Производни капацитет аутомобилске индустрије моје земље брзо расте, а индустрија пластике за аутомобилску инжињерију има широк развојни простор. Инжењерска пластика замењује металне материјале и постепено се шири са декоративних делова на структурне и функционалне делове.
ПА је одлична инжењерска пластика са веома стабилним хемијским својствима и одличном отпорношћу на мазива и бензин. У друштвеном контексту очувања енергије и смањења емисија, стопа продора ПА материјала у аутомобилској индустрији постепено се повећава због његових предности у лаганој тежини, отпорности на топлоту, отпорности на уље, отпорности на ватру и другим аспектима. Тренутно се ПА материјали користе у системима мотора аутомобила, електричним системима и системима шасије, као што је приказано у табели испод.
Фотографија снимљена на штанду Аркеме
Употреба ПА6 и ПА66 чини више од 90% укупне количине различитих ПА материјала. ПА11 и ПА12 имају добру флексибилност, отпорност на корозију, отпорност на уље и стабилност димензија, а такође се широко користе у цевима за гориво, поклопцима горива, кочионим цевима и другим деловима.
Фотографија снимљена на штанду Аркеме
Типичне примене ПА6 материјала у аутомобилима
Кутија за батерије се углавном користи за заштиту и подршку компоненти као што су модули батерија за напајање, системи за контролу температуре батерије и системи за управљање батеријом како би се спречило оштећење система батерија од спољашњег удара или механичког стреса. Кутија за батерије је од великог значаја за механичку сигурност система акумулатора, тако да има високе захтеве за механичка својства као што су чврстоћа на удар и затезна чврстоћа.
Тренутно су неке кутије за батерије направљене од ПА материјала, од којих су већина ПА6 материјали. Перформансе успорења пламена су такође важан референтни индикатор за избор материјала кутије за батерије за возила са новом енергијом. Ограничавајући индекс кисеоника немодификованих ПА6 материјала је генерално само 20% до 22%, а степен отпорности на ватру може да достигне само ниво УЛ94 В-2, што је тешко испунити строге захтеве за успоравање пламена нових енергетских возила и потреба да буду модификовани за успоравање пламена.
ПА6 Фотографија снимљена на штанду Санфангкианг
Уопштено говорећи, успоривачи пламена који се користе за ПА6 укључују халоген, фосфор, азот и друге врсте. Међу њима, халогени успоривачи пламена производе корозивне гасове и карциногени дим током сагоревања. Њихова употреба је ограничена након што је Европска унија почетком 2003. издала „Директиву о ограничењу употребе одређених опасних супстанци у електричној и електронској опреми“.
Последњих година, многи истраживачи су спровели истраживања на материјалима ПА6 који успоравају пламен без халогена и постигли су многе резултате.
Многе компаније за инжењеринг пластике такође су посвећене истраживању и развоју ПА6 материјала који успоравају пламен без халогена. На пример, Ланкесс Гроуп је лансирала три Тепек материјала на бази ПА{3}}а. Тепек материјали садрже висок садржај влакана, тако да не само да имају изузетно висок ниво крутости, чврстоће и апсорпције енергије, већ имају и својства отпорности на ватру УЛ94 В-0.
ЛАНКСЕСС лаки композитни материјали на бази полиамида 6
Међу њима, Тепек диналите 102фр-РГ600(к)/47% је ојачан грубим ровинг стакленим влакнима. Ова влакна су распоређена на вишеосни начин, што не само да може постићи добре ефекте успорења пламена, већ и тачно одговара путањама оптерећења у компонентама. Може се применити на високонапонске компоненте као што су кућишта контролне јединице, преграде и поклопци кутија за акумулаторе нових енергетских возила.
ЛАНКСЕСС лансира држач за батерије направљен од Тепек термопластичних композита ојачаних континуираним влакнима
Примена ПА6 ојачаног дугим стакленим влакнима у аутомобилским конструкцијским деловима такође се постепено популарише. Стаклена влакна пролазе кроз ПА6 матрицу као ојачавајући скелет, који може ефикасно повећати отпорност на удар, отпорност на пузање и стабилност димензија пластичних производа. ПА6 ојачан дугим стакленим влакнима има многе предности упоредиве са металима и погодан је за израду сложених производа из аутомобилских модула.
Узмите за пример попречну греду инструмент табле. Попречна греда инструмент табле је директно повезана са каросеријом, носи и преноси оптерећење опреме за интеракцију човек-машина и декоративних делова и са осталим безбедносним компонентама формира безбедносни систем кокпита, што директно утиче на управљање и безбедност аутомобила. Попречна греда на инструмент табли може ублажити силу удара коју преноси предња кабина током фронталног судара и обезбедити подршку за експлозију ваздушног јастука сувозача.
