淺談高分子材料的綠色化發展 摘要：高分子材料從二十世紀到今天，發展迅猛，在人們的日常生活中扮演著重要的角色，而其在環境上的影響日益受到人們的關注。本文從發展現狀，處理及循環利用技術，新技術的發展幾個方面對其綠色化發展作一個大致的闡述。 關鍵詞：高分子材料 綠色 循環利用 環境保護高分子材料包括塑料、橡膠、合成纖維。在二戰以前，由于天然高分子材料來源豐富，人工合成高分子工業發展緩慢。但隨著戰爭的爆發, 天然橡膠，棉花等天然高分子材料開始緊缺, 迫使人們去探索合成人造高分子的途徑。從1930到1945年, 尼龍(Nylon)、氯丁橡膠、丁苯橡膠、聚乙烯等相繼問世，并成功地取代了天然高分子材料。由于高分子材料具有許多優良性能，適合現代化生產，經濟效益顯著，且不受地域、氣候的限制，因而高分子材料工業取得了突飛猛進的發展，成為對人類最為重要的材料。但是，高分子材料的化學穩定性使其消費產物對環境造成了巨大的壓力。就重量而言[1]，世界上每年的橡膠廢棄物約是其產量的60％-70％，橡膠廢棄物約占其產量的40％，我國每年的塑料廢棄物和橡膠廢棄物總計達700萬噸。1.高分子材料的環境影響概述1.1 高分子材料廢棄物的增加造成環境污染的現狀[3.4]以應用范圍最為廣泛的塑料廢棄物而言，以塑料農用地膜(年需求量約500kt,消費量居世界之首)和塑料包裝材料為最多。據不完全統計,至1996年,我國鄉鎮以上生產塑料包裝材料的企業超過8000家,其中薄膜生產企業2240家,絲、繩、編織制品生產企業4300家,泡沫塑料生產企業500家,包裝箱及容器生產企業697家。1999年我國塑料包裝材料產量為2030kt,按社會需求量的發展速度估計,至2005年為3600kt,至2010年將達到5000kt。地膜和塑料包裝材料屬于塑料的“短壽命”應用范疇,使用后大多成為固體廢棄物進入垃圾處理系統,有的被隨意丟棄,如一次性塑料消費品聚苯乙烯快餐餐具、農貿市場及超市濫發的超薄塑料袋等。由于其量大、分散，很難回收利用;而高分子材料廢棄物絕大部分不能自然降解、水解和風化。即使是淀粉/聚合物共混物的降解制品要降解到無害化程度，至少也需要50年。于是，廢棄物日積月累便成了觸目驚心的“白色污染”,對環境造成嚴重污染,甚至危害人類健康和動植物的生存,影響生態平衡。據有關部門的調查數據顯示:上海每年排入環境的廢塑料總量為29萬噸,北京每年為13.1萬噸,廣州每年為28.6萬噸。這些廢棄塑料大多進入城市垃圾處理系統,而我國傳統的垃圾消納傾倒方式是一種“污染物轉移”方式。侵占大量土地,并嚴重污染空氣和水體。同時，為優化高分子材料性質而添加的助劑在與環境長期接觸與作用的過程中，也會帶來一些破壞因子。1.2 高分子材料廢棄物的回收利用過程對環境的影響大多數塑料因其有機物含量高,具有較高的熱值,可回收用作燃料,但在燃燒過程中會產生二次污染及對設備的腐蝕。如:聚氯乙烯(PVC)燃燒過程中會產生、氰化氫、氮氧化合物等有害氣體,同時會對設備腐蝕;聚苯乙烯(PS)燃燒時會產生大量有害氣體與黑煙。2.現有高分子材料廢棄物的處理方法2.1土地填埋這是在許多國家尤其是發展中國家被普遍采用的方法，它往往會侵占大量土地面積，給土地、水源帶來很大的破壞。所以未來隨著處理技術的提高和材料本身的綠色化，填埋方法終會銷聲匿跡。2.2焚燒轉化焚燒法是垃圾(包含塑料廢棄物)資源化利用的方法。焚燒技術就是利用焚燒爐及其設備,使垃圾在焚燒爐內經過高溫分解和深度氧化的綜合處理過程,以達到垃圾能源化、減量化的目的。