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杜邦高性能聚合物致力汽車節(jié)能減排
2010-4-12 來源:CINN
關(guān)鍵詞:杜邦 高性能聚合物 汽車節(jié)能
    杜邦高性能聚合物應(yīng)用在汽車的多個(gè)領(lǐng)域,如動(dòng)力系統(tǒng)、空氣調(diào)節(jié)系統(tǒng)、傳動(dòng)系統(tǒng)等,目前也已開發(fā)用于混合動(dòng)力系統(tǒng)的產(chǎn)品。此外,聚合物在汽車燈的裝飾環(huán)、后燈的反射,以及車廂的廂頂?shù)忍幰灿袘?yīng)用。
  
    杜邦汽車業(yè)務(wù)高性能材料南北美洲營銷及開發(fā)總監(jiān)邁克·戴先生表示,杜邦高性能聚合物業(yè)務(wù)所有的戰(zhàn)略實(shí)際上都是針對(duì)同一個(gè)目標(biāo),即用來減少二氧化碳的排放量、減少原油的消耗量、利用可再生的資源。
  
輕量化高性能聚合物已廣泛應(yīng)用
  
    當(dāng)前,全球汽車工業(yè)尤其是運(yùn)輸行業(yè)有一個(gè)結(jié)構(gòu)性的變化,即各國普遍要求車身重量減輕,而同時(shí)動(dòng)力又不能下降。為了滿足此項(xiàng)要求,汽車所用的原材料不僅質(zhì)量要輕,同時(shí)也要滿足苛刻的環(huán)境,比如高溫、高腐蝕的要求。
  
    自上世紀(jì)80年代,杜邦開始用塑料等聚合物材料代替金屬制品。杜邦在世界上首先提供了用塑料制作的進(jìn)氣歧管,這項(xiàng)工藝目前已經(jīng)被許多汽車廠所采用。
  
    另一項(xiàng)應(yīng)用是用高性能樹脂做的油底殼,它的重量只有金屬的一半,與全鋁的結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)相比,重量減輕了1.1公斤,目前已應(yīng)用于戴姆勒的新款四缸柴油發(fā)動(dòng)機(jī)上。杜邦汽車業(yè)務(wù)高性能聚合物動(dòng)力總成系統(tǒng)全球市場經(jīng)理吉恩路易吉·莫特尼先生介紹,利用塑料的可塑性,能夠把部件緊密聯(lián)系起來,而且設(shè)計(jì)時(shí)比較靈活,可以做到有連接性的設(shè)計(jì)。
  
    其實(shí),現(xiàn)在注塑工藝和吹塑工藝的發(fā)展都可以讓那些比較復(fù)雜的、組合型的零件采用高性能樹脂。目前,吉恩路易吉·莫特尼領(lǐng)導(dǎo)的一個(gè)全球應(yīng)用開發(fā)團(tuán)隊(duì),利用杜邦開發(fā)的高性能樹脂制造油底殼、氣門室罩蓋、中冷器、諧振器、燃油模塊等關(guān)鍵零部件,以此來減輕車身重量和降低發(fā)動(dòng)機(jī)的系統(tǒng)成本。
  
應(yīng)用抗磨損的樹脂摩擦材料
  
    發(fā)動(dòng)機(jī)做的功大多用在了克服各零件間的摩擦上。在經(jīng)過長時(shí)間的研究之后,杜邦發(fā)現(xiàn)有三個(gè)因素非常重要:一是材料的選用,二是零部件的設(shè)計(jì),三是工作溫度。在材料選用上,杜邦的專利產(chǎn)品Vespel的抗摩擦性能相當(dāng)強(qiáng),在動(dòng)力系統(tǒng)上已經(jīng)得到很好的應(yīng)用。
  
    杜邦負(fù)責(zé)Vespel部件和Karlrez全氟橡膠密封件在全球運(yùn)輸行業(yè)業(yè)務(wù)的戴夫·里奇介紹,Vespel零件基本上都是用一個(gè)金屬盤子,加上一個(gè)樹脂的圓圈,中間再加上潤滑液。它所要達(dá)到的目的,就是在任何情況下摩擦力都在可控制范圍之內(nèi)。在客戶的生產(chǎn)場地和最終用戶那里發(fā)現(xiàn),Vespel零件可以減少摩擦大概在45%~55%之間,抗磨損能力達(dá)到65%。Vespel零件主要應(yīng)用在傳動(dòng)系統(tǒng),尤其是小轎車上,在大型房車上也能應(yīng)用,再大一點(diǎn)的就可以用在卡車和拖拉機(jī)上。
  
