3D打印混合動(dòng)力汽車Urbee 2面世，絕大多數(shù)零部件來自3D打印。美國(guó)Local Motors 公司與辛辛那提股份有限公司（Cincinnati Incorporated）、橡樹嶺國(guó)家實(shí)驗(yàn)室（Oak Ridge National Laboratory）以及SABIC 通力合作，攜手研發(fā)IMTS 2014 上全世界首款3D 打印汽車Strati 所需的技術(shù)和材料，在美國(guó)芝加哥2014年國(guó)際制造科技大展（IMTS） 上推出了全球首款3D打印電動(dòng)汽車“Strati”，車重1200磅，寬近2 m，長(zhǎng)1.9 m，全身材質(zhì)為碳纖維復(fù)合塑料、塑料，只有40多個(gè)零件，整個(gè)車體打印時(shí)間44 h，從在展場(chǎng)打印到組裝完工，僅需不到5 d時(shí)間。依靠電動(dòng)能源，充一次電花費(fèi)3.5 h可以行駛大約100 km，最高時(shí)速可以達(dá)到80 km/h。

3D打印汽車實(shí)現(xiàn)汽車個(gè)性化。未來，汽車工業(yè)將進(jìn)入“個(gè)性化生產(chǎn)”時(shí)代，即產(chǎn)品將按照個(gè)別消費(fèi)者的需要和喜好而度身訂造。傳統(tǒng)的汽車制造，模具占汽車制造成本的很高比例，不可能實(shí)現(xiàn)個(gè)性化。3D打印汽車圓了時(shí)尚人的只能在哆啦A夢(mèng)動(dòng)畫片里才能見到“特殊汽車”的夢(mèng)。隨著3D打印的發(fā)展，我們很快便可見到款式更多樣化的汽車陸續(xù)在市場(chǎng)推出；塑料的多面性和靈活性，讓汽車廠商能基于同一款車和同一套零部件，配以不同的汽車外殼，迎合消費(fèi)者的個(gè)人口味，此舉亦可同時(shí)減低廠商研發(fā)新型號(hào)汽車的成本。

3D打印汽車領(lǐng)域工業(yè)化應(yīng)用，其中關(guān)鍵是涉及到高強(qiáng)度、高剛度的3D打印的碳纖維復(fù)合塑料原料的復(fù)合技術(shù)和應(yīng)用技術(shù)的開發(fā)。

未來3D打印汽車還會(huì)在動(dòng)力、工藝、續(xù)航里程、車型等細(xì)節(jié)上再次突破。Local Motors公司正在研究用3D打印機(jī)打印出更大的汽車，到時(shí)候，3D打印版的SUV、MPV、跑車出現(xiàn)在人們的視野里也不是沒有可能。

5.3.3.6 碳纖維復(fù)合材料件的高速高效的浸漬成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

間隙浸漬成型技術(shù)。德國(guó)公司BREYER 發(fā)布了一種帶有新的模具技術(shù)的間隙浸漬機(jī)，這種新技術(shù)可以在15 min內(nèi)生產(chǎn)出CFRP 汽車前箱蓋板。Plasan Carbon Composites公司是美國(guó)唯一的豪華轎車CFRP車體面板一級(jí)供應(yīng)商，同時(shí)自身?yè)碛锌蓪FRP部件的生產(chǎn)成型時(shí)間縮短至17 min的技術(shù)。

預(yù)浸料壓縮模塑法。日本三菱麗陽(yáng)公司開發(fā)的預(yù)浸料壓縮模塑法，采用熱固性環(huán)氧樹脂 （固化時(shí)間2～5 min）預(yù)浸料預(yù)先成型坯，在模具加熱后用高壓機(jī)（壓力2.9～9.8 MPa）進(jìn)行成型的方法。成型周期約10 min，面向汽車部件批量生產(chǎn)成為可能。另外，由于高溫高壓壓力，所以制品表面平滑性很高，優(yōu)美涂裝是可能的，作為A級(jí)外板利用也是可行的。

5.3.3.7 碳纖維復(fù)合材料件的連接技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

材料連接：碳纖維復(fù)合材料屬于脆性材料，機(jī)械連接會(huì)產(chǎn)生應(yīng)力集中，造成多種形式的失效，需要充分考慮復(fù)合材料連接部位的力學(xué)分布情況，設(shè)計(jì)連接位置及強(qiáng)度，另外碳纖維具有導(dǎo)電性能，與金屬部件連接會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，造成結(jié)構(gòu)失效，需要研究合適的膠接或機(jī)械連接材料，達(dá)到最好的裝配性能。碳纖維復(fù)合材料件的連接需要充分考慮連接部位的力學(xué)分布情況，科學(xué)設(shè)計(jì)連接位置及型式，以保證成型件的強(qiáng)度不被破壞。

加熱加壓連接法。碳纖維具有導(dǎo)電性能，與金屬部件連接會(huì)產(chǎn)生電化學(xué)腐蝕，造成結(jié)構(gòu)失效，需要研究合適的膠接或機(jī)械連接材料，達(dá)到最好的裝配性。研發(fā)集熱板熔融、震動(dòng)熔融、超音波熔融等為一體的加熱和加壓連接法，實(shí)現(xiàn)連接部位一體化的同時(shí)增加接合部的纖維體積分?jǐn)?shù)，提高強(qiáng)度，避免容易對(duì)CFRTP材料產(chǎn)生結(jié)構(gòu)損傷的鋼焊接技術(shù)。

粘結(jié)劑。陶氏汽車系統(tǒng)創(chuàng)新BETAFORCE結(jié)構(gòu)膠解決方案助力寶馬i3打造全碳纖維復(fù)合材料車身，保證膠層的連續(xù)發(fā)布，粘合面之間持續(xù)、緊密的結(jié)合，晾膠時(shí)間可根據(jù)安裝需求進(jìn)行調(diào)節(jié)。

連接結(jié)構(gòu)。戴姆勒克萊斯勒公司在對(duì)各種重疊加料安排進(jìn)行試驗(yàn)后，設(shè)計(jì)了一種結(jié)構(gòu)完善的連接界面，即使一次CF-SMC加料的末端夾心在兩次CF-SMC加料的末端之間，這很像一個(gè)舌榫接頭。搭接的長(zhǎng)度為4 in，尺寸更小，重量減輕6.5磅，同時(shí)又使門的凹彎處的剛度提高了2倍。

5.3.3.8 碳纖維復(fù)合材料件的表面涂裝技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

碳纖維復(fù)合材料件的表面的光潔度，需要涂裝才能提高。澳大利亞公司Quickstep正在快速跟蹤其一項(xiàng)專利的噴射樹脂技術(shù)的商業(yè)化，該技術(shù)可以讓碳纖維復(fù)合材料汽車面板在幾分鐘內(nèi)就快速生產(chǎn)出來，并且成本低，從模具出來就具有較高的表面質(zhì)量。

5.3.3.9 碳纖維復(fù)合材料件的批量化高速成型技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

成本是碳纖維應(yīng)用的最大阻礙，包括材料的成本、部件制造的成本、裝配的成本、車輛裝配因此改變而帶來的成本，以及涂裝系統(tǒng)因此改變而帶來的成本。

碳纖維復(fù)合材料件批量化生產(chǎn)是走向低成本化的發(fā)展方向。批量化涉及到碳纖維復(fù)合材料的種類及技術(shù)，成型設(shè)備及技術(shù)的開發(fā)。奔馳與日本東麗成立合資公司，開發(fā)短循環(huán) RTM技術(shù)，為戴姆勒公司轎車提供大批量生產(chǎn)的CFRP 部件。日本帝人公司正和通用汽車以及其他汽車生產(chǎn)商合作，開發(fā)快速批量化生產(chǎn)的碳纖維復(fù)合材料部件，且生產(chǎn)周期不到1 min。日本三菱麗陽(yáng)成立合資公司，采用碳纖維車量產(chǎn)i3車身；福特與陶氏化學(xué)合作，計(jì)劃2015 年開始在福特新車上批量采用碳纖維零部件，2020 年起大面積使用，最大能夠減輕車重340 kg。

5.3.4 碳纖維復(fù)合材料工程綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的科學(xué)發(fā)展方向

隨著汽車領(lǐng)域?qū)μ祭w維復(fù)合材料的不斷研究和應(yīng)用，輕質(zhì)、高強(qiáng)的碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用成本下降，碳纖維復(fù)合材料零部件的應(yīng)用會(huì)越來越廣泛。

中國(guó)汽車制造業(yè)發(fā)展很快，但在應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料于汽車工業(yè)，遠(yuǎn)遠(yuǎn)落后于日本、歐美等工業(yè)發(fā)達(dá)國(guó)家，形成汽車“大國(guó)”，而非“強(qiáng)國(guó)”。汽車新一輪的革命，其中最突出的標(biāo)志是碳纖維復(fù)合材料的應(yīng)用?？梢灶A(yù)測(cè)，誰(shuí)引領(lǐng)碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用技術(shù)，誰(shuí)就引領(lǐng)汽車的發(fā)展方向，誰(shuí)就有汽車發(fā)展的話語(yǔ)權(quán)。

