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法规助推产业升级车用环保塑料方兴未艾
2018年16期 发行日期:2018-08-16
作者:■ 江淮汽车技术中心 黄家奇

  汽车工业的发展同塑料工业密不可分。近年来,中国汽车产量不断增高,截至2017年,我国汽车销量达2887.9万辆,同比增长3%,再创历史新高。与此同时,塑料制品在汽车应用上的范围也逐步扩大,用量逐渐增加。预计在今后的10年里,我国汽车工业对塑料制品的需求量将达到年均10%的增长率。同时,随着汽车工业的迅猛发展,人们对车用塑料的技术也提出了更高的要求。节能环保已成为塑料企业关注的热点话题,传统材料及工艺已不能满足发展需要,环保材料势必将成为塑料企业的重要发展方向之一。
  国家法规日趋加严
  鉴于汽车材料所造成的环境污染,国家已经出台了相关法规对其加以管控。2006年,国家发改委、科技部、环保总局联合制定了《汽车产品回收利用技术政策》,对报废汽车的回收目标提出了明确政策要求。规定2017年起,所有国产及进口汽车的可回收利用率要达到 95%左右,其中材料的再利用率不低于85%。2012年3月1日,国家环保部批准实施了GB/T 27630-2011《乘用车内空气质量评价指南》标准,并于2016年纳入国六排放管控。2014年,国家认监委发布第31号公告,要求2015年1月1日后上公告汽车应符合GB/T 30512《汽车禁用物质》标准。
  车用环保材料涌现
  伴随法规加严和消费升级,各大塑料开发商与汽车企业形成了良好互动,开发出越来越多的塑料新材料,以满足人们对汽车环保化的需求,也使得环保型塑料在汽车各零部件上的应用越来越广泛。
  胶粘剂:水性化乃大势所趋
  胶品粘结剂的性能对车内空气质量的优劣有着至关重要的影响。目前,国内汽车内饰大多仍使用易燃、有毒、污染环境的溶剂型胶粘剂(如氯丁胶胶粘剂)。溶剂型胶粘剂在装饰汽车后,很长一段时间内溶剂会不断地缓慢释放出来,这不仅造成了资源的浪费,还严重污染了环境,而且对人体的健康和汽车的质量造成了很大威胁。水基胶粘剂则以水为溶剂,不含有毒溶剂,挥发性有机物含量极低。近年来,在汽车工业中,水基胶粘剂正在快速取代传统的溶剂型粘合剂用于汽车内饰。目前,世界上汽车顶棚内衬水性胶粘剂的比例已超过1/3。在汽车内饰用水基聚氨酯粘合剂研制方面,美国、日本和西欧走在世界前列,日本汽车的内饰胶几乎全部实现水性化。而我国水基聚氨酯粘合剂的应用和研究尚处于起步阶段,研究开发工作虽十分活跃,但应用水平不高,生产厂家不多,且品种单一,产品也多为低档产品,在性能方面与国外产品还有较大差距。

  替代石油基塑料的新材料——聚乳酸
  生物基材料是以可再生资源为原料,通过生物或化学方法合成出的一类新材料,具有生物来源性和可再生性,是当前合成材料的重要方向。其中,聚乳酸由于具有无毒、无刺激性、耐热性高、可塑性和可加工性能良好的特点,成为最有希望替代石油基塑料的新材料。聚乳酸在汽车领域已有所应用,如日本东丽公司以玉米为原料生产出聚乳酸纤维“ECODEAR”,并利用其制造汽车内装部件。该公司面向丰田汽车的新型“Raum”备用轮胎盖和地毯供应了该部件。备用轮胎盖采用了在聚乳酸纤维中均匀混合天然纤维红麻(Kenaf)并进行热压整形处理,为100%来源于植物的产品。
  CFRP:回收利用打破关隘
  碳纤维增强树脂基复合材料(Carbon Fiber Reinforced Polymer,以下简称CFRP)具有量轻、强度高、耐高温、耐摩擦、可设计和成型工艺性好等优点,在全碳自行车架、F1赛车车身、新能源汽车等领域得到了典型应用。但该材料回收再利用问题一直是阻碍其应用的重要关隘之一。对其回收利用研究始于21世纪初,主要方法包括物理法、化学法和能量回收法。
  物理法即机械粉碎回收法,主要依靠机械设备,通过机械力将热固性树脂及其复合材料通过碾碎、压碎或切碎等方式,获得尺寸不一的块体颗粒、短纤等物质,具有工艺简单、不产生污染物等优点。但采用该方法,纤维在回收过程中受到的破坏较大,无法得到长纤维。
  能量回收法是将废弃物通过焚烧处理,将有机物转化为热能或其他能量加以利用。该方法工艺简单,设备成本低。但是燃烧产生的气体及灰分的处理易造成环境污染,且复合材料的燃点较高,需要油、煤等引燃和助燃,造成资源浪费。
  溶剂分解法是典型的化学回收方法之一,利用CFRP耐化学腐蚀的特点,采用溶剂(离子液体或熔融盐等)将复合材料中的树脂基体降解,使之变为可溶性的物质,从而使复合材料中的各组分易于分离、回收再利用。该方法工艺简便,有利于进一步实现产业化。

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