焚燒技術在國外已經得到廣泛應用,建成了許多垃圾焚燒發電廠,而在我國則剛剛起步。垃圾的直接焚燒會產生兩大問題:一是在垃圾焚燒過程中會產生二惡英的超標排放,嚴重污染環境;二是由于垃圾中各組分組成的差異性很大,因此,垃圾直接焚燒會對焚燒爐的設計造成困難,導致垃圾的焚燒效率降低。用焚燒技術處理的垃圾,一般要求熱值[2]大于3000kJ/kg。我國塑料人均消費量雖然還較低,但據相關數據表明:垃圾中塑料所占比例越大則垃圾的平均熱值就越高。歐洲塑料制造聯合體的試驗證明,用焚燒技術處理垃圾來發電或供熱是可行的。在焚燒過程中要控制二惡英的形成,常采用活性炭吸附二惡英的方法以防止環境污染。目前,我國已經建成或正在籌建垃圾焚燒廠的城市有[2]:深圳、廣州、上海、北京、珠海、廈門、合肥等。2.3循環利用廢舊高分子材料資源化是處理廢舊高分子材料,保護環境的有效途徑。無論是從環境科學的原理著眼,還是從環保和節約資源的角度看,廢塑料資源化不僅可以消除環境污染,而且可以獲得寶貴的資源和能源,產生明顯的環境和效益。大致可分為兩種方法:物理循環利用和化學循環利用(也有學者又從中分出能量循環,即將高分子廢料直接制成固體燃料,或先液化成油類, 再制成液體燃料)。2.3.1 物理循環利用 物理回收循環利用技術主要是指簡單再生利用和復合再生利用(或改性再生)。簡單再生系指回收的廢舊塑料制品經過分類、清洗、破碎、造粒后直接進行成型加工。如聚氯乙烯廢舊硬質板材、管材等硬制品經過上述處理后可直接擠出板材,用于建筑物中的電線護管。這類再生利用的工藝路線比較簡單,且表現為直接處理和成型。因為未采取其他改性技術,再生制品的性能欠佳,一般只作檔次較低的塑料制品。改性再生利用指將再生料通過機械共混或化學接板進行改性。如增韌、增強并用,復合活性粒子填充的共混改性,或交聯、接板、氯化等化學改性,使再生制品的力學性能得到改善或提高,可以做檔次較高的再制品,這尖改性再生利用的工藝路線較復雜,有的需要特定的機械設備。2.3.1.1塑木技術使用木粉式植物纖維高份額填充聚乙烯和聚丙烯樹脂,同時添加部分增粘及改性劑經擠出、壓制或擠壓成型為板材,可替代相應的天然木制品,除具有木材制品的特性外,還具有強度高、防腐、防蟲、防濕、使用壽命長、可重復使用、阻燃等優點。近年來國內外塑木板材制品的技術開發和應用發展迅速。木粉填充改性塑料國外早已開始研究,但高份額的木粉填充則是近幾年才有較大發展。在日本,有名的“愛因木”就是該產品;加拿大的協德公司也已開發出類似的塑料制品;奧地利辛辛那提公司及PPT模具公司開發出各種塑木板材制品;我國唐山塑料研究所、國防科技大學、廣東工業大學等在早些時候在低份額木粉改性填充樹脂體系中進行塑木產品專用設備的開發。目前,塑木板材主要使用在如下場合;公園、建筑材料、隔音材料、包裝材料、圍墻以及各種墊板廣告地板等。比利時先進回收技術公司將混雜塑料合金化[5],生產出塑料木材制成柵欄、跳板、公園座椅、道路標志等。2.3.1.2土工材料化土工材料只要求某些物理性能和化學性能的技術指標,因此利用廢塑料生產土工制品的經濟效益和社會效益較好。例如利用廢PP或HEPE加工成降低地表水位的盲溝或防止滑坡塌方的土工格柵等。美國得克薩斯州大學采用黃砂、石子、液態寵物和固化劑為原料制成混凝土[6];日本一家公司利用廢塑料制成園藝用新型培養土[7]。用廢橡膠可以制成人工魚礁、水土保持材料、緩沖材料和鐵路路基。在許多國家,廢車胎用來作山區或沙岸、堤壩的水土保持材料。