聚苯硫醚：助力汽车轻量化

■ 中国化工信息中心咨询事业部高利平

　　节能减排已成为世界汽车行业的共同趋势，随着各国油耗标准的升级，车企们对汽车轻量化的关注度持续攀升，而塑料的应用在汽车轻量化进程中扮演着重要角色。塑料及其复合材料是重要的汽车用材料，不仅可减轻汽车零部件约40%的重量，还可使得采购成本降低40%左右。聚苯硫醚（PPS）作为一种先进、高端的特种工程塑料品种，被大量应用在汽车上。在中国，目前PPS在汽车上总用量约一辆汽车为2~3kg，远低于发达国家的用量。而日本一辆汽车的用量约6~8kg。未来我国PPS在汽车领域应用拓展空间巨大。
　　根据加工成型工艺，聚苯硫醚树脂可分为注塑级聚苯硫醚树脂、纤维级聚苯硫醚树脂、涂料级聚苯硫醚树脂和薄膜级聚苯硫醚树脂，在汽车领域主要使用注塑级聚苯硫醚。聚苯硫醚用于注塑制品时，通常需改性，改性的目的，一方面为了降低成本，另一方面，改善和增强材料性能，如聚苯硫醚脆性较大，缺口冲击强度较低，经玻璃纤维增强改性后其力学性能更优。聚苯硫醚改性的方法主要分两种：一种是无机填料和纤维增强改性，如玻璃纤维增强PPS、碳纤维增强PPS；另一种是合金类，由PPS树脂与其他树脂（及改性剂）共混/复混而成，其主要原理是利用其他树脂的特点与PPS取长补短来克服PPS树脂自身不足，同时降低产品成本，使PPS得到更广泛的应用，如PPS/PA合金、PPS/PTFE（聚四氟乙烯）合金、PPS/PPO合金、PPS/PEEK合金、PPS/PSU合金等。
　　聚苯硫醚本身不仅属战略性新兴产业范畴，而且也被大量应用在其他战略性新兴产业领域，如节能环保领域应用的袋式除尘器滤袋材料，新一代信息技术领域、高端装置制造领域、新能源汽车等领域应用的具有耐高温、耐腐蚀、耐化学性、阻燃的零部件。当前，在化工行业向产业链中高端发展的背景下，聚苯硫醚作为一种特种高性能材料，其发展将推动化工行业的产业升级。PPS树脂在化工材料中定位情况见下图。
　　聚苯硫醚树脂由于具有耐高温、耐油、耐腐蚀、阻燃、强度高，在200℃以下不溶于任何溶剂，可在高温下耐燃料、防冻液、传动液和制动液的优点，因此，在汽车领域，聚苯硫醚广泛适用于燃料系统、电气系统、冷却系统、发动机部件、制动系统等。2016年，我国聚苯硫醚的消费量约4万吨，其中约1万吨应用在汽车领域，属于先进高分子材料中汽车市场消费占比相对较高的材料品种。
　　聚苯硫醚树脂在汽车领域的具体应用如下：燃油系统中，主要用于油轨、喷油器、喷油管、燃油泵、燃油泵叶轮、泵盖、燃油管路接头、过滤器外壳等部件；在电气和电子元件领域，主要用于发电机组件、传感器、开关、点火组件、电机刷架等；在进气系统中主要用于进气歧管、空气泵、增压器配件、热风入口；在冷却系统中主要用于水泵、流量计、叶轮、温控器外壳、管、泵盖；在发动机部件中主要用于密封外壳、密封载体、凸轮轴、油泵、节气门体、热盾；在动力系统中，聚苯硫醚主要用于伺服活塞、伺服盖、发动机垫片的载体，密封外壳，凸轮轴等；在制动系统，聚苯硫醚主要用于ABS电动组件、电动制动器、活塞、阀、真空泵组件、ABS制动传感器；在照明系统，用于插座、车灯反射体，此外，聚苯硫醚还用于传动组件、金属涂层等。
　　近年来，由于中国经济发展进入“新常态”，以及汽车限购政策等因素影响，中国汽车生产已由快速增长转向了中低速增长。2010年，中国汽车产量为1826.5万辆；2011年，受宏观调控、鼓励政策退出、北京等城市限购等多方面因素影响，我国汽车产量小幅增长至1841.9万辆，同比增长仅0.8%；自2012年起，我国汽车市场逐渐回暖，汽车产量达1927.2万辆，同比增长4.6%；2013年，我国汽车产量达到2211.7万辆，同比增长14.8%；2014年，我国汽车工业总体呈现平稳增长态势，产量达2372.3万辆，较上年增长7.3%；2015年，我国汽车产量约2450.3万辆，同比增长3.3%；受购置税优惠政策等促进因素影响，2016年我国汽车产量为2811.9万辆，较上年增长14.7%。2010~2016年我国汽车产量年均增长约7.5%，远低于2005~2010年约26%的增速。
　　在“十三五”时期，随着中国经济的稳定发展，人均可支配收入提高，我国汽车产量将维持稳定增长的态势，预计2015~2020年汽车产量年均增长率约5%。近期，国家对新能源汽车发展给予政策上大力的支持，如禁止对新能源汽车限购，支持动力电池、燃料电池车辆研发，推进充电设施建设等，这将推动新能源汽车产量的快速增长。由于新能源汽车要求“轻量化”和节能，这就需要高性能工程塑料来替代金属，而PPS作为耐高温结构性能强的特种工程塑料，是不错的选择；而且PPS还可用于动力锂电池外壳。此外，随着人们消费能力升级，中国汽车生产和消费将逐渐向高端化发展，目前汽车领域应用较多的是通用工程塑料，今后发展的趋势是高档车越来越多地使用特种工程塑料来代替金属件，特别是PPS功能化和合金化改性材料的应用。因此，未来PPS在汽车领域的需求发展空间较大，这不仅来自于汽车产量稳定增长的推动，还受益于对汽车燃油经济性需求推动每辆车塑料用量增长。

高利平中国化工信息中心咨询事业部石化有机产业项目组高级咨询顾问，高分子材料与工程硕士学位，拥有15年化工行业从业经验及10余年高分子材料行业咨询经验。其专长领域包括基乙烯、聚丙烯、聚碳酸酯、超高分子量聚乙烯等。高利平曾在《高性能碳纤维项目可行性研究报告》、《弹性体新材料产业现状及发展前景深度分析报告》、《中国生物制药行业过滤产品市场评估》、《中国EVA行业并购分析及企业深度调研》、《聚苯硫醚(PPS)国内外市场和技术发展研究》等100余个咨询项目中担任核心咨询顾问及项目经理的角色。