    Vespel零件另外一個(gè)成長相當(dāng)快的應(yīng)用是在排氣系統(tǒng)和渦輪增壓器上。這些零件一直在相當(dāng)熱和臟的環(huán)境下工作,它可以保證摩擦的均勻性和與鋁等金屬差不多的熱膨脹系數(shù),而且整個(gè)零件的壽命期間一直在運(yùn)作。現(xiàn)在越來越多的車需要用電動(dòng)馬達(dá)驅(qū)動(dòng),越來越需要長期均勻的摩擦。
  
    戴夫·里奇總結(jié)道,Vespel零件能夠控制摩擦,能夠讓整個(gè)系統(tǒng)更加有效,而且能夠控制整個(gè)系統(tǒng)的費(fèi)用,主要有幾個(gè)原因:在旋轉(zhuǎn)零件之間它有相當(dāng)小的摩擦力;間接的好處是可以有更加好的辦法控制燃油和滲漏,這樣可以用小一些的油泵以節(jié)省能量;它的抗磨損性相當(dāng)強(qiáng),即便與鋁一起磨也是如此。“因?yàn)閂espel零件可以直接與鋁一起工作,所以杜邦的客戶不用再在中間去鑲一些比較貴重的金屬,對(duì)他們來說這也是一個(gè)成本的節(jié)省。”
  
特殊工作環(huán)境的彈性體材料
  
    杜邦的另一種彈性體,是一種相對(duì)軟的材料,包括Viton和Vamac,用在很多軟管和絕緣的地方,比如渦輪增壓器的軟管、燃油管道,或者是發(fā)動(dòng)機(jī)的密封件,還用在電池、電纜的絕緣體等領(lǐng)域。
  
    杜邦專家建議,Viton氟橡膠應(yīng)在高度集中的酸性環(huán)境和溫度高達(dá)230℃的高溫環(huán)境中應(yīng)用,它可以有效改善二氧化碳等相關(guān)氣體的滲漏;而Vamac具有極好的耐廢氣酸和氣體性能,可在熱油和酸的環(huán)境中應(yīng)用。目前,許多汽車電纜供應(yīng)商的電纜絕緣體是用Vamac做的,它非常軟、非常薄,這些產(chǎn)品目前銷售給菲亞特、福特、通用、捷豹,還有混合動(dòng)力車型上。
  
可再生資源材料迅速發(fā)展
  
    可再生資源聚合物在汽車市場的應(yīng)用近幾年有了很大進(jìn)展,相關(guān)材料包括杜邦的Sorona聚合物、Hytrel熱塑性聚酯彈性體、Zytel尼龍等。
  
    “為什么用可再生資源做的樹脂比用石油資源做的樹脂環(huán)保呢?”杜邦汽車業(yè)務(wù)可再生資源材料開發(fā)經(jīng)理理查德·貝爾介紹,“第一它是從生物中間提取來的,第二它在生產(chǎn)過程中產(chǎn)生非常小的溫室氣體排放。”
  
    與傳統(tǒng)方式生產(chǎn)的同樣產(chǎn)品相比較,杜邦的新產(chǎn)品Sorona可以減少63%的溫室氣體。最近豐田汽車公司宣布,在他們的SAI新款混合動(dòng)力車?yán)锩妫?0%的織物要用杜邦的Sorona纖維,主要用于座椅、頂篷、遮陽板等。理查德·貝爾表示,如果和目前通常用的尼龍6相比,Sorona的手感非常好而且抗污能力非常強(qiáng)。
  
上海研發(fā)中心將承擔(dān)更多任務(wù)
  
    杜邦在瑞士、日本、美國等國都建有研發(fā)中心,而最新的研發(fā)中心在中國的上海。邁克·戴介紹,上海研發(fā)中心是在美國之外的第三大研發(fā)中心,有很多試驗(yàn)室,也有一個(gè)試驗(yàn)區(qū)域和一個(gè)培訓(xùn)中心。
  
    據(jù)了解,上海研發(fā)中心已經(jīng)具有很多能力,可以幫助進(jìn)行材料的選擇,可以做材料與零部件的分析,還可以做一些零件、部件設(shè)計(jì)的優(yōu)化。另外,在上海研發(fā)中心還可以對(duì)客戶或生產(chǎn)廠家相關(guān)人員進(jìn)行培訓(xùn),讓他們自己動(dòng)手了解杜邦的產(chǎn)品。
  
    “目前上海研發(fā)中心大概有170人,本地工程師高達(dá)90%以上,我們希望在不久的將來達(dá)到400人。”邁克·戴表示,“將來杜邦會(huì)通過上海研發(fā)中心把在美國和歐洲的許多技術(shù)傳遞到中國來,未來越來越多的工作和設(shè)計(jì)也會(huì)在上海進(jìn)行。”
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