2.3.2 化學循環利用化學循環利用是近年來對廢舊高分子資源化研究的最為活躍的發展趨勢。它的二次污染也是比較小的或可以避免的。化學循環一般都是裂解過程,產生氣體、液體和固體殘留物,它們都可加以適當的利用。總的來說,化學循環既可節省和利用資源,又可消除或減輕高分子材料對環境的不利影響。2.3.2.1油化技術廢塑料油化技術有熱解法、熱解―催化改質法、催化熱解法3種基本方法。廢塑料催化裂解制燃料油技術在世界范圍內已有成功的先例,德國、美國、日本等國均建有大規模的工廠;在我國的北京、西安、廣州等城市也建立了一些小規模的廢塑料油化工廠。日本已建成多條連續裂解生產線,可連續地將烯烴類廢塑料高溫＃催化裂解成汽油等。我國北京石油大學、中國科學院大連化物所、山西煤炭所等開展烯烴類塑料熱裂解催化劑的研究,并在催化裂解聚乙烯(PE),聚丙烯(PP)等回收汽油領域取得一定的進展。油化技術的優勢:廢塑料催化裂解制取汽油、柴油技術,原料來源廣泛,生產安全、污染少、技術可靠,具有較高的社會效益和經濟效益,市場前景廣闊。2.3.2.2焦化、液化技術采用煤與廢塑料共焦化的想法,目的是利用現有焦爐處理設備在生產合格焦的同時處理大量廢塑料,從而也避免了已有治理方法的不足。Collin等[8]將廢塑料先與煤焦油瀝青共熱解制得所謂的活性瀝青,再將其與煤共焦化,所得焦炭性質得到改善;Ishiguro[8]等將廢塑料加入焦爐底部,上面再蓋上焦煤共同煉焦;李東濤、田福軍8等已進行了單一的八一焦煤與塑料樹脂的共焦化。通過煤和廢塑料共處理液化制取液態燃料,利用廢塑料中的富含的氫,降低煤液化的氫耗量,使廢塑料得以資源化利用,同時改善煤液化反應的條件,降低粹化油的生產成本,這對合理有效利用煤炭資源,變“臟”資源為“潔”資源,改善了人類生活環境都具有積極意義。國外學者Hodekw,Miurak和Palmer1S1R等[8]在90年代初期已開始了共液化的理論性研究;我國研究者趙鳴、田福軍等[8]在這方面都做了大量的工作,同時也取得了可喜的成果。2.3.2.3超臨界流體技術[8]超臨界水、二氧化碳、甲醇、乙醇等都是超臨界流體的代表。水是自然界最重要的溶劑,在超臨界狀態下具有許多獨特的性質,用超臨界水(SCW)作為化學反應的介質已受到人們的廣泛重視和研究。尤其是它可以使廢塑料發生降解或分解,從而回收有價值的產品如單體等,同時也解決了能源、二氧化碳、和二次污染等環境問題。因此超臨界水特別適宜于環境良好化學工藝過程的開發。用超臨界水進行廢塑料的化學回收,其目的主要是為了避免結焦現象,提高液化產物的產率,循環回收或作為燃料。近年來,日本、美國等在這方面都進行了大量的研究,并獲得了一定的成果。陳克宇等于1998年進行了超臨界水中聚苯乙烯泡沫降解初步實驗;東北電力和三菱重工于1996―1998年進行了利用超臨界水技術的初步試驗,取得了明顯的突破。Dakuradahideo和KimuraKazuaki等于1997年研究了廢塑料在超臨界水中的液化過程,開發了廢塑料在超臨界水中油化新工藝,并進行了PE、PP的中試驗。Watanabe等于1998年用聚乙烯和正十六烷在SCW和氬氣(011MPa)中進行了實驗;徐建華等廢塑料(PE、PP、PS)的降解回收工藝;美國專利報道了用超臨界水部分選擇性的氧化廢塑料回收單體和其它有用的低相對摩爾質量有機物的工藝過程。 用SCW進行廢塑料的降解有以下優點:①由于采用水為介質進行低分子油化,因而成本低;②可以避免熱分解時發生的炭化現象,油化率提高;③反應在密閉系統中進行,不污染環境;④反應速度快,效率高。 