設(shè)計(jì)能力的綠塑創(chuàng)新：碳纖維復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng)，零部件集成設(shè)計(jì)能力、碳纖維復(fù)合材料鋪層設(shè)計(jì)能力（包括鋪層數(shù)量、角度、層間結(jié)合方式）等都需要大量的經(jīng)驗(yàn)積累，才能最大限度的發(fā)揮碳纖維復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)。

成型工藝的綠塑創(chuàng)新。碳纖維通常經(jīng)過編織-鋪貼-與樹脂浸潤(rùn)-高溫成型，耗費(fèi)大量勞力且生產(chǎn)效率較低，還需進(jìn)一步優(yōu)化工藝或研究新的工藝，縮短加工周期。

碳纖維差異化。2013年10月，帝人宣布推出全新品牌CFRTP Sereebo?，包括3 種系列中間材料。其中U系列（單向中間材料）可提供高定向強(qiáng)度；I系列（各向同性中間材料）可保證CFRTP制品形狀的均一和多方向上的高強(qiáng)度；P系列（熱塑性顆粒材料）適用于復(fù)雜部件的注塑成型，為將來在汽車上的全面應(yīng)用做鋪墊。

碳纖維隨著汽車制造商應(yīng)用面和數(shù)量的產(chǎn)能增加，其生產(chǎn)成本預(yù)計(jì)在未來3～5 a內(nèi)顯著降低，我們不能等其價(jià)格降低了而開發(fā)應(yīng)用，現(xiàn)在應(yīng)積極投入開發(fā)研究，才能不落后于國(guó)際汽車制造的同行。

低成本工業(yè)用普通模量級(jí)（12K）碳纖維的開發(fā)。堅(jiān)持自主創(chuàng)新是發(fā)展我國(guó)碳纖維的唯一出路。我國(guó)除了華皖碳纖維及少數(shù)科研院所具有完整的產(chǎn)業(yè)鏈外，絕大部分企業(yè)僅僅具有部分碳纖維及其制品的生產(chǎn)工藝。

5.4 纖維復(fù)合材料注塑技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的重點(diǎn)

纖維復(fù)合材料注塑應(yīng)用越來越廣泛。纖維在注塑成型過程中，纖維的取向、分布的均勻度、殘余長(zhǎng)度、熔接痕的形貌、表面浮纖等直接影響到制品的力學(xué)性能及表面質(zhì)量，這些要素都與注塑技術(shù)相關(guān)。實(shí)現(xiàn)上述要素最佳的性能，綠塑創(chuàng)新注塑技術(shù)，達(dá)到降低玻璃纖維的填充率又得到制品理想的力學(xué)性能。

注塑技術(shù)研究重點(diǎn)：螺桿和噴嘴的構(gòu)型、注塑技術(shù)參數(shù)與制品的纖維殘余長(zhǎng)度、分散性、以及制品力學(xué)性能之間的關(guān)系；成型過程中的纖維取向、熔接痕的形貌、表面浮纖等的變化規(guī)律；模具溫度與制品的表面質(zhì)量之間的關(guān)系。

加強(qiáng)注塑工藝與制品力學(xué)性能、表面質(zhì)量之間內(nèi)在要素的研究，提高綠塑創(chuàng)新的科技含量。例如，吳新明等［6］通過對(duì)長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)注塑聚醚醚酮復(fù)合材料加工工藝與力學(xué)性能的研究，得出冷卻速率、成型壓力、成型溫度及模具溫度對(duì)復(fù)合材料的力學(xué)性能及外觀的影響非常重要。當(dāng)模具溫度為1 800 ℃，注塑機(jī)料筒溫度為前段溫度3 750 ℃，中段溫度4 250 ℃，后段溫度4 250 ℃，注射壓力120 MPa，保壓100 MPa，背壓0.5 MPa，冷卻速率為中速時(shí)，PEEK復(fù)合材料微觀形貌斷面規(guī)整，PEEK與玻纖結(jié)構(gòu)緊密，制品力學(xué)性能優(yōu)良，表面光滑，顏色正常，其綜合性能最佳。

提高設(shè)備的運(yùn)行穩(wěn)定性及控制精度，穩(wěn)定制品質(zhì)量。例如，注塑速率波動(dòng)，長(zhǎng)纖維在噴嘴和流道出的剪切速率發(fā)生變化，纖維平均長(zhǎng)度發(fā)生變化，制品的彎曲、拉伸、沖擊等力學(xué)性能發(fā)生變化。

注塑模擬軟件開發(fā)及應(yīng)用。模擬注塑參數(shù)對(duì)纖維的分布、長(zhǎng)度等主要參數(shù)的變化趨勢(shì)，預(yù)測(cè)制品的力學(xué)性能，提高生產(chǎn)效率。通過模擬注塑參數(shù)設(shè)定實(shí)際工藝參數(shù)，通過對(duì)制品的力學(xué)性能的測(cè)試，修正實(shí)際工藝參數(shù)。

在線配混的擠注復(fù)合注射技術(shù)。擠出機(jī)的塑化混煉的優(yōu)異性能，與注射結(jié)合起來，組成在線混煉擠注復(fù)合系統(tǒng)。在線配混注射，混煉螺桿擠出機(jī)在工作中是連續(xù)穩(wěn)定運(yùn)轉(zhuǎn)的，克服了普通注塑機(jī)中由于螺桿的啟停和有效長(zhǎng)度的變化而引起物料塑化和混煉質(zhì)量差異這一缺陷。纖維通過螺桿的旋轉(zhuǎn)帶入到均勻混合好的聚合物熔體中，不需要經(jīng)歷與固態(tài)塑料顆粒的摩擦和擠壓過程，減少了纖維在固體輸送和熔融過程中的損傷折斷，使配混過程相對(duì)比較溫和，保證了制品中的纖維最大長(zhǎng)度，纖維的增強(qiáng)功能得到充分發(fā)揮。用戶可以根據(jù)需求，配混纖維比率。有利于以較小的纖維的配混率達(dá)到制品的強(qiáng)度和剛度，節(jié)約價(jià)格昂貴的纖維，降低制品成本。

6 基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車塑料件的回收利用綠色化技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

綠色汽車的生命周期是從“搖籃到再現(xiàn)”的過程，即綠色汽車的生命周期除設(shè)計(jì)、制造、使用，還包括廢棄（或淘汰）產(chǎn)品的回收、重用及處理階段，這種生命周期是一個(gè)閉環(huán)系統(tǒng)。

隨著汽車工業(yè)的發(fā)展，新車開發(fā)周期的縮短，進(jìn)入市場(chǎng)的速度加快，汽車保有量急速增加，也導(dǎo)致汽車報(bào)廢數(shù)量逐年增多：如按汽車平均使用壽命12 a計(jì)算，全國(guó)每年報(bào)廢的汽車約140萬(wàn)輛，若排列起來，可長(zhǎng)達(dá)5 000 km。對(duì)大量的報(bào)廢車的塑料件，若不及時(shí)進(jìn)行分類處置和回收再利用，在日曬和風(fēng)吹雨打的自然條件下，塑料件會(huì)很快降低循環(huán)再利用的價(jià)值，不僅浪費(fèi)資源，而且對(duì)環(huán)境污染嚴(yán)重。

發(fā)達(dá)國(guó)家汽車塑料件的回收利用技術(shù)走在國(guó)際前列，而且有一套健全的法律法規(guī)，例如歐盟規(guī)定，到2015年，汽車塑料件的回收利用必須達(dá)到85%。

報(bào)廢汽車塑料零部件回收利用技術(shù)的發(fā)展，不僅可促進(jìn)汽車再制造業(yè)的發(fā)展，同時(shí)是解決廢舊汽車塑料帶來的社會(huì)公害問題的重要途徑，實(shí)現(xiàn)可持續(xù)的方式使用自然資源和環(huán)境成本，實(shí)現(xiàn)產(chǎn)業(yè)經(jīng)濟(jì)效益和生態(tài)效益的統(tǒng)一?！百Y源-產(chǎn)品-再生資源”的多重閉環(huán)反饋式循環(huán)過程，實(shí)現(xiàn)以環(huán)境友好方式開發(fā)和利用資源。

復(fù)合材料具有比強(qiáng)度高、比模量高、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、抗疲勞斷裂性能好、耐化學(xué)腐蝕、耐候性好，其他材料不可比擬，極大地推動(dòng)和擴(kuò)大了其在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，其用量也逐年遞增，用量的上升必然導(dǎo)致其廢棄物的不斷增加，對(duì)環(huán)境構(gòu)成了威脅，成為阻礙復(fù)合材料進(jìn)一步應(yīng)用和發(fā)展的瓶頸。同時(shí)，復(fù)合材料的強(qiáng)度高、耐腐蝕性能好等材料特性導(dǎo)致其廢棄物的處理非常困難。因此，復(fù)合材料廢棄物的節(jié)能減排與回收利用技術(shù)已成為研究熱點(diǎn)之一。多型式、多品種汽車塑料件的迅猛發(fā)展給回收利用帶來了新的課題，同時(shí)也給創(chuàng)新創(chuàng)造回收利用技術(shù)提供了機(jī)遇和良好的發(fā)展前景。