Поред тога, систем састављен од попречне греде инструмент табле, волана и стуба волана треба да испуни одређене НВХ модалне захтеве како би се избегла резонанција.
Дугачка попречна греда инструмент табле ојачана стакленим влакнима је успешно развијена и широко се користи у неким моделима. Иако у потпуности испуњава крутост и снагу коју мора имати попречна греда инструмент табле као носива компонента, дугачка попречна греда инструмент табле ојачана стакленим влакнима ПА6 има одличну отпорност на пузање и отпорност на замор, као и изванредну отпорност на ударце при високим и ниским температурама. Дизајн попречне греде инструмент табле од потпуно пластике не само да побољшава ефикасност производње, већ и помаже у постизању лаких и НВХ циљева.
Типичне примене ПА12 материјала у аутомобилима
У области традиционалних возила са моторима са унутрашњим сагоревањем, велике компаније за инжењеринг пластике као што су ДуПонт, Аркема и Басф развиле су ПА12 материјале са различитим степеном температурне отпорности, који се широко користе у нафтоводима и гасоводима као што су цеви за пуњење резервоара за гориво, испорука горива цеви, цеви за вентилацију кућишта радилице, усисне цеви мотора и цеви за вакуум кочнице.
Фотографија снимљена на штанду БАСФ-а
Фотографија снимљена на штанду Евоник
Међутим, пошто ПА12 отпорност на високе температуре није изузетна, не може се дуго користити у цевима са високим радним температурама. На пример, цеви за воду за хлађење мотора возила са мотором са унутрашњим сагоревањем углавном и даље користе металне или гумене цеви уместо ПА12 цеви. Уопштено говорећи, радна температура система за хлађење мотора нових енергетских возила је генерално нижа од 80 степени, а радна температура система за хлађење батерије је генерално нижа од 60 степени. ПА12 материјал може у потпуности да испуни захтеве температурне отпорности система за хлађење нових енергетских возила.
У поређењу са гуменим цевима, ПА12 цеви могу ефикасно смањити квалитет система. Густина ПА12 је 1,02 г/цм3, док је густина ЕПДМ гуме која се често користи у традиционалним аутомобилским цевима 1,1~1,2г/цм3. Истовремено, зид ПА12 цеви је релативно танак. Узимајући за пример цев унутрашњег пречника од 15 ~ 18 мм, ПА12 водоводна цев је само 1,25 ~ 1,5 мм, док је дебљина зида ЕПДМ гумених цеви генерално 3,5 ~ 4 мм.
Фотографија снимљена на штанду УБЕ УБЕ ПА12 црево
Свеобухватан прорачун показује да употреба материјала ПА12 може смањити тежину цевовода за 65%. На пример, одређени модел Гуангзхоу Аутомобиле Гроуп Цо., Лтд. усваја решење за гасовод ПА12. У поређењу са традиционалним металним и гуменим цевоводима, маса цевоводног система је заправо смањена за 56%.
Поред тога, пошто ЕПДМ гумени материјал има ниску крутост, ако се користи за дуже цевоводе, потребно је поставити више фиксних тачака. Дакле, у систему хлађења традиционалних возила са мотором са унутрашњим сагоревањем, дужи цевоводи су углавном направљени од металних материјала, а ЕПДМ гумени материјали се користе само у прелазном делу. У шеми подударања металних цевовода и гумених цевовода, постоји велики број прелазних делова, што не само да у великој мери повећава број делова, већ и повећава ризик од цурења.
ПА12 цевовод има високу крутост, а комплетна цев за воду се може произвести интегрисаном методом калупа, што ефективно смањује број делова и побољшава поузданост система. На пример, одређени модел Гуангзхоу Аутомобиле Гроуп Цо., Лтд. усваја решење за гасовод ПА12. У поређењу са традиционалним металним и гуменим цевоводима, број делова у систему цевовода је смањен за 77%. У поређењу са металним цевоводима и гуменим цевоводима, ПА12 цевоводи су лакши, чвршћи, заузимају мање простора и имају већу поузданост, што је од велике промотивне вредности код нових енергетских возила.
Поред тога, многи истраживачи су спровели истраживања о ПА12 цевоводима који задовољавају потребе других специфичних сценарија. На пример, јапанска компанија Тораи и Полипластицс-Евоник су заједно развили трослојну екструдирану цев. Спољашњи слој материјала ПА12 и унутрашњи слој полифенилен сулфидног ППС смолног материјала ове екструдиране цеви су спојени заједно са посебним лепком. Не само да може да издржи високу температуру од 130 степени, већ има и добру отпорност на хидролизу и отпорност на топлоту. Може се користити у системима цевовода за хлађење аутомобила са вишим температурним захтевима.