3.綠色高分子的發展概述3.1綠色高分子概述 綠色高分子材料源自于綠色化學與技術，包括高分子的綠色合成和綠色高分子材料的合成與應用兩個方面，前者是指高分子合成的無害化及其對環境的友好，后者是指可降解高分子材料的合成與使用及其環境穩定高分子材料的回收與循環使用。 在通常的高分子合成過程中，需要大量使用溶劑、催化劑等對環境產生危害的物質，這些物質一般難以除盡，常常會殘留在高分子產品中對環境造成長期危害。另外，聚合需要的壓力高，時間長，同時會產生大量的熱量，為保證反應的順利進行，就需要大量的水和能源。而高分子的綠色合成則正是要規避這些缺陷。 對高分子進行綠色合成有幾點要求：一是合成中不產生毒副產物或者有毒副產物的無害化處理；二是采用高效無毒化的催化劑，提高催化效率，縮短聚合時間，減少反應所需的能量；三是溶劑實現無毒化，可循環利用并降低在產品中的殘留率；四是聚合反應的工藝條件應對環境友好；五是反應原料應選擇自外界中含量豐富的物質，而且對環境無害，避免使用自然界中的稀缺資源。當前，高分子綠色合成的主要方法有三種，即改變聚合反應中傳統的能量交換方式、改變催化劑和改變反應條件。 作為綠色高分子的又一研究內容，綠色高分子材料的合成與應用也很重要。綠色高分子之所謂綠色，通常是指高分子材料的可降解性。根據可降解高分子的降解機理對其作出明確的定義，再經分子和材料設計合成高分子，并進行加工制備降解塑料，然后對它作出評階。根據評價結果，修正分子、材料的設計，再加上新的降解塑料，如此循環往復，最終得到理想的降解材料。 根據降解機理的不同，可降解高分子可劃分為光降解高分子、生物降解高分子以及光－生物雙降解高分子三類。 高分子光降解是指聚合物吸收紫外光，使聚合物發生水解、胺解、酸解、氧化等化學反應，致使聚合物分子鏈斷裂，分子量變小。其機理[9]主要是反應生成自由基活性中間體，分為添加型與合成型兩類。合成型光降解，是在聚合物合成過程中引入一些低能易斷開的弱鏈，或接上一些見光分解的感光基團和轉移的原子，這樣遇到光的作用就會發生化學反應，導致聚合物大分子的降解，其長鏈斷裂為易被微生物吞食的小分子碎片。乙烯與一氧化碳共聚物是典型的合成型光降解高分子，早在20世紀70年代就已開始商品化。添加型光降解，是在塑料的配料中加入一定量的光敏劑，遇到光的作用同樣發生降解，方法較為簡單，成本也較低。 生物降解高分子是在微生物，或在人體及動物體內的組織細胞、酶和體液的作用下，使其化學結構發生變化，致使分子量下降及性能發生變化的高分子材料。目前研究和開發的生物降解高分子，以其來源不同可分為三類，即化學合成可降解高分子、天然高分子和微生物合成可降解高分子。 生物降解高分子具有良好的生物降解性、易加工性和機械性能等，在許多領域得到廣泛應用，并因而受到國內外研究人員的高度重視。生物降解高分子材料在醫學領域的應用研究尤其活躍，其在臨床的應用主要是作為手術縫合線、人造皮膚、骨固定材料、藥物控制釋放體系等。 光－生物降解高分子光－生物降解高分子是全面結合光和生物的降解作用，實現高分子材料的完全降解。這將是未來可降解高分子的重要研究方向之一。在生物降解高分子中添加光敏劑可以使高分子同時具有光和生物降解的特性，美國EcostarInternational公司開發的Ecostar Plus現已工業化生產[10]。我國中科院長春應用化學研究所、天津大學、四川大學、上海有機所等也在此領域開展研究并取得良好進展[10]。 