汽車塑料件的回收利用技術(shù)是汽車塑料件綠色技術(shù)的一個(gè)重要組成部分。綠色經(jīng)濟(jì)的發(fā)展給汽車塑料件的回收利用帶來了新的含義，回收是一個(gè)方面，更重要的是利用，而利用必須有利于資源的第二次應(yīng)用的綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)的發(fā)展。面對(duì)我國(guó)自然資源日益短缺和生態(tài)環(huán)境惡化的狀況，回收利用應(yīng)從綠色經(jīng)濟(jì)及可持續(xù)發(fā)展的角度出發(fā)，研究報(bào)廢汽車典型塑料零部件的回收利用技術(shù)，對(duì)節(jié)約資源和保護(hù)環(huán)境，推動(dòng)社會(huì)、經(jīng)濟(jì) 、環(huán)境的協(xié)調(diào)發(fā)展具有重要的現(xiàn)實(shí)意義。發(fā)達(dá)國(guó)家汽車塑料件的回收利用技術(shù)走在國(guó)際前列，而且有一套健全的法律法規(guī)，例如歐盟規(guī)定，到2015年，汽車塑料件的回收利用必須達(dá)到58%。

處理復(fù)合材料廢棄物的方法不盡相同，但總的來說，可以大致分為以下三種方法：化學(xué)回收、能量回收和物理回收。我國(guó)的塑料報(bào)廢件的回收利用技術(shù)嚴(yán)重落后，尚未建立完善的社會(huì)回收系統(tǒng)，而且沒有一套比較完善的法律法規(guī)。目前，我國(guó)塑料報(bào)廢件的回收利用基本上仍停留在回收率低、易產(chǎn)生二次污染的能量回收法和熱解法。實(shí)行物理法回收利用是實(shí)現(xiàn)綠色循環(huán)經(jīng)濟(jì)的可持續(xù)發(fā)展的必須研發(fā)的技術(shù)，為創(chuàng)新創(chuàng)造物理法回收利用設(shè)備提供了廣泛的發(fā)展空間。

6.1 熱塑性工程塑料的回收利用技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

汽車保險(xiǎn)杠、散熱格柵、照明燈、儀表板（ 含副儀表板） 座椅、車門內(nèi)板、頂棚、雜物箱、燃油箱等大型塑料零部件的回收利用的技術(shù)難度較高，而且隨著復(fù)合化的發(fā)展，技術(shù)難度越來越高。其回收技術(shù)的難點(diǎn)的是去除表面的漆膜、分選組合件中的金屬及玻璃，分揀復(fù)合件中的不同成分及類型的高分子材料。

6.1.1 飾件表面漆膜脫除的清潔技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)［6］

國(guó)內(nèi)對(duì)廢舊汽車保險(xiǎn)杠之類的表面漆膜脫除處理，一般采用化學(xué)溶劑浸泡脫除表面的漆膜，產(chǎn)生的廢液對(duì)生態(tài)環(huán)境危害較大。

物理法取代化學(xué)法脫除飾件表面的漆膜，實(shí)現(xiàn)清潔化回收。韓國(guó)現(xiàn)代汽車公司采用水射流沖擊的方式去除保險(xiǎn)桿表面的漆膜。日本SINTOKOGIO公司將保險(xiǎn)杠粉碎至0.8 mm左右，然后高速噴丸，沖擊塑料表面，將涂漆剝落，然清潔脫除汽車飾件表面的漆膜，然后清洗回收。Yamamoto等人采用羞速輥筒法去除漆膜。日本東京都立大學(xué)采用密度法，對(duì)水槽內(nèi)塑料片施以強(qiáng)磁場(chǎng)，根據(jù)塑料帶磁性能及浮沉深度不同而分離不同保險(xiǎn)杠材料。

6.1.2 組合復(fù)合件分選的清潔技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

汽車零部件的高分子材料和金屬的組合型、多種不同高分子材料的復(fù)合型，給資源永續(xù)回收利用帶來了技術(shù)難題。國(guó)內(nèi)對(duì)這些報(bào)廢的零部件，回收利用主要采取能量回收和熱解兩種方法。能量回收法是指將廢舊零部件與煤混合后在水泥窯 中焚燒生熱能，利用其產(chǎn)生的熱量。熱解法是指通過預(yù)處理、熱裂、高溫分解、冷卻回收等流程處理報(bào)廢塑料，獲得熱解燃油及燃?xì)狻＿@兩種方法回收利用率較低，且回收過程中易產(chǎn)生二次污染。

6.1.2.1 高分子材料和金屬的組合型汽車零部件的分選的清潔技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

散熱器格柵和車燈的主要材料是ABS和PMMA，其回收技術(shù)的難點(diǎn)的是去除格柵表面 的油漆，以及格柵和燈具中的金屬、玻璃等。荷蘭Foma Engineering公司開發(fā)了可用于PMMA和ABS的離心分離系統(tǒng)，利用該分離系統(tǒng)可以獲得精細(xì)分離的塑料，為生產(chǎn)高附加值的制品創(chuàng)造了條件。比利時(shí)K.Smolders等通過采用流化床進(jìn)行熱分解的方法將PMMA分解成MMA，使其回收率達(dá)到90%～98%。韓國(guó)的GARAMTECH公司將回收的報(bào)廢車燈整體粉碎后，去除金屬成分同ABS 新原料混合后用于制造新的燈殼。

6.1.2.2 多種不同高分子材料的復(fù)合型汽車零部件的分選的清潔技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

G.Ragosta等開發(fā)了一套針對(duì)具有多層結(jié)構(gòu)的聚烴烯類儀表板回收再利用技術(shù)。該技術(shù)在再生過程中添加一種乙烯一丙烯共聚物和PP新料，使再生塑料的性能得到顯著提高，可用于生產(chǎn)新的儀表板或相似的塑料部件。Botsch, M利用風(fēng)選和電選分離由ABS/ PC、PU、PVC構(gòu)成的儀表板，先把儀表板粉碎,用風(fēng)選分離出PU泡沫，然后用電選分離出ABS/PC和PVC。Sims等開發(fā)了廢舊汽車座椅PU新的回收方法，其方法是將顆?；膹U舊PU泡沫與泡沫膠布板物混合，添加 MDf 預(yù)聚物，生產(chǎn)新的泡沫塑料。

比利時(shí)的菲利普公司開發(fā)成功從粉碎屑中回收有用物資的再生裝置，核心技術(shù)是利用各種物質(zhì)的軟化粘附溫度不同而在不同的溫度區(qū)域分別粘附在所通過的雙輥上而分離的（如PP在170時(shí)粘附），可從粉碎屑中分選出有色金屬、氨基甲酸乙酯和PP等6種有用物質(zhì)。引起了國(guó)際汽車制造商的重視，包括本田汽車在內(nèi)的不少日本汽車制造商亦紛紛前往參觀并表示肯定。

6.1.2.3 ABS塑料電鍍件回收清潔技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

廣州塑料再生研究中心針對(duì)ABS及PC+ABS合金表面上的銅、鎳、鉻鍍層褪除環(huán)?；厥臻_發(fā)了“塑料表面金屬環(huán)保褪鍍劑彩虹海離子32”。這種褪鍍劑不但能快速完整剝落表面鍍層，而且對(duì)基材能進(jìn)行全面保護(hù)，具有脫鍍后能充分保持原色，后續(xù)的造粒及注塑工藝過程不變色，不變脆，基材物化指標(biāo)不變等優(yōu)勢(shì)。無需濃硫酸或硝酸、作業(yè)過程無黃煙、無味、無毒；褪鍍速度快，也可根據(jù)生產(chǎn)進(jìn)度而定；不改變基材技術(shù)指標(biāo)，洗后應(yīng)用不變色、不發(fā)脆；廢液回收提煉金屬或硫酸鹽等制品的工藝成本較低；回收處理過程無人身安全危害，不產(chǎn)生有毒氣體，環(huán)保。該工藝技術(shù)可適用于各種ABS、ABS+PC合金表面鍍銅、鎳、鉻的褪除。南通縱橫化工有限公司發(fā)明了利用混酸空氣催化分離塑料鍍層的方法，并申請(qǐng)了專利。具體分離鍍層的方法為：將ABS鍍層塑料浸入混酸中，并通入空氣反應(yīng)，然后，取出已褪鍍的塑料，取出已褪底的塑料后的溶液再用氨調(diào)pH至2～3，過濾，濾液用氨調(diào)pH至4.5～5.5，過濾洗滌，得濾渣堿式硫酸銅，濾液中通硫化氫，再過濾除去硫化銅，濾液用氨水調(diào)整pH至7～7.5，再加入燒堿，并加熱至80～90℃，放出氨氣（嚴(yán)重污染空氣）并調(diào)pH至9～12，過濾得到氫氧化鎳（洗水用量大），分離氫氧化鎳后的母液加硫酸調(diào)pH至中性，經(jīng)冷卻結(jié)晶析出十水硫酸鈉。該法可生產(chǎn)市場(chǎng)暢銷的硫酸銅、氯化鎳產(chǎn)品及去鍍層ABS塑料，并能有效回收用于洗滌劑的十水硫酸鈉，分離成本較低，但酸堿用量較大且有少許廢氣排放。

