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技术研发
4月3日晚间,比亚迪正式发布公告:“根据公司战略发展需要,自2022年3月起停止燃油汽车的整车生产。未来,该公司在汽车版块将专注于纯电动和插电式混合动力汽车业务。”
其实在比亚迪之前,多家车企就已经公布过燃油车停产的时间规划,这也预示着:新能源汽车成为未来汽车市场的主流趋势。
#新能源汽车引发的“里程焦虑”#
近年来,能源车销量快速增长,但有部分消费者因“里程焦虑”,最终还是选择了燃油车。围绕新能源汽车,永远避不开的话题就是续航能力。“如何增加续航能力”也成为车企和制造商首要解决的问题。
有研究发现,对纯电动汽车而言,整车重量降低10kg,续驶里程可以增加2.5km。汽车电动化的过程中,电池、电机、电控“三电”取代了传统燃油车的动力系统,但整车重量也随之增加。所以越来越多的整车、零部件厂商都开始重视轻量化。
#什么是汽车轻量化?#
汽车的轻量化,就是在保证汽车的强度和安全性能的前提下,尽可能地降低汽车的整备质量,从而提高汽车的动力性,减少燃料消耗,降低排气污染。实验证明,汽车质量降低一半,燃料消耗也会降低将近一半。由于环保和节能的需要,汽车的轻量化已经成为世界汽车发展的潮流。
根据我国汽车工程学会发布的《节能与新能源汽车技术路线图2.0》,对汽车轻量化制订了明确的路线图。其中,新能源汽车的“减负”任务最重——2025年,整车质量比2015年减重20%,2030年减重35%。因此,轻量化是新能源汽车零部件的主攻技术路线之一。
#汽车轻量化的方向#
相较于传统汽车,新能源汽车由于电池系统的重量、续航里程、车身的耐久性、整车的密封、车身的结构、更苛刻的防水要求等,对新能源汽车的轻量化开发提出了巨大的挑战。新能源纯电动汽车车身、三电和底盘系统的质量占整车的75%-85%,是轻量化技术应用开发的重点。从目前国际通行的研究方向来看,结构轻量化、工艺轻量化、材料轻量化是汽车轻量化的三个主要技术方向。今天我们主要聊聊材料轻量化。
材料轻量化指用高强度和轻质材料替代传统的低碳钢,从源头进行减重。以非金属制品替代金属制品一直以来都是汽车减重的重要手段,可有效降低整车油耗,提高能源利用率,降低汽车尾气的排放,从而减少污染。
#聚丙烯发泡材料(EPP)
推进汽车轻量化#
在材料轻量化进程中,聚丙烯发泡材料(EPP)成为应用最广泛的材料之一。常见的车用发泡材料主要有PU/EPP/PE/EPDM/CR等,而EPP因其优异的性能,是其他任何材料组合无法替代的。
EPP的介绍
中科聚合新材料产业技术研究院自主研发的EPP发泡珠粒是以聚丙烯(PP)为基体树脂,通过清洁环保的超临界流体发泡技术(SCF),制得的发泡珠。颗粒直径在φ2~7 mm之间,是由固体外壁和内部气相组成,其中固相成分只占总重量的2%~10%,其余部分均为气体。EPP克服了传统的软质发泡材料(如PE、PS、PU)等在机械性能、热性能、卫生和环保等方面的缺陷,一经推出,迅速在汽车工业、体育用品、建筑、包装等领域得到了广泛应用。
EPP的特点
| 安全无毒,可以熔融加工,完全可回收;
| 泡孔为闭孔结构,泡孔直径50-150μm;
| 轻质省料,发泡珠质轻,密度在0.02-0.06g/ml之间;
| 可以通过水蒸汽成型工艺,直接成型具有复杂结构的制品,成型压力低,低于2.5kg;
| 耐高低温,可在-55-120℃下长期使用;
| 导热系数较低,保温隔热。
EPP在汽车领域的应用
根据EPP轻质、热成型性、能量吸收性、耐热、吸音等性能,可以在汽车头枕、仪表板、门衬、方向盘、轮胎罩、行李仓内衬、座位靠背装饰、遮阳板、保险杠芯材、空调阻隔板、地毯支撑材料、顶板、侧护板、门内板吸能保护垫、缓冲垫、消音内插件、后置发动机分隔间、发动机护罩等部件应用。
EPP汽车轻量化应用案例
在前后保险杠内防撞缓冲材料中,EPP占汽车保险杠缓冲材料中的98%,主要替代品为PU软泡,但保险杠要求有良好的能量吸收性和耐冲击性,同时要求芯材重量轻,EPP在达到同样吸能效果的情况下重量比PU轻40%-50%,既满足了性能要求,也为汽车达到减重的目的。
#EPP在其他领域的应用#
就EPP消费而言,目前汽车工业对于EPP消费需求较高,约占市场需求的75%左右,除汽车领域外,受到国家推进绿色循环包装的政策的影响,EPP在包装领域也已经被广泛应用。
EPP包装领域的应用案例
目前,在生鲜配送过程中, 由发泡聚苯乙烯(EPS)制作而成的一次性泡沫箱为常用的商品承装器皿之一。但由于EPS抗冲击性、耐候性、耐磨性较差,通常在一次使用过后就会被报废。同时,EPS在燃烧时具有一定的毒性,对其的报废处理也存在着一定的难度。
相比而言,发泡聚丙烯(EPP)的机械强度、抗冲击性、耐候性、耐磨性等性能都更具优势,因此由EPP制作而成的包装器皿可以多次重复使用。此外,EPP本身具有可回收性和可降解性能,在报废之后也容易进行处理或者转化成为其他仍具有使用功能的商品。
顺丰早在2016年,就已经开始使用EPP材质的保温箱进行生鲜冷链配送,每个保温箱可重复使用250次以上,且比普通泡沫箱的保温性能高6倍。通过保冷测试,环境温度30℃左右,在无任何外部冷媒的情况下,24h后箱内温度仅达到13℃,保冷效果优异。
得益于其性能卓越、绿色环保等特点,EPP已经在越来越多的领域受到青睐。未来,在国家政策和市场需求的双重驱动下,EPP行业也将得到更大的市场空间和更多的使用潜力。
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