3.2綠色高分子材料的發展方向綠色高分子材料的應用廣泛，在農業、食品包裝、電子電器、一次性日用雜品、醫學臨床、醫療器材等諸多領域都有廣闊的應用前景。今后一段時期，綠色高分子的研究將向兩個主要方向發展。 一是聚合單體的選擇。在高分子材料的制備方面，理想的綠色技術是在單體的選擇、合成等初期階段，就考慮材料使用后的可回收利用性。要制備易于解聚、降解及可循環利用的高分子材料，在分子鏈中引入對光、熱、氧、生物敏感的基團，為材料使用后的降解提供條件。同時應拓寬可聚會單體的范圍，減少對石油的依賴。 二是利用新的合成方法制造綠色高分子。自然界中存在的許多高分子材料都是生物合成的，如蛋白質、淀粉、DNA、纖維等，它們合成的過程對環境沒有污染，而且生物合成的高分子一般也可以生物降解，使用后也不會對環境產生危害。但這些合成方法存在會成時間長、產量低、受氣候等外部因素的影響較大以及價格高等缺陷，而且產品在機械性能、加工性能等方面也有不足，需要進行改性才可以使用。因此應以生物基因工程為基礎，改善和提高生物合成高分子的合成方法。4.小結在高分子材料大顯身手的今天，為了讓它更好的為整個世界的快速、健康、可持續發展服務，我們應該一方面探尋最高效最經濟的循環利用的途徑和工藝，一方面要在綠色高分子的研究和開發上不斷做到更好。5.參考文獻1 卓玉國，高分子材料在環境中的危害及其對策，中國環境管理干部學院學報，2004.14。2 鄭巧東，塑料廢棄物綜合治理的現狀分析，湖州職業技術學院學報，2003.3。3 楊惠娣，回顧與展望―――中國塑料工業發展現狀與動向，中國塑料，2001.15。4 趙延偉，包裝廢棄物綜合治理研究，包裝工程，2000.21。5 王穎， 廢塑料有再生與利用，環境保護，2002.16。6 王永耀，廢塑料回收利用進展，國外石油化工快報，2000.13。7 黃漢生，日本廢塑料回收技術發展動向，現代化工，1999.11。8 袁利偉、陳玉明、李旺，高分子材料的循環利用技術，攀枝花學院學報，2003.20。9 周開明、馮梅，綠色包裝及其系統設計，中國印刷物資商情，2004.11。10戈明亮，高分子材料探尋綠色發展之路，中國化工報，2003.1.16.

塑料在汽車中的應用概況 受到能源危機的威脅，世界各國的汽車工業都在為汽車輕量化做各種努力。此外，消費者在需求層次、需求結構、需求品位的提高，以及轎車的乘坐舒適性、安全性、環保性、美觀性等性能指標都已成為決定汽車產品市場成敗的重要砝碼。包括塑料在內的非金屬材料在汽車上的應用正能滿足這一需求。 為了滿足汽車工業發展的需求，汽車塑料的品種和應用范圍不斷擴大。20世紀90年代，發達國家汽車平均用塑料量是：100～130kg/輛，占整車整備質量的7%～10%；到2002年，發達國家汽車平均用塑料量達到300kg/輛以上，占整車整備質量的20%。預計到2020年，發達國家汽車平均用塑料量將達到500kg/輛以上。 我國經濟型轎車每輛車塑料用量為50～60kg；輕、中型載貨車的塑料用量僅為40～50kg；重型載貨車可達80kg左右。我國中、高級轎車基本為發達國家引進車型，汽車塑料的應用量基本與發達國家上世紀90年代水平相當，為100～130kg/輛。 塑料在汽車上的應用十分廣泛，按功能應用主要分為三類：內飾件、外裝件、功能結構件。 外裝件：以塑代鋼，增加塑料制品的應用量，減輕汽車重量，達到節能的目的。如保險杠等。 內飾件：以安全、環保、舒適為應用特征，用可吸收沖擊能量和振動能量的彈性體和發泡塑料制造儀表板、座椅、頭枕等制品，以減輕碰撞時對人體的傷害，提高汽車的安全系數。 