6.1.3 共混增容改性回收利用技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)［7］

共混增容改性回收利用技術(shù)是把廢舊塑料與其他高分子材料共混，改善/提高廢舊塑料的基本力學(xué)性能，制成達(dá)到或超過原塑料制品的性能。例如，把短玻璃纖維按10%～40%的比例增加廢舊PP，可以顯著提高廢舊PP的拉伸強(qiáng)度，這種改性的PP材料可廣泛用于汽車配件，如散熱器零件、照明設(shè)備零件等。

6.1.4 物理改性回收利用技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng) ［7］

廢舊塑料混有不相容的兩相或多相塑料是不可避免的，如何使之共混整容是實(shí)現(xiàn)廢舊塑料再生利用的技術(shù)關(guān)鍵。

相容劑的綠塑創(chuàng)新。相容劑起到不相容的聚合物之間的橋接作用，降低兩相或多相之間的界面張力，或產(chǎn)生化學(xué)鍵，達(dá)到多元體系相容的目的。相容劑的提高了廢舊塑料的附加值，可使廢舊塑料成為新的塑料合金或新的改性塑料。荷蘭國(guó)家礦業(yè)公司生產(chǎn)專用于回收廢舊塑料再生的BENNET相容劑，可把多種不同品種、不同性質(zhì)的廢舊塑料實(shí)現(xiàn)共混再生。

6.1.6 還原再生法的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

意大利的汽車生產(chǎn)大戶菲亞特汽車亦開發(fā)成功獨(dú)特的還原再生法，對(duì)廢塑料的利用效果明顯。針對(duì)塑料使用十年左右后易老化并引起各項(xiàng)性能下降的特點(diǎn)，為防止用廢塑料制同樣部件時(shí)產(chǎn)品性能難達(dá)到相關(guān)的質(zhì)量和安全指標(biāo)，該公司采取了將回收的廢塑料用來制造強(qiáng)度和安全性能低一等的部件。如十年后報(bào)廢的防沖器和儀表板類廢塑料可回收還原制造風(fēng)管，再過十年后再回收還原制造地板或者用到其它工業(yè)品上，最后不便還原作材料利用時(shí)再改作燃料利用。如此不僅提高了廢塑料和報(bào)廢汽車的再生利用率，同時(shí)亦有利于降低汽車制造成本。該公司對(duì)其它材料制部件亦實(shí)施了還原再生法，但效果以廢塑料的再生利用最佳。

6.2 碳纖維（CF）復(fù)合材料回收利用技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

盡管碳纖維有眾多的優(yōu)點(diǎn)，但是仍有一個(gè)不可回避的問題——碳纖維不可降解。隨著其應(yīng)用量的增加，隨之而來的污染問題也日趨嚴(yán)重。碳纖維復(fù)合材料實(shí)現(xiàn)回收利用才能在汽車領(lǐng)域得到大規(guī)模的平民化應(yīng)用，實(shí)現(xiàn)“低碳經(jīng)濟(jì)”和“綠色生態(tài)環(huán)境”的循環(huán)利用。

碳纖維的回收利用是一個(gè)極具吸引力的市場(chǎng)，它不僅以經(jīng)濟(jì)影響為向?qū)?，同樣由于其?duì)環(huán)境的正面影響而受到關(guān)注。目前，針對(duì)碳纖維復(fù)合材料廢棄物的回用問題，各工業(yè)大國(guó)都有自己的科研體系，目的是創(chuàng)建最高效和最經(jīng)濟(jì)可行的碳纖維回用體系 到目前為止，關(guān)于碳纖維回用的研究主要包括粉碎碳纖維增強(qiáng)塑料，高溫分解碳纖維復(fù)合材料，催化分解或在真空環(huán)境下分解碳纖維復(fù)合材料，流化床處理碳纖維復(fù)合材料等。

碳纖維復(fù)合材料的分離回收利用就是把碳纖維從碳纖維復(fù)合材料件中分離出來， 最大限度的保持碳纖維的原有特性，以提高回收利用價(jià)值。

碳纖維回收利用的成本低于使用新碳纖維的生產(chǎn)成本。再生碳纖維的成本低于新CF的生產(chǎn)成本，據(jù)日本報(bào)道生產(chǎn)制造再生短CF能耗僅為新CF的17%，而CO2排放量?jī)H為新CF的14%。CF本身優(yōu)異的性能在回收再生后能被大部分保持，可以重新應(yīng)用在汽車部件。

6.2.1 碳纖維復(fù)合材料的熱分解分離回收利用技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)［8］

日本三菱、東麗、東邦公司世界三大碳纖維生產(chǎn)商從2006年起在日本經(jīng)濟(jì)產(chǎn)業(yè)省的資助下，共同協(xié)作進(jìn)行的題為“碳纖維回收技術(shù)的研發(fā)示范”項(xiàng)目，在日本福岡縣大牟田市投資興建CF及CFRP連續(xù)熱分解回收中試生產(chǎn)線，在高溫常壓下回收復(fù)合材料中的碳纖維，規(guī)模可達(dá)到1 000 t/a。使得日本生產(chǎn)商加速了對(duì)碳纖維復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域應(yīng)用的市場(chǎng)布局，包括碳纖維絲束原材料、復(fù)合材料預(yù)浸料和注塑顆粒材料在內(nèi)的產(chǎn)能投入。一個(gè)是英國(guó)ELG Carbon Fibre Ltd 連續(xù)熱分解回收技術(shù)，在West Midlands建立1 200 t/年的中試車間，產(chǎn)品為短CF及粉末CF。開發(fā)目標(biāo)要使再生CF力學(xué)性能不低于90%新CF力學(xué)性能，且具有高表面活性、結(jié)合性和電氣性能等。

6.2.2 碳纖維復(fù)合材料的物理混合分離回收利用技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

英國(guó)的先進(jìn)復(fù)合材料公司（Umeco復(fù)合材料結(jié)構(gòu)材料公司的一部分）、英國(guó)Exel復(fù)合材料公司、NetComposites、Sigmatex、Tilsatec和利茲大學(xué)組成碳纖維復(fù)合材料的回收利用的聯(lián)合體，開發(fā)將聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯和碳纖維復(fù)合材料混合提取碳纖維的物理回收利用技術(shù)，制備成不同形式的材料，回收碳纖維生產(chǎn)的板材與原始碳纖維制備的復(fù)合材料相比，保持至少90%拉伸模量、50%拉伸強(qiáng)度。

6.2.3 碳纖維復(fù)合材料的高溫分離回收利用技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

熱固性碳纖維復(fù)合材料中，環(huán)氧樹脂的熔融溫度大大低于碳纖維的耐熱溫度。高溫分離回收利用技術(shù)就是針對(duì)熱固性碳纖維復(fù)合材料中兩種組合物的不同溫度特性，把碳纖維從復(fù)合物中分離出來，實(shí)現(xiàn)碳纖維的循環(huán)利用。高溫分離回收利用技術(shù)的關(guān)鍵是如何保持碳纖維的原有長(zhǎng)度。

長(zhǎng)碳纖維是一種具有很高價(jià)值的商品，回收利用技術(shù)是一種能夠把環(huán)氧樹脂從長(zhǎng)碳纖維復(fù)合材料中分離開來，同時(shí)保證大部分原纖維的特性不受損壞的方式。

英國(guó)碳纖維回收商——Milled Carbon公司采用高溫分解法，即長(zhǎng)碳纖維復(fù)合材料中的環(huán)氧樹脂在低氧燃燒過程中被高溫降解，將高模量長(zhǎng)碳纖維恢復(fù)到近乎原始的狀態(tài)?進(jìn)而可重新用于制造重要結(jié)構(gòu)的材料。

流化床法Fluidised bed method，預(yù)分散的廢料被流經(jīng)它下方的約高溫550 ℃液體或氣體“流化”，隨后進(jìn)行熱解和氧化，并最終逐步將其從復(fù)合物中分離開來。

6.2.4 碳纖維復(fù)合材料的超臨界水溶劑分解分離回收利用技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)［9］