Пошто ПА12 има добру отпорност на пропустљивост бензина, потврђено је да је сигуран и поуздан материјал за цевоводе за гориво. Међутим, са појавом и употребом мешаних горива са метанолом или етанолом, постављени су већи захтеви на отпорност пропусности цевовода за гориво. Метанол или етанол у мешовитим горивима имају јаку пропустљивост и растворљивост, што може лако изазвати цурење угљоводоника и на тај начин не испуњава релевантне еколошке стандарде.
Зханг Јинг је спровео истраживачки и развојни рад на цевима за гориво за аутомобиле са ниском пропусношћу и ниском количином падавина. Кроз дубинску анализу физичких својстава различитих сировина, развили смо материјале који се могу користити у цевоводима за гориво и развили ПА12 симетричне структуре петослојне композитне цеви које задовољавају стандарде ниске пропусности водова за гориво, као и гориво. систем монтаже линије састављен од композитних цеви.
Типичне примене ПА66 материјала у аутомобилима
Под општим трендом „замене челика пластиком“ у лаким аутомобилима, ПА66 је допринео изванредној вредности како у традиционалним возилима са моторима са унутрашњим сагоревањем, тако и у возилима нове енергије, директно или индиректно остварујући друштвену визију ниске емисије угљеника. У процесу производње делова, ПА66 се може брзо формирати у калупу са брзином кристализације десет пута већом од ПА6, што значајно побољшава ефикасност производње.
ПА66 Фотографија снимљена на штанду Санфангкианг
У поређењу са ПА6, перформансе ПА66 су такође изузетно изванредне, са већом стабилношћу димензија, нижом апсорпцијом воде и вишом тачком топљења. ПА66 се широко користи у различитим аутомобилским системима како би се побољшала економичност возила и смањила емисија штетних гасова уз одржавање или прекорачење постојеће снаге.
Узимајући усисну грану као пример, рани усисни разводники возила са мотором са унутрашњим сагоревањем углавном су користили ПА6 материјале. Са применом интегрисаних компресора и компактношћу мотора, захтеви за температурну отпорност усисних грана су порасли са 130 степени на 200 степени, а произвођачи оригиналне опреме су постепено тежили да изаберу ПА66 са вишом тачком топљења како би постигли побољшање перформанси.
Још једна типична примена ПА66 је носач мотора или носач погонског мотора. У раним данима, такви структурни делови су углавном били направљени од челика или легуре алуминијума. Пошто сам ПА материјал има ефекат пригушења и смањења вибрација, примена производа ојачаних стакленим влакнима ПА66 у носачима мотора и погонског мотора може ефикасно смањити вибрације и буку мотора или погонског мотора.
Асахи Касеи ПА66 носач мотора Извор: Асахи Касеи
Поред тога, пошто ПА66 може да издржи температуре печења боје од 160 до 180 степени, његова интеграција у каросерију аутомобила у белом не само да помаже да се побољшају механичка својства каросерије возила, већ и, када се возило судари, ПА66 је ојачан. материјал може ефикасно да апсорбује енергију судара, максимизирајући заштиту возача и путника и батерије. Такође може смањити тежину каросерије возила за више од 30%, побољшавајући управљивост и домет возила.
Најлон 66 сензор резолвера мотора и сензор брзине, снимљени на штанду БАСФ-а
Што се тиче истраживања нових ПА66 материјала, многи истраживачи су такође развили ПА66 материјале погодне за специфичне аутомобилске делове. На пример, уграђени пуњачи, ДЦ/ДЦ контролери, ПТЦ грејачи и високонапонске разводне кутије у возилима нове енергије су компоненте високог напона. Високонапонски конектори између високонапонских компоненти и високонапонских жичаних свежња често користе ПА66 ојачан ватроотпорним средством без халогена, посебно органофосфорним успоривачем пламена ПА66.
ПА66 ојачан безхалогеним успоривачима пламена има добра својства успорења пламена и механичка својства, али његова цена у великој мери варира због набавке сировина узводно. Понуда ПА6 сировина је довољна, а цена је релативно ниска. Због тога је легура ПА66/ПА6 ојачана без халогена отпорном на пламен, постала обећавајуће алтернативно технолошко решење.
Ие Бингбинг ет ал. проучавали су промене у својствима успоривача пламена, електричних својстава, механичких својстава и отпорности на топлоту легуре ПА66/ПА6 ојачане отпорношћу на пламен када су пропорције ПА66 и ПА6 биле различите. Открили су да како се повећава удео ПА6, легура Индекс жилавости се незнатно повећава, али су отпорност на ватру и механичка чврстоћа благо смањене. Како се удео ПА6 смањује, затезна чврстоћа се смањује, али се жилавост значајно повећава.
