图1 具备良好耐高压、耐热性能的杜立顿AKV 325 H2.0用于增压发动机中的冷器进气管

在汽车材料领域，朗盛以其高科技塑料和持续创新满足了汽车日趋轻量化以实现更加节油和更低排放目标的需求，同时帮助汽车生产商降低成本。本文介绍了朗盛的杜力顿（Durethan）和保根（Pocan）高性能塑料以及专利的塑料-金属复合技术（Hybrid复合技术）在汽车产业中的应用。

前言

高科技塑料尽管并不显眼，却几乎无处不在。这些从实验室开发出来的创新材料以其轻质和高强度，在越来越多的工业行业发挥着日益重要的作用，尤其是在汽车领域。30年前，高科技塑料只占到整车部件材料的大约7%，而今天这个比例已经达到20%，而且仍在不断增加中。创新的高科技塑料以其优异的性能不断满足汽车对高效环保、安全舒适的更高要求。

高科技塑料的主要优点之一是能够替代比它们重数倍的金属部件，因而可以大幅降低汽车自重。重量减轻意味着油耗降低，并减少CO2排放量。使用高科技塑料所带来的不仅是成本降低，而且更重要的是对环境有利——后者才是成功的真正标志。

特殊化学品集团朗盛的半结晶产品业务部是聚酰胺（PA）和聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）工程塑料的领先供应商。据朗盛预计，到2020年间，全球对高科技塑料的需求将以每年约7%的速度持续增长，而在中国这一数字可达到约15%。汽车是其中最重要的应用领域。

朗盛基于聚酰胺6(PA6)和聚酰胺66（PA66）的产品系列杜力顿以及聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的产品保根能够承受巨大的机械应力和外载，可靠稳定，再加上易于加工、耐介质性强、绝缘性好及抗冲击性强等特点，在汽车制造行业以及电子电气产业得到了广泛的应用。

新材料大显身手

和其他有着重大应用价值的聚酰胺一样，PA6和PA66也属于半结晶热塑聚合物。它们尤其受到设计工程师的欢迎，因为这种材料具备高刚度、高强度、高抗拉性、耐热和耐化学腐蚀性能，因而能够满足设计师在设计部件中的众多需要。聚酰胺在湿度不同的环境中能够通过可逆的过程吸收或者释放水分。水分主要存储于这种聚合物的非晶状区域内。例如，PA6能够从周围空气中吸收2.5%~3.5%的水分。吸收了水分后的PA6变得更柔韧，从而令PA6展现出特有的粘弹性能。非增强的PA6能有效阻隔O2。采用玻璃纤维或碳纤维增强改性后能进一步提高PA6的耐热性和力学性能。 同时，强度和抗冲击能力等性能可以根据特定应用的需求进行订制改性。

图2 Hybrid技术成功用于全新奥迪A8的汽车前端支架

PA6和PA66是全球产量最大的聚酰胺产品。PA66即尼龙，由己二胺（HMD）和己二酸制成，PA6由单一化合物ε-己内酰胺制成。两种聚酰胺都通过缩聚反应脱水合成，因此PA66和PA6的化学结构和性能十分相似。PA66熔点和结晶点更高，从空气中吸收水分较少。但是，它的表观质量通常较PA6略差。为弥补这一缺陷，PA66通常与PA6或非结晶的部分芳香族聚酰胺进行共混改性。另一种方案是是通过共缩聚反应将PA6序列添加到PA66的分子链中。其实，PA6 和PA66在大多数应用中可以互换使用。

朗盛的杜力顿PA品牌包含了基于PA6和PA66各种挤出级和注塑级牌号的一系列塑料产品。这一产品系列将力学强度和刚度、良好的电绝缘性能、优异的耐热、耐化学腐蚀和耐磨性能集于一身。产品组合包括非增强和增强（玻璃纤维和矿物填充）两大类，同时提供阻燃、超增韧、超流动以及导电性等各种特定改性的选择。