如何去除碳纖維復(fù)合材料中的基體相，有效回收碳纖維增強(qiáng)體？英國(guó)諾丁漢大學(xué)和法國(guó)ICM-CB化學(xué)研究所經(jīng)過大量試驗(yàn)，開發(fā)了超臨界水溶劑分解法，由于其具有廣泛的適用性和回收產(chǎn)品的高性能品質(zhì)而為碳纖維回收領(lǐng)域引領(lǐng)了一個(gè)新的方向。該方法的有效性已經(jīng)被證實(shí)?目前正在為其產(chǎn)業(yè)化做進(jìn)一步的研究。超臨界水溶劑分解法的基本原理是，采用特制的高溫高壓反應(yīng)器?當(dāng)復(fù)合材料和水進(jìn)入該系統(tǒng)后，其中的水將變?yōu)槌R界水，在超臨界水的作用下，復(fù)合材料中的基體部分，主要是環(huán)氧樹脂被氧化形式氣態(tài)產(chǎn)品，如氫氣、甲烷、二氧化碳等，碳纖維因而被提取出來。此過程所獲得的產(chǎn)品有氣態(tài)的能量、水和固體（碳纖維織物）。利用這項(xiàng)技術(shù)可以減少?gòu)U物污染，保護(hù)環(huán)境，同時(shí)回收的碳纖維具有較高的強(qiáng)度和剛度。

6.2.5 熱固性碳纖維復(fù)合材料回收利用的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

現(xiàn)有的熱固性碳纖維復(fù)合材料回收技術(shù)普遍存在能耗大、二次污染和難以或無法得到連續(xù)而有序的碳纖維材料。

波音公司與華東理工大學(xué)材料科學(xué)與工程學(xué) 院近日正式簽署合作協(xié)議，開啟了雙方從碳纖維復(fù)合材料中回收碳纖維的實(shí)質(zhì)性合作關(guān) 系。本次合作 旨在探索一條利用太陽(yáng)能技術(shù)進(jìn)行熱固性碳纖維復(fù)合材料中回收碳纖維的新路線，希望開發(fā)出一條低（無）能耗、大尺寸碳纖維復(fù)合材料的高效的回收方法。

6.2.6 碳纖維復(fù)合材料的分離回收利用技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的發(fā)展方向［8］

碳纖維復(fù)合材料的分離回收利用技術(shù)的科學(xué)發(fā)展方向：第一是如何提高改進(jìn)現(xiàn)有的回收加工方法，最大限度降低廢物污染，從碳纖維復(fù)合材料廢棄物件中獲得最有價(jià)值的碳纖維；第二是如何使用再生的碳纖維生產(chǎn)出的新產(chǎn)品仍舊具有最佳性能。

對(duì)于回用的碳纖維，目前常用的方法是制成短切纖維再利用，但是在性能上沒有競(jìng)爭(zhēng)優(yōu)勢(shì)，使用的領(lǐng)域也有局限性 因此，后續(xù)研究工作除了要繼續(xù)加強(qiáng)對(duì)碳纖維提取的研究外，還應(yīng)該根據(jù)市場(chǎng)需求，考慮將回用碳纖維重新紡成連續(xù)的碳纖維紗，或者直接做成其他更有優(yōu)勢(shì)的碳纖維增強(qiáng)體結(jié)構(gòu)，使其擁有更具競(jìng)爭(zhēng)力的性能優(yōu)勢(shì)； 同時(shí)進(jìn)一步擴(kuò)大回用碳纖維的應(yīng)用領(lǐng)域，提高回用碳纖維的使用比例。

有些回收方法雖然可以成功地將碳纖維從復(fù)合材料中分離出來，但是會(huì)導(dǎo)致碳纖維長(zhǎng)度變短，纖維性能降低，而且這一過程產(chǎn)生的附加廢料同樣會(huì)造成環(huán)境污染。

目前還沒有一套世界公認(rèn)的完整的清潔化的碳纖維回收體系，這也是我們所面臨的最大挑戰(zhàn)。

7 基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車塑料制品成型加工設(shè)備綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)

汽車塑料制品成型加工設(shè)備已成為一類專業(yè)化設(shè)備。汽車行業(yè)在國(guó)內(nèi)率先提出清潔生產(chǎn)。汽車塑料制品成型加工設(shè)備綠塑創(chuàng)新實(shí)現(xiàn)汽車塑料制品清潔生產(chǎn)。

汽車塑料制品成型加工設(shè)備綠塑創(chuàng)新根據(jù)清潔生產(chǎn)的要求，遵循“節(jié)能、降耗、減污、增效”的八字方針。成型加工技術(shù)由通用化轉(zhuǎn)移到功能化、專業(yè)化，由粗獷式轉(zhuǎn)移到低能耗、低污染、低排放、清潔化、潔凈化、高速高效化、資源節(jié)約化、控制智能化等綠色技術(shù)。綠塑創(chuàng)新成型加工技術(shù)達(dá)到最佳的性能、最低的成本、最高的效率的新技術(shù)，滿足汽車塑料件綠色化的發(fā)展。

綠塑創(chuàng)新清潔生產(chǎn)是為增加生態(tài)效率并降低對(duì)人類和環(huán)境的影響風(fēng)險(xiǎn).而對(duì)生產(chǎn)過程、產(chǎn)品和服務(wù)持續(xù)實(shí)施的一種綜合、預(yù)防性的戰(zhàn)略對(duì)策。改進(jìn)生產(chǎn)系統(tǒng)的生態(tài)效率、減小來自生產(chǎn)方面對(duì)人類自身和環(huán)境產(chǎn)生的不利影響與風(fēng)險(xiǎn)，被確立為綠色創(chuàng)新清潔生產(chǎn)戰(zhàn)略對(duì)策的目標(biāo)方向。綠塑創(chuàng)新清潔生產(chǎn)實(shí)施對(duì)象是包括生產(chǎn)過程及產(chǎn)品和服務(wù)的人類社會(huì)的全部生產(chǎn)活動(dòng)。

綠塑創(chuàng)新清潔生產(chǎn)注重企業(yè)生產(chǎn)全過程的控制，它是將生產(chǎn)技術(shù)、生產(chǎn)過程、經(jīng)營(yíng)管理及產(chǎn)品等方面與物流、能量、信息等要素有機(jī)地結(jié)合起來，并優(yōu)化運(yùn)行方式，從而實(shí)現(xiàn)最小的環(huán)境影響、最少的資源、能源使用，最佳的管理模式以及最優(yōu)化的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)水平。通過綠塑創(chuàng)新清潔生產(chǎn)手段來控制環(huán)境污染、減少碳排放是最佳選擇。

汽車綠色塑料工程成型加工設(shè)備綠塑創(chuàng)新清潔化加工方案是實(shí)現(xiàn)汽車綠塑創(chuàng)新全套解決方案中重要的環(huán)節(jié)，綠塑創(chuàng)新清潔化貫穿成型加工設(shè)備整個(gè)生命周期內(nèi)的各個(gè)環(huán)節(jié)，持續(xù)提高節(jié)約能源能耗、減少污染、優(yōu)化能源結(jié)構(gòu)、降低資源消耗等科技含量，達(dá)到設(shè)備和成型兩者之間科學(xué)發(fā)展的完滿結(jié)合，實(shí)現(xiàn)人性化、科學(xué)化、合理化、可持續(xù)化的清潔注塑工程，有利于保護(hù)生態(tài)環(huán)境、建設(shè)綠色社會(huì)。

7.1 清潔化加工設(shè)備的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的研發(fā)要點(diǎn)

綠塑創(chuàng)新清潔化加工設(shè)備服務(wù)于 “現(xiàn)實(shí)需求”和“潛在需求”成型加工對(duì)象綠色化的前提下，實(shí)現(xiàn)自身的基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)原則的清潔化的綠色創(chuàng)新的科學(xué)發(fā)展。

（1）環(huán)境保護(hù)綜合預(yù)防策略。清潔生產(chǎn)從本質(zhì)上來說，就是對(duì)生產(chǎn)過程與產(chǎn)品采取整體預(yù)防的環(huán)境策略?！邦A(yù)防為主”將污染物消除在生產(chǎn)過程之中，實(shí)行工業(yè)生產(chǎn)全過程控制。預(yù)防優(yōu)于治理，在污染前采取防治對(duì)策比在污染后采取措施治理更為節(jié)省。著眼于末端處理的辦法.不僅需要投資，而且使些可以回收的資源（包含未反應(yīng)的原料）得不到有效的回收利用而流失.致使企業(yè)原材料消耗增高，產(chǎn)品成本增加，經(jīng)濟(jì)效益下降，資源和能源不能在生產(chǎn)過程中得到充分利用。

（2）創(chuàng)新清潔高效化機(jī)構(gòu)。創(chuàng)造傳動(dòng)效率高效化的制造材料節(jié)約化的機(jī)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)資源節(jié)約化、能效高效化、成型高效化、運(yùn)行高速精密清潔化，最大限度提高生態(tài)環(huán)境保護(hù)的性能。創(chuàng)新創(chuàng)造清潔化潤(rùn)滑結(jié)構(gòu)，實(shí)現(xiàn)無潤(rùn)滑污染運(yùn)轉(zhuǎn)。提高傳動(dòng)及運(yùn)行效率，降低無效能耗。

