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塑料在新能源汽车创新应用进展

来源:雅式橡塑网 日期 :2023-04-20 作者 :郑丰俊

高端塑料具有重量轻、易于加工、设计灵活,以及能够采用可持续原材料生产等优势,所以越来越多地被用于替代新能源汽车零部件中的金属,而同时不会影响汽车的性能和安全性。


车用塑料的最新应用案例便揭示了塑料的技术进步对汽车行业发展的推动作用。


PA6高压电动汽车电池外壳


聚酰胺6(PA6)等工程塑料用于设计电动汽车(EV)电池外壳时有许多优点,例如较好的可持续性、较低的制造成本、重量轻和功能集成经济等。


为了证明这种塑料外壳能够满足非常苛刻的机械性能和阻燃要求,Kautex Textron和朗盛使用联合开发的由PA6制成的技术样品进行了全面检验。


结果表明,该样品通过了所有相关机械测试和热测试。外壳样件已经在测试车辆中进行了道路测试,以验证其是否适合日常使用。两家公司目前正在与汽车制造商共同完成第一个大批量生产开发项目。


大尺寸全塑料外壳的长度和宽度都约为1,400mm,可满足机械冲击试验和碰撞试验要求。跌落和振动试验的结果也较好,底部冲击试验的结果也一样。样品还根据ECE R100(外部火灾)证明了其对车辆下方外部火源的阻燃性能。


此外,计算表明,塑料外壳的碳排放比铝制产品少40%以上。


用于电动汽车电池绝缘薄膜的PPO树脂


从标准400伏电动汽车电池转变为更高电压的电池可以缩短充电时间、延长续航里程,改进能源管理。然而,这种设计需要绝缘膜采用优质材料。


沙特基础工业(SABIC)推出了NORYL NHP8000VT3树脂,该产品适用于电动汽车电池模块绝缘薄膜,有利于提高防止短路和火灾传播的作用。这种高性能聚苯醚(PPO)树脂采用专利技术制造,有助于满足高压电池(600-800 V)的严格要求。

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由SABIC开发的新型PPO树脂制成的热成型绝缘薄膜样品。(图片来自SABIC)


材料达到最高的相对漏电起痕指数性能水平分类(CTI PLC0),具有超薄壁挤出和热成型能力,厚度为0.25mm时符合UL94 V0标准要求,采用无溴、无氯阻燃剂。


CTI PLC显示材料在不产生漏电起痕的情况下可以承受的最大电压,用于评估暴露在应力、湿气和污染环境中的电绝缘体。


这种树脂拥有更强的CTI性能和更薄壁阻燃能力,可用于开发安全、轻量的解决方案,解决现有由聚丙烯(PP)和聚碳酸酯(PC)制成的绝缘薄膜存在的缺点。


虽然一些PP牌号也可以达到CTI PLC0,但这些材料难以热成型。此外,NORYL NHP8000VT3树脂在0.25mm厚度下的机械强度高于PP。


该树脂在0.25mm厚度下能够满足UL94 V0标准,这意味着它可以在比PP或PC更薄的薄膜厚度下达到高水平的阻燃性能,从而可以释放电池组中的宝贵空间。


吹塑单层混合动力汽车油箱


随着电动汽车的不断发展,法规和标准也随着汽车行业的发展而变化。欧盟法规规定乘用车的最大碳排放率为95g/km,因而需要平衡材料和设计,最大限度地提高燃油效率。


帝斯曼工程材料(DSM)宣布与雷诺合作,为混合动力汽车油箱开发行业首创的轻量化解决方案。

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Akulon Fuel Lock为轻量且不太复杂的插电式混合动力汽车油箱提供了解决方案。(图片来自帝斯曼)


通过使用帝斯曼高性能低碳排放PA6材料Akulon Fuel Lock,油箱可以采用吹塑单层结构生产,能够明显减轻重量,降低成本,同时不会降低安全性或增加排放风险。


插电式混合动力车可使用较小的油箱,因而聚合物解决方案更加可行,但高密度聚乙烯(HDPE)仍需要采用多层结构,具有复杂的附加特性,以防止渗透,并耐受插电式混合动力车固有的长时间内压。


Akulon Fuel Lock PA6牌号专门针对注塑或吹塑和挤出而设计,在电动汽车行业的设计创新中具有高度的通用性。高型坯稳定性可实现非常窄的壁厚分布,在高温和低温下的稳定性能可确保极高的安全性。


高光免喷涂聚酰胺内饰件


巴斯夫推出了一款全新的 Ultramid® Deep Gloss 高光免喷涂聚酰胺牌号,实现高光泽度汽车内饰表面效果,并首次应用于丰田新普锐斯(Toyota Prius)的车内装饰部件。

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巴斯夫和丰田联合推出采用高光免喷涂聚酰胺汽车内饰件。(图片来自巴斯夫)


该产品可以在加工中用免喷涂的技术实现高质量表面的要求,如出色的耐刮性和耐紫外性,于传统喷涂相比更具可持续。并且提高了汽车零部件的生产效率,预先着色的塑料树脂被直接注塑加工成型,还原表面各种细节,实现光与影交织的强烈对比。


新牌号的高熔体流动性提高了产品的生产效率和成品率,在制造过程中流动更加快速、简易。这有助于缩短生产时间,并降低能源消耗和成本。


在拥有可持续性和高熔体流动性的同时,优化牌号的产品保持了优质的表面光洁度和耐化学性、耐刮擦性、抗紫外线性和耐磨性。特别是在有消毒要求的情况下对高浓度乙醇有良好的耐受性。新牌号的高熔体流动性还能还原出更复杂和细致的设计 —— 这可以加强汽车内饰的美感和视觉效果。


用于座椅装饰的生物基PVC


从沃尔沃分拆出来的独立高性能电动汽车制造商Polestar在其新款Polestar 3 SUV车型的座椅装饰中采用了INEOS Inovyn的BIOVYN材料。

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Polestar 3 SUV配备有BIOVYN生物基PVC制成的座椅。(图片来自沃尔沃)


BIOVYN生物基材料由100%可再生原料制成,原料不与食物链竞争,而是采用从针叶树纸浆的副产品物粗妥尔油中获得的可再生材料替代化石原料。


BIOVYN具有与传统聚氯乙烯(PVC)相同的性能,被誉为第一种可用于工业领域的生物基PVC,可使碳排放减少70%以上。这也是第一种通过可持续生物基材料圆桌会议(Roundtable on Sustainable Biomaterials)认证的PVC产品。


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