隨著汽車產(chǎn)業(yè)的快速發(fā)展,尤其是近些年新能源汽車(包含混合動力、純電動以及氫能源)的迅猛發(fā)展,汽車行業(yè)對于汽車零部件的輕量化、集成化、小型化以及電氣化的需求也與日俱增。塑料作為汽車領域必不可少的材料,其工藝、性能要求越來越成為大家的關注點。同時對材料供應商的材料研發(fā)能力、快速響應能力也提出更高的要求。
1. 渦輪增壓發(fā)動機小型化對材料耐高溫的要求:
內燃機的最新發(fā)展趨勢是小型化加進氣增壓(即渦輪高增壓)。這兩項技術帶來的巨大好處是:燃油的消耗量大幅減少,發(fā)動機動力增加,發(fā)動機總成重量減輕等等。例如:以往的發(fā)動機進氣歧管的兩片式結構設計(如圖3)改成了集成中冷器的進氣歧管(如圖4)。
這種設計對材料的耐高溫、高強度方面提出了更高的要求。蘭蒂奇研發(fā)出的尼龍材料:RADILON A RV350HHR、RADILON NEXTREME RV350HHR分別可以長期耐受190℃和230℃的高溫,并且具有優(yōu)異的強度。
2. 電氣化對材料低析出及電中性的要求:
隨著更多的傳感器已經(jīng)被布置在汽車整車的各個位置,電氣化集成不斷提高,同時這些電氣化設備對于材料的要求也比以往都更加苛刻,如低析出(不得堵塞毛細結構的油路)、電中性(不得造成電路的短路)、材料需要符合相關法規(guī)要求(不得含有禁用物質)等。
聚酰胺(尼龍)材料以其優(yōu)異的機械強度和長期耐熱性能被廣泛使用汽車工業(yè)中。其耐熱性能又與耐熱穩(wěn)定劑相關。常見的耐熱穩(wěn)定劑有金屬鹽類(如:碘化銅/鹵化銅,金屬硬脂酸鹽等)和芳香胺類(如:苯胺類物質等)。隨著環(huán)保意識的增強,其中一些耐熱穩(wěn)定劑因其副作用而被相關法規(guī)禁用,例如:最新的歐盟法規(guī)對含DPPD類物質進行嚴格管控。
那么,什么是DPPD物質?
DPPD:學名N,N'-二苯基對苯二胺(N,N’- diphenyl-p-phenylenediamine),密度1.22,熔點約130℃ ,灰色粉末,溶于苯和乙醇 ,不溶于汽油和水; 作為一種抗氧化劑、長期耐熱穩(wěn)定劑一般與其他抗氧化劑混合使用,被廣泛應用在橡塑產(chǎn)品中。其中CLP-歐盟物質和混合物的分類、標簽和包裝法規(guī)將DPPD分類為對皮膚敏感物物質;目前根據(jù)相關研究表明, N,N'-二苯基對苯二胺在人體內經(jīng)代謝作用可轉化成β-萘胺,β-萘胺可引起膀胱癌等癌癥的致癌作用,因而被管控及限制使用。
根據(jù)法規(guī)以及市場的迫切需求,蘭蒂奇高性能工程塑料很早就針對“不含DPPD + 優(yōu)異的長期耐熱穩(wěn)定 + 電中性+ 低析出”的要求展開研發(fā),開發(fā)出成熟的牌號及其應用。如在原有尾綴為KB牌號的基礎上推出的不含DPPD的新KB系列牌號以及不含DPPD且電中性的KN系列牌號。長周期性能測試數(shù)據(jù)(下表)結果表明不含DPPD、低析出的新KB牌號依然保持著長期耐熱的優(yōu)異力學性能:
3. 新能源汽車對材料阻燃性能的要求:
隨著新能源汽車(含混合動力,純電動和氫能源)的快速發(fā)展,該領域的零部件及材料的相關標準也在快速的細化,例如,對不同阻燃體系的要求,我們知道阻燃體系涵蓋大致五種,即: 鹵素阻燃,氮系阻燃,無機物阻燃,磷系阻燃以及氮-磷協(xié)同阻燃;其中,從阻燃機理上又分為氣相阻燃和腐蝕性”碳化”阻燃, 如紅磷,無機物阻燃等。
不同的阻燃體系阻燃效果各異,同時對材料的物性(如密度,剛性,韌性)都有明顯的改變(如圖7)。那么如何選擇阻燃體系,以匹配零部件對材料阻燃效果,機械強度的要求,是一個非常復雜但又必須解決的問題。蘭蒂奇高性能工程塑料長期配合大眾、通用以及寶馬等行業(yè)零跑車在新能源汽車領域的開發(fā),積累了非常豐富的經(jīng)驗。
4. 新能源汽車對材料熱老化穩(wěn)定性的要求:
另外,值得一提的是在新能源汽車的高壓部件,根據(jù)法規(guī)要求,需要使用高亮橙色料,以標記該相關部件為高壓區(qū)域。高壓區(qū)域的部件在連通電流后,往往會持續(xù)發(fā)熱,因此,大部分整車廠對橙色料還提出相關熱老化穩(wěn)定性要求,如:90度+1000小時熱老化后,RAL2003的顏色色變不得超出RAL2008, RAL2009等更深的橙色。蘭蒂奇高性能工程塑料提供RAL2003橙色可以完美的滿足熱老化顏色穩(wěn)定性要求。
在未來汽車行業(yè),輕量化減重、電氣化、傳動效率高效化、渦輪增壓發(fā)動機的小型化必將作為一個整體,成為絕大多數(shù)集成化程度更高的汽車零部件的開發(fā)及驗證考量的指標。材料廠商也需積極響應市場,提高材料性能,以滿足汽車行業(yè)的新要求。