（3）成型功能模塊化。成型功能模塊化讓用戶在同一臺(tái)設(shè)備上，通過不同功能模塊的搭配得到自己需要的成型功能，實(shí)現(xiàn)專用化的成型工藝，滿足個(gè)性化的需求；方便用戶在使用過程中對(duì)設(shè)備進(jìn)行局部維護(hù)或升級(jí)達(dá)到延長(zhǎng)設(shè)備的使用壽命；在一種基本成型功能的注塑機(jī)上，為用戶留出一定范圍內(nèi)的功能擴(kuò)展空間，用戶只要化少量的投資，就可進(jìn)行成型功能擴(kuò)展，以最小成本和最短時(shí)間適應(yīng)加工任務(wù)及環(huán)境的變化。不但為用戶降低設(shè)備投入的成本而實(shí)現(xiàn)最大的經(jīng)濟(jì)效益，而且降低了社會(huì)物質(zhì)資源的消耗及制造能源消耗。

（4）清潔化表面處理。納米噴涂表面裝飾。納米噴涂是一種綠色環(huán)保表面處理技術(shù)，具有優(yōu)異的附著力、抗沖擊力、耐腐蝕性、耐氣候性、耐磨性、耐擦傷性、良好的防銹性能，工藝簡(jiǎn)單、綠色環(huán)保、用途廣泛、是一種原料可回收利用的表面處理技術(shù)。設(shè)備裝飾采用納米噴涂設(shè)計(jì)，達(dá)到設(shè)備對(duì)環(huán)境、塑料原料、塑料制品的污染及交叉污染，達(dá)到（防電磁波、屏蔽）EMC、EMI技術(shù)規(guī)范，實(shí)現(xiàn)清潔、防電磁污染的環(huán)保要求。電氣控制箱、操縱箱、行線槽等采用納米噴涂，實(shí)現(xiàn)防電磁波、屏蔽的性能，提高了控制系統(tǒng)的可靠性。

（5）生態(tài)效益最好原則。不論是在產(chǎn)品制造過程中，還是在產(chǎn)品使用過程中，都要求產(chǎn)品對(duì)周圍環(huán)境“零污染”。選擇低污染的材料及零部件，避免選用有毒、有害和有輻射性的材料。選擇能源消耗少的材料，減少材料對(duì)資源的需求。

（6）清潔化生產(chǎn)環(huán)境。汽車大燈散射罩、 汽車車身表面部件，要求加工環(huán)境非常潔凈。不僅在生產(chǎn)要求表面無瑕疵的制品有這種要求， 而且在生產(chǎn)無雜質(zhì)的純塑料制品。加工環(huán)境清潔化的控制必須貫穿于加工的全過程，必須嚴(yán)格避免原材料和模具的污染， 也就是原材料的生產(chǎn)必須在潔凈環(huán)境下生產(chǎn)；同時(shí)，注塑后的制品在涂清漆之前也要確保不受污染，否則，即使在制品表面有微小的灰塵，在涂敷后都會(huì)變成很大的瑕疵。

7.2 污染控制技術(shù)綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的研發(fā)要點(diǎn)

加工設(shè)備綠塑創(chuàng)新的污染物排放控制方案目的達(dá)到整個(gè)生產(chǎn)過程污染物排放達(dá)到清潔生產(chǎn)的標(biāo)準(zhǔn)。目前還未健全汽車綠色塑料工程的加工設(shè)備清潔生產(chǎn)污染物排放標(biāo)準(zhǔn)、檢測(cè)、監(jiān)測(cè)、評(píng)價(jià)等全套方案。

設(shè)備運(yùn)行不影響室內(nèi)空氣質(zhì)量，實(shí)現(xiàn)室內(nèi)PM2.5的污染控制。

防生產(chǎn)過程的污染環(huán)境于未然。運(yùn)用整體預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略，減少或者消除對(duì)人類及環(huán)境的可能危害，同時(shí)充分滿足人類需要。

減少污染的措施不僅應(yīng)該在技術(shù)上有效，同時(shí)還應(yīng)具有成本效益。

7.2.1 污染排放評(píng)估規(guī)范

英國(guó)標(biāo)準(zhǔn)協(xié)會(huì)（BSI）制定的《PAS2050-產(chǎn)品和服務(wù)生命周期溫室氣體排放評(píng)估規(guī)范》，

天津市2014年8月1日起，《工業(yè)企業(yè)揮發(fā)性有機(jī)物排放控制標(biāo)準(zhǔn)》正式發(fā)布實(shí)施，其中規(guī)定了塑料制品制造行業(yè)VOC（揮發(fā)性有機(jī)物）有組織排放濃度及速率限值、廠界監(jiān)控點(diǎn)濃度限值、管理規(guī)定及監(jiān)測(cè)要求。

可以上述二個(gè)標(biāo)準(zhǔn)作為加工設(shè)備清潔生產(chǎn)設(shè)計(jì)指導(dǎo)、監(jiān)測(cè)和檢測(cè)的標(biāo)準(zhǔn)。

7.2.2 污染控制技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的科學(xué)發(fā)展方向

污染控制技術(shù)目的是防污染環(huán)境于未然,意味運(yùn)用整體預(yù)防的環(huán)境戰(zhàn)略，減少或者消除對(duì)人類及環(huán)境的可能危害，同時(shí)充分滿足人類需要，使社會(huì)經(jīng)濟(jì)效益最大化的一種生產(chǎn)模式。

大力開發(fā)低污染、低能耗、無公害的加工工藝，最大限度地利用原材料。減少制造過程中污染物的排放，有害排放物降到最低。

國(guó)內(nèi)塑機(jī)的污染控制僅限于液壓系統(tǒng)的漏、滲、跑，以及運(yùn)轉(zhuǎn)噪聲等宏觀領(lǐng)域，而對(duì)于微觀領(lǐng)域的污染控制還沒有放到議事日程上。微觀污染是影響人類健康環(huán)境的主要清潔因素

微觀污染包括：成型原料污染；加熱污染、原料熱分解VOC污染、靜電污染、潤(rùn)滑污染、空氣微粒污染、電磁波污染、磨損污染、表面銹蝕交叉污染、涂裝VOC污染。

污染控制：從控制局部污染向整機(jī)、周邊區(qū)域的聯(lián)防聯(lián)控轉(zhuǎn)變，從單純防治一次污染物向既防治一次污染物又防治二次污染物轉(zhuǎn)變，從單獨(dú)控制個(gè)別污染物向多種污染物協(xié)同控制轉(zhuǎn)變。

7.3 清潔化加熱技術(shù)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的研發(fā)要點(diǎn)

清潔化加熱技術(shù)的科學(xué)發(fā)展方向是應(yīng)用高效節(jié)能的加熱技術(shù)，達(dá)到降低熱污染，潔凈周邊環(huán)境。熱能利用率提高10%，就意味著熱污染的15%得到控制。

傳統(tǒng)的電阻絲加熱效率僅為40%～60%，其余的能量以輻射的形式浪費(fèi)到環(huán)境中去，不但浪費(fèi)能量，而且惡化周圍工作環(huán)境，造成環(huán)境污染。

清潔電磁感應(yīng)加熱系統(tǒng)。加熱效率能夠達(dá)到90%，降低二氧化碳的排放量。沒有傳統(tǒng)電阻發(fā)熱圈加熱方式輻射到空氣中的能量，可顯著降低環(huán)境溫度。表面的溫度在50 ℃以下，人體完全可以安全觸摸，完全避免傳統(tǒng)加熱方式帶來的因表面高溫而造成的燒傷、燙傷事故發(fā)生。

納米紅外加熱系統(tǒng)。紅外傳熱方式是在電熱圈表面經(jīng)過高分子遠(yuǎn)紅外材料做特殊處理后，能夠產(chǎn)生相對(duì)于輻射源特定的紅外線，這就是傳熱過程熱損耗降低到了最小，傳熱率高達(dá)99%。超低表面溫度。

7.4 清潔化動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的研發(fā)要點(diǎn)

清潔化的“3R”原則的應(yīng)用于動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)上，清潔技術(shù)的研發(fā)重點(diǎn)：

Reduce：指對(duì)系統(tǒng)進(jìn)行節(jié)能設(shè)計(jì)，降低能耗，減少環(huán)境污染。節(jié)能設(shè)計(jì)不但要保證系統(tǒng)的輸出功率要求，還要保證盡可能經(jīng)濟(jì)、有效的利用能量，達(dá)到高效、可靠運(yùn)行的目的。減少污染包括減少外界環(huán)境對(duì)動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的污染和動(dòng)力強(qiáng)度系統(tǒng)對(duì)外部環(huán)境的污染。交流伺服電機(jī)直接驅(qū)動(dòng)執(zhí)行機(jī)構(gòu)運(yùn)行系統(tǒng)，無液壓驅(qū)動(dòng)可能產(chǎn)生的油液污染、噪聲污染，并且動(dòng)態(tài)反映快、大幅度節(jié)能，被稱謂綠色驅(qū)動(dòng)技術(shù)。伺服電機(jī)采用水冷式，保證有效的熱分散，杜絕由于局部高溫而產(chǎn)生有害氣體，為潔凈室或高度清潔環(huán)境下推薦。