功能結構件：多采用高強度工程塑料，減輕重量，降低成本，簡化工藝。如用塑料燃油箱，發動機和底盤上的一些零件等。 汽車塑料新材料及其應用 塑料的特性表現在質量輕、不會銹蝕、耐沖擊性好、透明度高和耐磨耗性、絕緣性好、導熱性低，一般成型性著色性好、加工成本低等等，在汽車設計中采用大量的塑料，可以綜合地反映對汽車設計性能的要求，即輕量化、安全、防腐、造型和舒適性等，而且有利于降低成本，節約材料資源。但由于普通塑料尺寸穩定性差、熱膨脹率大、易燃燒、易老化等，許多特性不能與金屬材料相比。因此，汽車所用塑料不是純的(單一)的某一種品種，而是經過改性的，又稱“改性塑料”。 塑料以合成樹脂為主要成分，加入適量的添加劑，以增加其工藝性能與使用性能。添加劑有：填料和增強材料、填充劑、增塑劑、固化劑、穩定劑、潤滑劑、抗靜電劑、阻燃劑等。 按照使用特性，塑料分為通用塑料、工程塑料和特種塑料。通用塑料是指產量大、用途廣、成型好、價格便宜的塑料，如聚乙烯、聚丙烯、酚醛等。工程塑料指能承受一定外力作用、具有良好的機械性能和耐高、低溫性能，尺寸穩定性較好，可以用作工程結構的塑料，如聚酰胺、聚砜等。特種塑料具有特種功能，如氟塑料和有機硅等。 按照理化特性，又可分為熱固性塑料和熱塑性塑料兩種。熱固性塑料是指在受熱或其他條件下能固化或具有不溶(熔)特性的塑料，熱固性塑料優點是強度、耐熱性好，受壓不宜變形；缺點是：成型工藝復雜，生產效率低。熱塑性塑料是指在特定溫度范圍內能反復加熱軟化和冷卻硬化的塑料，其優點是成型工藝簡單，生產率高，具有一定的機械性能，可重復回收使用。缺點是：耐熱性差，剛度較低。 隨著塑料新材料的不斷開發，塑料在汽車應用的領域不斷擴大： 1、納米復合材料的應用。熱塑性聚烯烴(TPO基)納米復合材料，應用于汽車內、外裝飾件，優點是質輕、尺寸穩定性提高、強度更高、低溫抗沖擊性能更好。TPO系納米復合材料汽車踏腳板，已用于通用汽車公司轎車，其具有較高的硬度、質量輕、低溫下不發脆，而且容易回收。 豐田公司將納米聚丙烯復合材料用于汽車前后保險杠，使原保險杠厚度由4mm減至3mm，重量減輕約1/3。豐田公司又相繼推出了用于汽車內飾件的聚丙烯納米復合材料。 納米粒子的介入，不僅改善了聚合物的強度、剛性、韌性，而且還有利于提高聚合物的透光性、阻隔性、耐熱性及防紫外性等，由于加工簡便，效果明顯，業內對聚合物納米復合材料的市場前景，持樂觀態度。 2、可噴涂和免噴涂塑料。美國GE公司開發的可導電的聚苯醚/聚酰胺材料使車身塑料件能與金屬沖壓件一起進行陰極電泳(即可實現全在線噴涂)，從而消除汽車車身非金屬件與金屬件的色差問題。 此外，用于制造汽車車身板的PC/PBT材料與SLX膜通過模內裝飾注塑成型工藝制造塑料車身外板、前后翼子板及后車廂門等，可以達到油漆的效果，降低生產成本。該技術在國外轎車車身板的生產中開始使用，國內應引起關注。 3、塑件配光鏡和塑料玻璃。由美國GE公司生產的特殊聚碳酸酯做成的前照燈配光鏡涂有防刮傷涂層，比玻璃鏡片更亮，更抗破碎，更具光學加工的準確性。 美國在風窗玻璃的三層安全玻璃里面又貼附了20μm厚的聚氨酯膜。美國絕大部分客車采用丙烯酸樹脂板，風窗玻璃塑料化可以達到節能和保護乘員安全的目的。 4、纖維增強熱塑性塑料。長纖維增強熱塑性塑料(LFRT)是新型輕質高強度工程結構材料，因其重量輕、價廉、易于回收重復利用，在汽車上的應用發展很快。 