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产业崛起背后,新能源汽车和工程塑料是如何互相成就的?

2022-10-20 10:08:58

新能源汽车代表了世界汽车工业的发展方向。加快新能源汽车产业化,不仅有利于技术进步和节能减排,还能促进我国汽车工业的可持续发展。近年来,随着新能源汽车的兴起,整个

新能源汽车代表了世界汽车工业的发展方向。加快新能源汽车产业化,不仅有利于技术进步和节能减排,还能促进我国汽车工业的可持续发展。


近年来,随着新能源汽车的兴起,整个汽车产业链面临重构的挑战。这无疑给中国企业提供了一次“弯道超车”的机会。


近年来新能源汽车越来越火,国产新能源汽车销售占比也是越来越高,很多人原来开燃料车在换车时都果断选择新能源汽车,所以销量也是节节攀升,新能源汽车的火爆热销,也带动了一部分做新能源汽车注塑配件的厂家!





工程塑料在新能源汽车上的应用


那么,新能源汽车的哪些系统会用到工程塑料呢?不同的工程塑料有哪些不同的应用?


不同系统需要不同的工程塑料


目前,汽车行业改革前期主要是电动化。此期间,汽车的核心部件不再是“三大件”(发动机、变速箱和底盘),而是三电系统(电池、电机和电控),占新能源汽车成本的50%以上。其中,动力电池成本占三电成本的90%。因此,动力电池系统可以称为新能源汽车的“心脏”。


新能源汽车轻量化主要是与电子有关的材料,如连接器、充电接口、动力电池周边材料等。在性能满足要求的情况下将金属更换为塑料可以减重30%左右。目前一辆纯电动汽车采用轻量化塑料可减重100KG左右。


新能源汽车用工程塑料结合汽车产品的使用场景,需要满足以下性能要求:


耐化学腐蚀、耐油、耐高低温;


机械性能优异,流动性高,加工性能优异;


表面性能优异,尺寸稳定性好;


具有良好的防水、防潮、阻燃、环保等性能和导热功能;


抗介电性能好,适用于电气场所;


耐候性好,长期性能好,在恶劣环境下长期使用。


动力电池系统


1. 动力电池支架


动力电池支架要求阻燃、尺寸稳定、耐化学品、高强度,目前主要使用改性PPE、PPS、PC/ABS等


2. 动力电池盖板


动力电池盖板要求阻燃、尺寸稳定、耐化学品、高强度,目前主要使用改性PPS、PA6、PA66等。


纳磐PPS-锂电池盖板


3. 动力电池箱体


动力电池箱体要求阻燃、尺寸稳定、耐化学品、高强度,目前主要使用改性PPS、改性PP、PPO等。


纳磐PPS电池上盖


4. DC电机骨架


DC电机骨架主要使用改性PBT、PPS、PA。


PPS无刷电机定子


5. 继电器外壳


性能与汽车电控继电器外壳主要使用改性PBT。


6. 连接器


新能源汽车连接器主要使用改性PPS、PBT、PA66、PA


PPS连接器


电机驱动系统和冷却系统


1. IGBT模块


IGBT模块是新能源汽车电控系统和直流充电桩的核心器件,决定了整车的能源利用率,除传统的金属、陶瓷常用材料外,PPS工程塑料逐步开始应用。


PPS-IGBT模块


2. 汽车水泵


电子水泵转子、水泵外壳、叶轮、水阀等要求高韧性,高耐磨,高强度,目前主要使用改性PPS材料。


不同工程塑料有不同的应用


聚碳酸酯 (PC) 作为五大工程塑料之一,因其具有高强度、高抗冲以及耐热等优点被应用于汽车零部件的生产。例如,汽车仪表板、照明系统、加热板、除霜器及聚碳酸酯合金制的保险杠等。


含硅化合物作为新一代环保型阻燃剂,因其高效、低毒、无污染等特性,以及对PC加工性能和物理性能影响较小也逐渐受到关注,如聚硅烷、聚硅氧烷等。


汽车零部件用PC在选用阻燃剂时也在向无卤环保靠近,通过添加多种助剂或者制备复合型阻燃剂等途径,提升PC的综合性能。


此外,PC通过与ABS、PBT 等组成复合材料也是提升PC加工性能和阻燃性能的不二选择。


无卤阻燃PC材料或无卤阻燃PC合金材料制作的充电桩壳体不仅满足运输、安装和使用过程中可能发生碰撞的保护要求,还适合其复杂的使用工况环境。


而充电连接头,包括插座和插头,直接与导线转接,需要优异的电绝缘性、阻燃性能、耐热性能,同时为满足长期插拔的使用寿命要求,材料需要优异的力学性能,推荐使用无卤阻燃增强尼龙材料。


由于充电桩的线缆长期使用温度为-40℃~105℃和-40℃~125℃,其对线缆要求为耐油、无卤阻燃、耐候、耐老化、柔软度、耐低温性等,因此内护层可以使用无卤阻燃TPE、TPU,外护套可以使用PVC、无卤阻燃弹性体等。


聚丙烯 (PP)是车用塑料中用量比较大的高分子材料,具有优异的耐化学腐蚀,并且加工过程简单、成本低,广泛应用于汽车仪表盘、电池包外壳、门护板、立柱、座椅护板、保险杠等。





由于未添加阻燃剂前的PP的阻燃性较差,其极限氧指数 ( LOI) 仅为17. 8% ,发生事故后容易燃烧。


目前,国内外对汽车阻燃用 PP研究主要围绕对聚丙烯基体进行改性,同时通过添加低毒、无卤阻燃剂,开发具有优异力学性能和阻燃功效的聚丙烯复合材料,以满足汽车零部件的阻燃需求。


以聚丙烯为基体,以长玻纤维为填充材料,加入磷氮系无卤膨胀型阻燃剂、三聚氰胺尿酸盐、多聚膦酸密胺盐制备得到长玻纤增强无卤阻燃聚丙烯电池槽。


阻燃PP无卤化改性技术中,IFR因其对PP加工流动性,低密度优势影响最小且优异的阻燃效率,以及用量少和低烟无毒等优点,被认为是无卤阻燃PP中最优前景的发展方向之一。


展望


随着新能源汽车的持续推广和应用,充电设施的小型化和轻量化将会是未来的发展方向,一些高性能的新型改性塑料材料以及其他弹性体材料,将会在充电设施中进行工程化应用,为新能源行业助力。新能源必将辐射更多的行业和材料,未来将大有可为!

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