Recycle：指元部件的可拆裝設(shè)計(jì)。應(yīng)盡可能提高動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)的集成度，采取原則是對(duì)多個(gè)元件的功能進(jìn)行優(yōu)化組合，實(shí)現(xiàn)系統(tǒng)的模塊化，并盡可能使動(dòng)力驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)布局緊湊，如減少元件間的連接，設(shè)計(jì)易于拆卸的元件等。

Reuse：指能量的回收再利用。交流伺服電機(jī)驅(qū)動(dòng)系統(tǒng)中，增加伺服驅(qū)動(dòng)制動(dòng)回收單元，達(dá)到存儲(chǔ)伺服永磁同步電機(jī)在剎車制動(dòng)過程中產(chǎn)生的電能，同時(shí)能夠?qū)⒋穗娔茚尫诺焦ぷ鬟^程中，實(shí)現(xiàn)儲(chǔ)存能量和釋放能量的雙向作用，可提高能量利用率3%～8%。液壓動(dòng)力強(qiáng)度系統(tǒng)中，充分發(fā)揮蓄能器的儲(chǔ)能性能，降低設(shè)備的裝載功率。

7.5 汽車制品注塑設(shè)備的綠塑創(chuàng)驅(qū)動(dòng)的新常態(tài)

70%以上汽車塑料制品為注塑成型。汽車塑料制品成型加工設(shè)備的研發(fā)成為塑料制品成型加工設(shè)備制造企業(yè)新常態(tài)產(chǎn)品結(jié)構(gòu)調(diào)整及實(shí)現(xiàn)新的經(jīng)濟(jì)增長(zhǎng)點(diǎn)的發(fā)展方向。

國(guó)際上，Engel公司專業(yè)為汽車注塑制品服務(wù)而制造注塑機(jī)，Demg公司專業(yè)分支為汽車注塑制品服務(wù)而制造注塑機(jī)。國(guó)內(nèi)，力勁、富強(qiáng)鑫、大今、永生、震雄等公司設(shè)立專業(yè)研發(fā)結(jié)構(gòu)，為汽車注塑制品服務(wù)。

綠塑創(chuàng)新全套解決方案。以制品為對(duì)象，綠塑創(chuàng)新全套解決方案。汽車塑料件的品種繁雜化、功能及性能的多樣化、更新?lián)Q代的快速化、應(yīng)用的拓展化，促進(jìn)汽車塑料制品成型加工設(shè)備向細(xì)分化的發(fā)展。國(guó)內(nèi)外有關(guān)塑料機(jī)械制造公司積極從事綠色汽車注塑機(jī)的開發(fā)，并成立專業(yè)研究部門，與汽車行業(yè)密切配合，根據(jù)汽車塑料件、汽車塑料原料的發(fā)展，對(duì)設(shè)備、模具、成型工藝不斷進(jìn)行創(chuàng)新，實(shí)現(xiàn)汽車綠色化塑料件達(dá)到最佳生態(tài)環(huán)境保護(hù)的性能，研究和應(yīng)用成果不斷涌現(xiàn)。

專業(yè)化解決方案。ENGEL公司用于制造汽車內(nèi)外飾件的Duo 600 pico機(jī)器，其產(chǎn)品設(shè)計(jì)注重能耗及速度，不僅能縮短循環(huán)周期，相應(yīng)提高產(chǎn)能、降低能耗，直接減低成本，保證了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。震雄的捷霸伺服驅(qū)動(dòng)大型注塑機(jī)系列，鎖模力650～2 600 t，集合了成熟的大型注塑機(jī)制造經(jīng)驗(yàn)，配置日本油研公司的Yuken-ASR伺服電機(jī)油泵的一體化組合系統(tǒng)，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保、高響應(yīng)速度、高重復(fù)精度等綠色性能，適用于汽車部件的前端模塊、門板、儀表板、座椅底盤和座椅靠背等注塑大型制品。Engel公司的把MuCell微孔發(fā)泡注塑技術(shù)運(yùn)用于普通注塑機(jī)，開拓微發(fā)泡汽車注塑機(jī)，生產(chǎn)內(nèi)飾件、發(fā)泡結(jié)構(gòu)件、高度拋光組件，使得汽車內(nèi)飾件注塑成型壁厚1 mm成為可能，同時(shí)可減少高達(dá)20%的組件重量，從而明顯減少碳足跡。

差異化解決方案。住友德馬格專注于能發(fā)揮設(shè)備最大優(yōu)勢(shì)并給客戶提供最大利益的汽車優(yōu)勢(shì)行業(yè)，專注于照明系統(tǒng)、發(fā)動(dòng)機(jī)部件、內(nèi)筋、外筋。創(chuàng)新的技術(shù)、優(yōu)質(zhì)的產(chǎn)品質(zhì)量以及完善的系統(tǒng)化的全套解決方案，使住友德馬格在汽車行業(yè)始終保持領(lǐng)先地位。持續(xù)發(fā)展液壓節(jié)能技術(shù)的節(jié)能動(dòng)力動(dòng)態(tài)自適應(yīng)調(diào)節(jié)模塊Active Drive，保證獲得最佳效益并將能耗降到最低。

專用化解決方案。余姚大今機(jī)械有限公司研發(fā)出汽車密封件專用接角的立式注塑機(jī)，立式鎖模，立式射出，鎖模射出部分全在上方，適合帶長(zhǎng)柄型鑲嵌件的塑料制品成型。富強(qiáng)鑫公司開發(fā)了應(yīng)用于包括中大型多數(shù)色車燈一步成型的注塑機(jī)及BMC燈殼專用注塑機(jī)，單缸油壓式自動(dòng)供料裝置，實(shí)現(xiàn)穩(wěn)定的進(jìn)料功能；最新開發(fā)FCS-2100型控制器，實(shí)現(xiàn)精確的料溫及模溫控制；配置雙ACC蓄能器射出裝置，實(shí)現(xiàn)瞬間高速能量和高速射出成型。

成型生產(chǎn)線解決方案。泰瑞公司根據(jù)汽車零部件的型腔面十分復(fù)雜的特殊性，配置一些特殊的功能程序：如多組抽芯功能、時(shí)序控制功能、注塑機(jī)配套換模裝置功能、配套取件機(jī)械手裝置功能等等，這些特殊功能在生產(chǎn)汽車塑料零部件中優(yōu)勢(shì)十分明顯。提供的汽車復(fù)雜塑料零部件專用注塑生產(chǎn)線，其產(chǎn)品設(shè)計(jì)注重能耗及速度，不僅能縮短循環(huán)周期、提高產(chǎn)能，還能降低能耗，直接減低成本，實(shí)現(xiàn)了節(jié)能環(huán)保、高響應(yīng)速度、高重復(fù)精度等優(yōu)點(diǎn)，保證了產(chǎn)品在市場(chǎng)上的競(jìng)爭(zhēng)力。

功能化解決方案。寧波永生塑料機(jī)械有限公司與比亞迪汽車股份有限公司合作，聯(lián)合研發(fā)專用注塑設(shè)備。自主研發(fā)達(dá)到國(guó)際先進(jìn)水平的玻璃纖維長(zhǎng)度達(dá)60 mm、含量高達(dá)60%的復(fù)合材料的注塑裝備及注塑技術(shù)，成型制品厚度可達(dá)到0.40 mm的高標(biāo)準(zhǔn)，成型制品內(nèi)含玻璃纖維的長(zhǎng)度仍能保持30 mm長(zhǎng)度，實(shí)現(xiàn)高強(qiáng)度、高剛度的高安全性的汽車保險(xiǎn)杠的薄壁輕量化的綠塑創(chuàng)新，提高了人車安全的和諧度。高比例超長(zhǎng)玻璃纖維復(fù)合材料注塑設(shè)備及技術(shù)填補(bǔ)了國(guó)內(nèi)空白。

8 產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟實(shí)現(xiàn)基于新常態(tài)戰(zhàn)略的全套綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的解決方案的科學(xué)發(fā)展觀

汽車綠塑創(chuàng)新是一個(gè)系統(tǒng)工程，其研發(fā)要樹立全套方案的研發(fā)理念，才能有所創(chuàng)新創(chuàng)造。

我國(guó)汽車塑料件研發(fā)落后大大落后于汽車制造強(qiáng)國(guó)，單臺(tái)汽車塑料的平均用量不到發(fā)達(dá)國(guó)家的2/3，基本上不能自主開發(fā)出高端塑料件，代表塑料件應(yīng)用技術(shù)最高水平的跑車至今仍是一個(gè)夢(mèng)。究其原因的一個(gè)重要方面，國(guó)內(nèi)在汽車塑料件研發(fā)上，材料、制品開發(fā)、加工制造及成型設(shè)備、廢棄物回收利用等研究機(jī)構(gòu)各自為政，互不往來，沒有一個(gè)創(chuàng)新的全套解決方案的理念。