用天然纖維如亞麻、劍麻增強塑料制造車身零件，在汽車行業已經得到認可。用亞麻增強聚丙烯制作車身底板，材料的拉伸強度比鋼要高，剛度不低于玻纖增強材料，制件更易于回收。對操作工人，可免除因玻纖引起的皮疹和呼吸性疾病。我國江陰一些企業已經開始生產這類材料。 5、在動力傳動系統中的應用。發動機氣門室罩和機油盤采用聚酰胺、反應注塑聚氨酯、環氧樹脂等玻璃纖維增強塑料模制或壓制而成；發動機的氣缸襯墊和密封墊用高性能的或用特殊工藝生產的傳統合成橡膠，其中包括CR和FRM；耐磨聚丙烯成型材料應用于齒輪、軸等耐磨成型制品。廂式車和貨車中，用復合材料(玻璃和碳纖維)傳動軸代替的金屬軸，減輕了重量，降低了噪聲和振動，并使工作更為平順。英國GKN技術公司用纖維增強塑料制造的傳動軸，重量減輕50％～60％，抗扭性比鋼大1.0倍，彎曲剛度大1.5倍。杜邦公司開發一種復合玻纖增強尼龍66用于V6發動機的有源集合塑料通風系統。 6、懸架系統。用碳纖維增強塑料(CFRP)制造的板簧為14kg，減輕重量76％。在美國、日本、歐洲都已使板簧、圓柱形螺旋彈簧實現了纖維增強塑料化，除具有明顯的防振和降噪效果外，還達到輕量化的目的。 7、車身。塑料在汽車車身上的應用主要有三種模式：(1)外覆蓋件與結構件全部采用塑料：主要用于高檔跑車，其骨架結構件采用碳纖增強塑料，外覆蓋件采用玻纖增強塑料，成本很高。(2)金屬骨架與全塑外覆蓋件與車身結合：車身采用玻纖增強熱塑性聚酯注塑成型，其設備為8800t注塑機，設備費用昂貴。(3)部分采用塑料外覆蓋件：一些高級轎車，骨架結構采用金屬件，外覆蓋件則部分采用塑料件。 8、開發塑料功能件。用玻璃纖維增強熱塑性塑料(GMT)制造支架、托架和多功能制件等；應用塑料制造進氣歧管可減輕重量40％～60％，且表面光滑，流動阻力小，可提高發動機性能，并在提高燃燒效率、降低油耗及減振降噪方面有一定作用。開發在基體聚合物中摻入電導性填料的“復合型電導性塑料”，和塑料本身具有電導性的“電導性高分子化合物”，以其高功能性能供汽車生產選用。 9、儀表板、內飾系統。國外許多汽車廠用泡沫聚氨酯制造門板，不僅減輕重量，強度、吸聲性和安全性能也好。聚丙烯由于價格低廉，在美國汽車市場上得到廣泛應用，不僅用聚丙烯替代ABS，而且有些車型內飾全部使用聚丙烯。目前國內使用的儀表板可分為硬質儀表板和軟質儀表板兩種。硬質儀表板一般為改性聚丙烯采用注塑成型，在經濟型車上使用。軟質儀表板為聚氨酯反應發泡成型，通常用于中高檔轎車。 國際汽車塑料應用發展趨勢 國際汽車塑料應用正在向著――技術含量高、電子化、模塊化、舒適、安全、環保性方向發展。 1、模塊化供貨趨勢：美國李爾公司已將車廂內飾件全部實現了模塊化供貨，車廂內被簡化為前座、后座、儀表板、車門襯、車門和行李箱襯等六大件，率先在車身件上實行了模塊化。這些部件及所有電氣、機械設備都已預先裝配好，可在整車裝配線上直接安裝。 德爾福公司也推出了包括座艙模塊、車門模塊、前端模塊、制動模塊、空氣/燃油合成模塊等在內的系統化集成模塊，將模塊化的領域進行了擴展。 2、電子化：例如，豪華轎車的座椅總成具備電動調整、預熱等功能，還有的具備腰部按摩功能，并逐步向經濟型轎車擴散。 3、準時化供貨：由于內飾產品可供選裝的配置在各總成中種類最多，所以內飾行業基本上都要與主機廠實行同步生產，準時化供貨，避免發生大量的庫存。 4、安全、環保性：在歐洲和美國對汽車塑料環保的定義是嚴格的，涉及一個產品的整個生命周期，既：使用環保的原材料、在環保的條件下制造生產、在使用和回收過程中不會對人的健康和環境有任何危害的的產品。