以塑代钢：工程塑料在汽车主要部件中的应用

说到轻质材料，抛开其他外在因素不谈，塑料一定当之无愧地榜上有名。美国时代杂志曾评论“塑料是21世纪最伟大的一项发明”。塑料的出现，使得人类的生活变得史无前例的轻便起来，不过日常使用的塑料毕竟太low，总上不了档次。于是，智慧的人们发明了可以应用到汽车乃至航空航天的工程塑料——既有高分子材料的轻便、绝缘特性，又融合了金属等材料良好的机械强度、耐热性等，具有优良的综合性能，可以替代金属作为工程结构材料，即“以塑代钢”。

“车身重量减少100kg，车辆每行驶100km就可节约大约0.4升燃料，且二氧化碳排放也得以降低。对部分汽车部件或车身覆盖件而言，采用工程塑料代替钢质材料，不仅可以减重高达50%，而且还有助于改善设计自由度。” 2015国际橡塑展上，巴斯夫亚太区特性材料部、全球高级副总裁鲍磊伟先生在接受记者采访时这样表示。

顾名思义，工程塑料（engineering-plastics）是指在工程中可做结构材料，或是可用做工业零件或外壳材料的工业用塑料。这类材料一般相对密度小、比强度高、具备耐高温、耐腐蚀、耐磨性等良好的性能，以塑料制造汽车部件具有重量轻、防锈、可降低摩擦、减少事故造成的破坏、可大批量制造制品、模具成本低、设计灵活性更大等诸多优点。在轻量化的口号日益火热的当下，工程塑料备受各大车企推崇。目前，工程塑料用量的多少，已经成为衡量一个国家汽车工业发展水平高低的重要指标。

工程塑料分五大通用工程塑料：聚酰胺/尼龙（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、聚苯醚（PPO）、聚酯（PET）以及特种工程塑料两类。工业中用的一般为通用工程塑料。聚砜、聚苯硫醚、聚醚醚酮等特种工程塑料综合性能更高，但由于价格昂贵、制造条件不易等因素在普通工业中并不常见，往往多用于电子电气、特种工业等高科技领域、或仍实验室研究阶段。（用于制备防弹衣的凯夫拉纤维的原料聚对苯二甲酰对苯二胺（PPTA）即是一种特种工程塑料。）

以汽车中几种主要部件的特性要求为例来具体说明塑料在汽车中的应用：

不过汽车中不止这几处用到塑料，我们来看看在汽车中工程塑料的具体分布：

当然，我们也看到，除了工程塑料，日常生活常见的PVC（聚氯乙烯）、HDPE（高密度聚乙烯）、PF(酚醛塑料）、PP（聚丙烯）等通用塑料由于性能良好也常常在汽车部件中发挥不小作用。

此外，一些高分子复合材料，尤其是长纤维增强塑料和微细发泡等新材料的飞速研发和应用，更促进了塑料在汽车等行业的大量使用。

工程塑料乃至边缘塑料越来越大的市场需求势必也将引起塑料改性、塑料制备、制造业、模具等相关行业的发展。目前此方面的研究也是科研、行业热点之一，与此同时，一些随之而来的问题也应当引起相关人员的重视，比如工程材料的微结构和非等向性可能带来的安全问题，这也将衍生出其他新的设计挑战

总之，在“以塑代钢”这条路上，前景广阔，机遇与挑战并存，科研与实际应用完美结合，新一代的塑料材料和制程解决方案才是当前汽车产业所追求的。

注：

SMC：

（Sheet molding compound）片状模塑料。一般来说SMC主要是由树脂、玻纤、填料以及其他添加剂组成。

ABS：

（acrylonitrile–butadiene–styrene copolymer）简称ABS，丙烯腈-丁二烯-苯乙烯三元接枝共聚物。五大合成塑料之一，其抗冲击性、耐热性、耐低温性、耐化学药品性及电气性能优良。

RIM-PU:

(Reaction Injection Molding-PU）反应注射成型聚氨酯。成型过程中伴随化学反应。直接由双组分液体原料以一定比例浇注（注射）到模具中，常温下一次完成凝胶、发泡的化学反应成型。

塑料改性：

通过物理、化学、机械等途径提高树脂原有性能或改善的都称为塑料改性。

塑料合金：

利用物理共混或化学接枝的方法而获得的高性能、功能化、专用化的一类新材料。它能改善或提高现有塑料的性能并降低成本，已成为塑料工业中最为活跃的品种之一，增长十分迅速。其最大用户是汽车部件，其次是机械和电子元器件。

来源：材料人