ПА66 се такође користи у кутијама за акумулаторе нових енергетских возила. Лиу Иинг и др. спровео истраживање механичких својстава сецканог ПА66 ојачаног угљеничним влакнима са различитим садржајем влакана и извршио процену перформанси и симулациону анализу примене материјала у лаким кутијама за батерије. Резултати истраживања показују да је у поређењу са металном кутијом за батерије, кутија од материјала ПА66 ојачана угљеничним влакнима 84% лакша у маси, а максимални напон кутије је смањен за 30% до 50% под неравним путевима и оштрим скретањима . У исто време, такође је утврђено да садржај угљеничних влакана има већи утицај на максимално померање кутије батерије. Повећање садржаја угљеничних влакана може значајно смањити померање кутије испод неравних путева и оштрих скретања.
Концептуални пакет ССД батерија, снимљен на штанду БАСФ-а
Тренутно је већина ваљаних трака преко 30 цм које се користе у аутомобилима направљена од ПА66. ПА66 има слабу жилавост у условима ниских температура и треба га ојачати и модификовати ради отпорности на хладноћу.
Лу Дагуанг и др. користио метод мешања са два завртња за одабир различитих типова средстава за учвршћивање и ПА66 сировина са различитим вискозитетима за припрему хладно отпорних каљених ПА66 материјала погодних за аутомобилске ваљане траке.
ПА66 има добру отпорност на топлоту, отпорност на корозију и жилавост и може да замени дуголанчани ПА као материјал избора за аутомобилске ПА водоводне цеви. Међутим, због присуства јако поларних амидних група у молекуларном ланцу ПА66, ПА66 је склон деформацији и хидролизи када је у контакту са расхладном течношћу.
Као одговор на овај проблем, Зханг Сонгфенг ет ал. прво је мешао и модификовао ПА66 материјал додавањем агенаса за ојачавање и агенаса отпорних на хидролизу да би побољшао његову отпорност на хидролизу и жилавост, а затим користио конвенционалне процесе екструзије црева за тестирање модификованих материјала за екструзију црева и успешно развио цеви за воду за хлађење аутомобила са ПА66 као главно тело. Кроз тестирање, јачина пуцања мешаног модификованог ПА66 црева је већа од 2,6 МПа, а цена материјала је смањена за 40%, решавајући проблем сложеног производног процеса и високе цене дуголанчаног ПА црева.
Укратко, количина пластике која се користи у возилима може се користити као један од индикатора за мерење нивоа дизајна и производње аутомобила у одређеној мери. Тренутно, количина пластике која се користи по јединици возила са мотором са унутрашњим сагоревањем у развијеним земљама је око 150 кг, од чега ПА чини око 20%. Тренутна количина ПА који се користи по јединици домаћих возила са мотором са унутрашњим сагоревањем је око 8 кг, за који се очекује да ће достићи 15 кг 2025. године, а очекује се да ће порасти на 30 кг 2030. Што се тиче количине ПА која се користи у возилима нове енергије, позивајући се на Теслу Модел 3 и други модели, процењује се да количина ПА која се користи по јединици нових енергетских возила 2030. године може да достигне 50 кг.
Према статистичким подацима са Заједничке конференције о информацијама о тржишту путничких аутомобила у Кини, национална продаја возила са моторима са унутрашњим сагоревањем у 2022. години износиће 14.868 милиона возила, што представља пад од 2,302 милиона возила на годишњем нивоу и са унутрашњим сагоревањем моторна возила губе тржишни удео алармантном брзином. Домаћи и страни произвођачи аутомобила углавном најављују да ће престати са развојем возила са моторима са унутрашњим сагоревањем око 2030. године, након чега ће се возила са моторима са унутрашњим сагоревањем постепено повлачити са позорнице историје.
Истовремено, тржиште нових енергетских возила започело је брз развој. На Кинеској конференцији сто људи о електричним возилима, Оуианг Минггао, академик Кинеске академије наука, предвидео је да ће национална продаја нових енергетских возила достићи 7 до 9 милиона 2025. и 17 до 19 милиона 2030. године. Хуаан Сецуритиес Истраживачки институт процењује да ће употреба аутомобилских ПА материјала достићи 1,44 милиона тона 2030. године.
Укратко, напредак технологије мотора, трансформација аутомобила у нову енергију и развој лаких аутомобила су ефективно промовисали побољшање уштеде енергије и нивоа смањења емисија и ефикасности друштвеног рада, док су такође донели огромна инкрементална тржишта за примену инжењерске пластике као што је ПА. У догледној будућности, потражња аутомобилске индустрије за ПА материјалима наставиће да расте, а индустрија ПА материјала је ушла у период брзог развоја.