以杜力顿AKV 35 H2.0 SR1牌号为例，这款PA66产品具有很好的耐化学性，这一点对于需要抵抗变速箱油腐蚀的应用非常重要。这种材料还具备很好的抗热老化性，其长期耐热温度高达150℃。这一点通过超过1?000?h的热老化实验已经得到证明。另外用它成型的产品还具有非常好的表观质量，尽管此牌号含有35%的玻璃纤维。尼龙材料对于汽车零部件可能接触的典型化学品，如燃油，润滑油、润滑脂、融雪剂和电池液等，也具有出色的的抗腐蚀能力。

杜力顿PA在汽车外饰方面的应用包括门把手、窗框饰条、油箱盖、轮饰盖及后视镜外框等。

保根品牌包含了基于聚对苯二甲酸丁二醇酯（PBT）的一系列工程塑料。它们的特点是具有出色的耐热和耐化学性能、出众的润滑性能以及很好的抗应力开裂性能。可供选择的产品包括非增强和增强两大类。该种材料还包括与其他塑料的合金改性品种，如与丙烯腈-苯乙烯-丙烯酸酯共聚物（ASA）和聚碳酸脂（PC）等材料的共混改性产品。除注塑级牌号外，保根PBT还提供适用于半成品、薄膜和电缆护套等应用的挤出级牌号。

在汽车工程中，汽车越来越多地装备通过电子控制来改善汽车乘坐舒适性和操作方便性的各种装备、用于行驶安全的电子部件和各种电动助力的辅助系统，例如助力方向盘和油泵等。这些装备的使用令PBT材料的用量增长超越市场平均增长水平。

在空调系统的电子部件、控制单元、防抱死刹车系统（ABS）、电子稳定程序（ESP）、电动车窗、座椅控制单元和电动机外壳等部件中都可以见到PBT的身影。PBT的以塑代钢的潜能催生了一系列汽车部件的新应用——例如前大灯饰圈和天窗框架等。

保根T 3150 XF就是高填充PBT牌号的一个最好的例子。它是市场上玻纤含量高达55%的最早一批PBT牌号之一。尽管具有很高的填充物含量，但是它的流动性比玻璃纤维含量为45%的保根T7391还好。出色的弯曲强度和拉伸强度及高弹性模量使其与已得到市场赞誉的保根T7391成为那些要求持续承受静载荷和大载荷部件的理想选材。可能新开发的应用包括铰链、结构部件、外罩、汽车发电机的端罩以及商用汽车中的踏板等。使用高填充PBT产品还可为加工过程带来福音。就像它的“表兄弟”PA一样，这些产品的高玻璃纤维含量使其具备上佳的导热性，同时即便在高温中也具备很高的刚度。因此，与标准PBT相比，高填充PBT牌号在成型过程中能够更早脱模，因此缩短了成型周期，提高了生产率，也降低了生产成本。

PA和PBT塑料之所以获得越来越多的应用，要归功于它们的高品质性能，同时通过各种特定性能组合改性后可以满足更多应用的需要，最终使得各种汽车部件实现高效成型、轻质及高强度的特点。杜力顿和保根作为高科技的PA、PBT塑料产品，深受汽车制造商和汽车部件供应商的青睐。

创新引领发展

若干年来，高科技塑料越来越多地被用于制造轻质结构件，以达到降低能耗的目标。在汽车领域中，这些材料在减轻汽车重量而降低油耗及排放方面起到了重要作用。其中最好的例子之一是朗盛专利的塑料-金属复合技术——也被称作“Hybrid复合技术”（以下简称“Hybrid技术”）。

Hybrid技术是一种采用模内嵌注成型将塑料与金属钣金（如钢和铝）的优点结合起来用于生产结构部件的技术。这样生产的部件具有高弹性模量、高强度和极佳的柔韧性。玻璃纤维增强的杜力顿PA6产品是Hybrid技术中最常使用的塑料，因为它强度高，在冷热环境中均表现出很好的抗冲性能。Hybrid技术制造出了具有高度承载能力的结构部件，不但比全金属部件重量轻，而且更安全，甚至更坚固。另外，Hybrid技术还能将更多功能集成到一个部件中——功能远远多于基于纯金属结构的设计，这大幅降低了组装成本和投资成本。