汽車塑料部件在選材時，要選擇塑料品種趨于集中統一，便于分類回收和整體回收，這是塑料回收、再生和利用的基礎。例如：用回收的廢舊保險杠造粒生產儀表板、護板等，用回收的座椅泡沫材料再生后作汽車內襯；儀表板表皮用熱塑性聚烯烴，骨架用聚丙烯注塑件，填充用聚丙烯泡沫，這樣便于將來儀表板整體回收。國外各大汽車公司都成立了專門的汽車回收試驗中心。 5、擴大塑料在汽車上的應用范圍和技術水平：開發塑料在功能件上的應用，如：多功能支架、儀表板托架、發動機護板等，塑料進氣歧管等在國外汽車上得到廣泛應用；應用玻纖增強熱塑性塑料制作汽車部件，減輕汽車自重；采用先進的成型技術和設備(如氣輔注塑、低壓注塑)生產汽車塑料部件，提高產品質量。 我國汽車塑化發展的特點和建議 近幾年來，我國汽車塑料制品生產企業一方面積極引進外資、引進先進的技術和加工設備，并對企業進行全面技術改造，保證了轎車塑料制品本地化生產的順利進行；另一方面為降低成本，根據我國的國情優化設計，合理地選擇材料；同時密切跟蹤國外汽車塑料材料應用的發展趨勢，進行材料、工藝、設備等方面技術研究，進行技術儲備，以適應將來汽車工業高速發展的需要。 這些企業利用引進車型的技術，擴大塑料材料在汽車上的應用水平，不僅滿足了汽車工業的需要，也形成了一批規模化、專業化的汽車塑料制品供應商，如上海延鋒偉世通、長春富奧-江森公司等。這些企業不僅是國內技術最完備、生產規模最大的汽車飾件專業生產企業，而且部分生產工藝水平達到了國內領先和國際同步水平。 但由于我國在汽車上塑料的應用量還相對較少且起步較晚，汽車塑料專用樹脂牌號少、生產工藝落后、產量低，因而在工程塑料、高性能工程塑料的使用落后于發展潮流，主要依靠進口專用樹脂生產；產品設計、模具設計和模具制造水平有限，制造周期長，生產準備周期長，試制費用高；開發力量薄弱，開發投入有限，開發手段落后，缺乏開發人才。 另外，汽車塑料零部件廠家規模不大，水平低，缺少統一的汽車塑料零部件規范與標準；不少企業生產、試驗與檢測設備尚屬落后，不能保證和準確反應產品的最終性能；在CAD/CAM/CAE技術的應用上與國外先進行業相比存在很大差距；國內企業的環保意識與重視程度與國外尚有一定差距，對材料利用的統合，材料的回收、再生和利用方面的研究缺乏考慮。 針對我國汽車塑化發展存在的問題，提出以下幾點建議 1、國內汽車零部件、汽車塑料行業企業要在汽車行業中占有一席之地，必須提高國際競爭力，把企業開發能力和產品水平提到更高的層次上參與汽車工業的發展與競爭。 2、高度重視環保工作。從設計開發階段就要進行汽車用塑料材料回收、再生利用的研究，以滿足環保的需要。這項研究不僅是汽車行業的事情，也是整個社會的事情，應借鑒汽車發達國家對環保的經驗，作為重要課題研究。 3、塑料原材料生產企業、汽車塑料制品生產企業、與汽車主機廠應加強合作，建立新材料開發研究聯合體，協調新材料及新產品的開發工作。開發適合我國國情的汽車專用樹脂、專用料、工程塑料系列產品，以提高我國汽車塑料的應用水平。 4、在汽車塑料制品設計及生產中利用計算機輔助分析技術，加強對新工藝的研究，保證制品設計質量，縮短產品開發周期。重視低壓注塑成型、氣輔注塑成型等先進工藝在汽車上的應用。 5、推動汽車塑料材料、制品向專業化、標準化、高品質化、環保化方向加速發展，提高質量，降低成本。

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