全套綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的解決方案包括從原材料、加工設(shè)備、成型工藝、產(chǎn)品檢測(cè)、倉(cāng)儲(chǔ)、回收再生利用等整個(gè)生命周期的解決方案。以汽車基于生態(tài)環(huán)境保護(hù)原則的“潛在需求”為中心，創(chuàng)新創(chuàng)造新材料、新技術(shù)、新設(shè)備、新工藝、新檢測(cè)儀器，提供從原料、設(shè)備、成型加工技術(shù)、技術(shù)培訓(xùn)等的成套技術(shù)服務(wù)的交鑰匙工程的全套解決方案，獲取最大的社會(huì)效益和持續(xù)的經(jīng)濟(jì)效益。

我國(guó)汽車產(chǎn)業(yè)鏈的研究及制造單位，都是分散型組織，搞設(shè)備制造的不懂塑料原料及成型工藝，搞原料研究的不懂設(shè)備，綠塑創(chuàng)新沒有具體的對(duì)象及應(yīng)用目標(biāo)，難以獨(dú)立擔(dān)當(dāng)“潛在需求”的全套解決方案。以“潛在需求”具體制品為目標(biāo)，汽車研究機(jī)構(gòu)、汽車制造商、汽車零件供應(yīng)商、汽車塑料原料研究機(jī)構(gòu)及制造商、汽車塑料制品模具制造商、汽車塑料成型加工設(shè)備制造商、汽車銷售商等聯(lián)合為一體，組成緊密的產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟，變各自為政為牽手共同開發(fā)，綠色創(chuàng)新從原料到制品回收利用的整個(gè)生命周期的全套解決方案。

產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟實(shí)現(xiàn)汽車塑料原料的創(chuàng)新的系統(tǒng)解決方案。GE、杜邦、拜耳、巴斯夫、雪佛龍菲利普斯等眾多著名原材料供應(yīng)商無一不認(rèn)為，原料供應(yīng)商必須保持與汽車制造商及其供應(yīng)商之間的緊密合作，才能為汽車企業(yè)提供最佳的解決方案，同時(shí)也為本企業(yè)的發(fā)展取得了新的增長(zhǎng)點(diǎn)。

原料供應(yīng)商必須走正規(guī)化、專業(yè)化的生產(chǎn)途徑，制定長(zhǎng)遠(yuǎn)的發(fā)展 目標(biāo)和品牌戰(zhàn)略，實(shí)現(xiàn)市場(chǎng)資源、技術(shù)資源以及企業(yè)間的整合，最終獲得規(guī)模優(yōu)勢(shì)。例如杜邦工程塑料在汽車上的應(yīng)用包括動(dòng)力總成、燃油供給、底盤、車身內(nèi)外飾件、空調(diào)、電子、電氣等系統(tǒng)。拜耳材料科技自視為國(guó)際汽車產(chǎn)業(yè)的研發(fā)合作伙伴，汽車玻璃團(tuán)隊(duì)專家其服務(wù)范圍包括整個(gè)汽車玻璃的整個(gè)加工鏈，以及汽車玻璃的風(fēng)力載荷、碰撞等力學(xué)性能試驗(yàn)和研究，可獨(dú)立為未來汽車提供創(chuàng)新動(dòng)力。

原料供應(yīng)商主動(dòng)式服務(wù)于汽車塑料工程，取得汽車塑料科學(xué)發(fā)展的話語(yǔ)權(quán)。日本碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用于汽車工業(yè)的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)處于國(guó)際領(lǐng)先地位，形成產(chǎn)業(yè)聯(lián)盟是關(guān)鍵。日本是世界上碳纖維開發(fā)最早、應(yīng)用最成功、應(yīng)用面最廣的國(guó)家，其中主要的經(jīng)驗(yàn)是，碳纖維生產(chǎn)企業(yè)以自己為價(jià)值鏈的聯(lián)系紐帶，實(shí)現(xiàn)從原絲到下游復(fù)合材料一體化的配套生產(chǎn)體制，組合碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用的企業(yè)、行業(yè)，注重與下游企業(yè)合作，共同對(duì)碳纖維復(fù)合材料“潛在需求”的構(gòu)件，制定和實(shí)施全套解決方案，推動(dòng)碳纖維復(fù)合材料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用，不斷開發(fā)新的市場(chǎng)，以下游應(yīng)用帶動(dòng)上游的發(fā)展，是日本碳纖維企業(yè)選擇的發(fā)展之道。日本碳纖維生產(chǎn)企業(yè)近幾年積極在全球進(jìn)行擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃與戰(zhàn)略布局，與下游應(yīng)用企業(yè)結(jié)成聯(lián)盟，整合產(chǎn)業(yè)鏈，促進(jìn)CFRP及其制品在全球汽車領(lǐng)域中的普及應(yīng)用，力求使日本成為碳纖維領(lǐng)域的絕對(duì)領(lǐng)先者。日本碳纖維生產(chǎn)商和歐美的主要汽車生產(chǎn)商紛紛結(jié)成聯(lián)盟，謀求共同發(fā)展。在參股Plasan Carbon Composites公司之前，東麗的主要汽車制造商合作對(duì)象是日本和歐洲公司，包括豐田、富士重工和德國(guó)戴姆勒公司。Plasan Carbon Composites公司是美國(guó)唯一的豪華轎車CFRP車體面板一級(jí)供應(yīng)商，同時(shí)自身?yè)碛锌蓪FRP部件的生產(chǎn)成型時(shí)間縮短至17 min的技術(shù)。買入Plasan Carbon Composites公司股份，確保了東麗通往美國(guó)汽車制造商的分銷渠道，進(jìn)一步提高其在美國(guó)汽車市場(chǎng)的參與度。東邦與美國(guó)通用自2011年起就展開了穩(wěn)定的合作關(guān)系，與東麗一樣，東邦公司也在歐洲和美國(guó)建立了公司和銷售中心，瞄準(zhǔn)汽車市場(chǎng)投入大量資金，并出資建立了復(fù)合材料應(yīng)用中心，對(duì)未來碳纖維及其CFRP在汽車上的應(yīng)用充滿信心。三菱麗陽(yáng)則與寶馬和西格里集團(tuán)3方合作，宣布2014年寶馬i3系列純電動(dòng)車BMW MegacityVehicle在全球正式上市，為碳纖維產(chǎn)品在通用汽車領(lǐng)域的商業(yè)化普及應(yīng)用邁出了重要的一步。這款車的市場(chǎng)表現(xiàn)，將在很大程度上決定未來10 a碳纖維復(fù)合材料在通用汽車領(lǐng)域的發(fā)展方向。

9 結(jié)語(yǔ)

隨著技術(shù)進(jìn)步和社會(huì)發(fā)展，基于新常態(tài)戰(zhàn)略的汽車綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)的內(nèi)涵與外延也在不斷地動(dòng)態(tài)變化和發(fā)展。特別是由于人們對(duì)環(huán)境的價(jià)值觀不斷進(jìn)步，而以之為價(jià)值基礎(chǔ)的綠色創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)也隨之而變。

中國(guó)汽車工業(yè)實(shí)現(xiàn)突破，必須在新常態(tài)戰(zhàn)略的綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)上有所創(chuàng)造。追求低價(jià)位的汽車制造“舊常態(tài)”和“非常態(tài)”必然走向死路，汽車業(yè)必須在節(jié)能、環(huán)保、安全和新能源方面綠塑創(chuàng)新驅(qū)動(dòng)新材料、新技術(shù)、新設(shè)備，推動(dòng)綠色低碳循環(huán)經(jīng)濟(jì)的持續(xù)發(fā)展。

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Automotive plastics engineering green plastic innovationdriven based on the new normal strategy

Automotive plastics engineering green plastic innovationdriven based on the new normal strategy

Zhang Yougen
（Ningbo Haida Plastic Machinery Co.， Ltd.， Ningbo 315200， Zhejiang， China）

The traditional lightweight "old normal" concept of automotive plasticization are expanded to a full range green "new normal" scientific concept of development. Green plastic drives to build "new normal" of eternal development of automotive plastics engineering. This paper presents the scope and content of automotive plastics engineering green plastics innovation-driven based on the new normal strategy， This paper studies green plastic innovationdriven of plastics engineering and waste plastics recycling from automotive thermoplastic， biobased plastics， elastomer plastics， and fi ber composite plastics. This paper also presents that the establishment of industry alliances will achieve a complete solution of green plastic innovationdriven scientifi c concept of development， notes that green plastic innovation-driven based on the new normal strategy is road of development， which is from "old normal" of “plastic instead of steel”to "new normal" of "plastic better than steel"， to achieve "auto power dream".

automotive； new normal； green plastic innovation-driven； analysis

TQ320.63

1009-797X（2015）20-0020-31

B DOI：10.13520/j.cnki.rpte.2015.20.003

張友根，男，教授級(jí)高級(jí)工程師，終生享受國(guó)務(wù)院政府特殊津貼?，F(xiàn)主要從事塑料機(jī)械的科學(xué)發(fā)展工作。

2015-01-21