Hybrid技术最先应用的大型结构部件是汽车前端支架。例如，由杜力顿BKV 30 H2.0制成的福特福克斯车型的Hybrid汽车前端支架，它集成了多达20余种功能——比上一代产品多得多——包括冷却器部件和车头灯安装支架等。现在，几乎所有的国际汽车制造商都使用了这种Hybrid技术用于设计和生产由PA6和金属钣金复合的汽车前端。迄今为止，使用杜力顿BKV 30 H2.0产品制造出来的这种车身结构部件已经超过5?000万件。

作为这项Hybrid技术的市场领导者，朗盛一直在不断拓宽它的应用领域。目前，Hybrid技术不只局限于汽车前端的应用上，车身的任何需要强化并吸收撞击能量的部分都可以应用， 例如采用Hybrid技术的脚踏板底座支架，甚至包括Hybrid刹车踏板。与全钢结构设计相比，这些刹车踏板重量减轻了40%，成本降低了20%。另一个应用是由玻璃或聚碳酸脂制成的全景天窗的支撑模块，该应用的一个关键点是使用了朗盛的保根PBT而不是杜力顿PA6与金属进行复合，以达到诸如高尺寸稳定性等要求。

另一个前景十分看好的应用是集成了门锁、车门把手、电动窗导轨和各种紧固件安装点的车门内板功能模块。由于车门内板等组件结构复杂且要求具备很强的抗撞击能力，因此成为极具挑战的Hybrid技术的潜在应用。这种车门内板可以比钢板设计减轻20%的重量，并将汽车锁、气囊、扬声器、紧固件、电动车窗组件和后视镜等的安装点都集成到一个模块部件上。

Hybrid技术甚至可以减轻发动机舱的重量。例如，目前正在进行的一项关于自承式PA发动机油底壳概念的研究。底盘横梁和侧梁是这一技术应用的下一组“候选对象”。与传统的钢制解决方案相比，应用这一技术将减轻这些部件20%~30%的重量，并且提高碰撞性能。采用塑料-金属Hybrid技术制成的汽车横梁同样有很多潜在优点，比如可以将电缆槽、空气导流管、转向柱和踏板底座等的安装点以及仪表板支撑都集成到模块中。

Hybrid技术的最新发展是采用玻璃纤维和尼龙的复合片材代替以往的金属钣金。第一个成功案例是全新奥迪A8的汽车前端支架，它由铝材钣金、PA6复合片材与杜力顿BKV30H2.0 EF材料制成。该部件中U型的PA6复合片材壁厚只有1?mm，替代了原先此处的铝材钣金。与原先的铝制部件相比，可减轻20%的重量。这个创新的Hybrid部件是汽车制造商、系统供应商和原材料制造商之间紧密合作的产物。前端支架部件由Decoma外饰系统股份有限公司（Decoma Exterior Systems GmbH）制造，该公司是Magna旗下的子公司。半成品的尼龙复合片材由Bond-Laminates有限公司提供，而这种尼龙复合片材及其注塑工艺中使用的订制PA6则来自朗盛杜力顿PA家族。

除了提供减轻重量和功能集成的巨大潜力外，在Hybrid技术中使用尼龙/玻纤复合片材还具有更深层的潜在优点：如果结构部件完全由同一类型的塑料制成，不但非常有利于部件的回收再利用，而且无需考虑制造过程中金属钣金的防腐问题，因此与相应的金属钣金相比可以节约更多的成本，并令制造过程更为简化。

就采用PA复合片材的Hybrid技术而言，朗盛不但可以提供用于PA复合片材制造以及后续注塑工艺所需的的各种订制原材料，更重要的是，朗盛的专家们在此类Hybrid部件各向异性的精确计算和测试方面积累了大量丰富的经验，从而为此类Hybrid部件的开发提供了坚实的技术保障。

结语

对于朗盛和其他致力于在高科技塑料领域有所创新的企业而言，真正的挑战在于不仅要开发出比当前的系列解决方案更轻的新材料，而且必须兼具更高的成本效率。作为PA6、PA66以及PBT的技术驱动型生产商，朗盛正与汽车制造商和系统供应商们密切合作，开发量身订制的解决方案，积极应对全球绿色环保浪潮的巨大挑战。