创新材料“塑”造汽车行业可持续发展

随着电动汽车的渗透率越来越高，其在全球可持续发展中发挥越来越重要的作用，电动汽车三电系统及零部件承压能力迎来新的挑战，配套材料也需要提供更高性能支撑。OEM和系统供应商也正在努力寻找解决方案满足电动汽车系统中电气和电子系统、金属塑料转换、轻量化、能量密度和系统集成的新要求，因此对先进材料和化学解决方案的需求持续增长。

此外，消费者对于电动汽车续航里程和快速补能的要求越来越高，电动汽车800V高压平台有望成为下一代电动汽车的标配，对材料的强度和韧性、电性能、阻燃性能、化学稳定性、耐温性及环保性等有了更高的要求。

在刚刚落幕的2024中国国际塑料橡胶工业展览会（以下简称“Chinaplas 2024”）上，用于新能源汽车的有机硅特种弹性体，应用于固态电池包的轻量化、高效热管理、可循环回收的材料，应用于高压连接器的无卤阻燃增强PA66……多种创新材料同台竞技，都展示了哪些绝活？对于循环经济，这些材料又有哪些助力？汽车行业出海浪潮下，可回收材料释放出哪些能量？本期报道，让我们回顾Chinaplas 2024现场精彩，深度思考材料行业为汽车工业带来哪些变革。

助力汽车电气化趋势

 

电气化时代，“三电”系统——电池、电驱、电控，作为电动汽车的核心部件，是各家材料供应商的“兵家必争之地”。对于电动汽车，OEM和消费者最为关注的点莫过于续航里程和电池安全。提升续航里程可以从几个维度来看：通过电芯堆叠、汽车轻量化、提高能量利用率等方式都可以增加电动汽车的续航里程。

随着近两年来，电池设计堆叠的方式逐渐达到极致，电芯堆无可堆，通过高性能的材料来提高电池能量的利用率是增加续航里程的一大重要策略。因为锂离子电池必须在规定的温度范围内工作，温度过高会缩短电池寿命，导致电池可能过早失效。对于电动汽车动力总成而言，热管理系统对电池性能、耐久性和安全性具有决定性影响。

Syensqo是原索尔维集团于2023年底拆分后成立的特种化学企业，作为汽车行业材料供应商拥有40多年的经验，能够掌握新型混合动力汽车和纯电动汽车的热管理材料性能需求，其可注塑成型的热失控解决方案，适用于生产电池包内的各种组件。

 

“整个行业都在关注我们如何在提升电池包的能量密度的同时，将其打造为更有安全性、更可靠的系统。我们不仅有无卤阻燃的材料，也在不断地创新去突破可注塑的有机材料的边界。”Syensqo中国区汽车市场市场经理吴极文介绍道。

例如，Syensqo有一款突破前沿的材料——XencorTM Xtreme，可以耐受1000度以上火焰喷射燃烧10分钟以上，并且可注塑，保持了比较高的设计自由度。此外，Syensqo擅长轻量化设计，在电池包内，提供高刚度/高强度材料使金属替代和更多一体化设计成为可能，在设计空间节省的同时，又能保持整个电池包设计的安全性。

宝理将落点放在解决电池、电机和电控系统的痛点难点上，其极具创新的PPS材料1140HS6，添加了40%玻纤，经特殊工艺制成，成为有别于所有其它PPS+40%玻纤的材料。该材料既有其它PPS材料制品的长期耐高温性、阻燃、高刚性以及化学稳定性和出色的电性能优势，又具有优异的抗冷热冲击性能和成型性能，非常适合生产电动车汇流排等部件，同时，还非常符合材料可回收的发展方向。

中化国际此次展示的无卤阻燃改性PBT工程塑料，可全面发挥材料的强度和韧性、电性能、阻燃性能、化学稳定性、耐温性及环保性等性能优势，应用于高压连接器、继电器等零部件，是打造高压平台理想的应用材料。在锂电方面，中化国际已于去年起着手推动对位芳纶特种纤维在新能源汽车锂电PACK下箱体的壳体应用，以提升锂电PACK的整体安全防护水平。

近年来，科莱恩不断开发适用于塑料行业的添加剂解决方案产品组合，以应对光、热、工艺稳定，以及阻燃等各种技术挑战。其中，Exolit® OP 1400是一款高性能的无卤阻燃剂，可助力电动汽车行业实现更高电压的充电，加快充电速度，满足该行业重要趋势的需求。此外，基于可再生碳的Exolit® OP Terra版本也将帮助行业实现向更高循环性转型的目标。

应对轻量化挑战

在汽车领域，轻量化已成为行业趋势。当前，汽车车身轻量化的重要途径之一便是采用轻质高效的复合材料零部件。万华化学WANSUPER® POE材料密度低，耐候性优异，与PP材料相容性良好。其与PP的共混改性材料可广泛应用于诸多汽车零部件，如保险杠、安全气囊盒、隔音垫等。随着新能源汽车渗透率的不断提高和汽车制造业需求的持续增长，POE（聚烯烃弹性体）需求还将进一步快速增长。

塞拉尼斯全球首次推出其新型Zytel®XMP70G50解决方案。该材料是一种用50%短玻璃纤维增强的PA66树脂，完美地将机械性能和易加工性独特地结合在一起，可实现从金属到塑料-金属混合设计过渡的绝佳解决方案，非常适合用于替代电动汽车底盘和结构部件的金属，以及内燃机汽车上的诸多相同部件。在汽车工业向更轻质更节能方向发展的大趋势下，脱颖而出的Zytel®XMP70G50设定了更高的汽车材料标准。

恩骅力带来了汽车仪表板横梁的轻量化解决方案，在增加汽车行驶里程的同时减少排放，降低碳足迹；增加乘客驾驶乐趣和舒适性的空气弹簧支座及助力新能源汽车热管理系统更加高效运作的电子水泵；全新的储能连接器&逆变器助力实现从电动汽车到能源存储的更绿色的未来；在机械性能和性价比方面具有独特优势的以Stanyl® PA46材料制成的电动汽车轴承，为电动汽车提供更好的驾驶体验；由具有UL94 V-0阻燃性能、-40至160℃绝缘性能、尺寸稳定性、抗蠕变性和抗热震性等关键要求的Xytron™ PPS材料制成的电动汽车动力控制单元（PCU），以理想材料确保电动汽车的安全与最佳性能。

 

SABIC为电动汽车小型电池外壳提供了STAMAX™长玻纤阻燃聚丙烯，与钢材相比可减轻40%的重量，具有良好的密封性、绝热性和低翘曲性；为电动汽车提供的贯穿式尾灯的整体材料解决方案，包括聚甲基丙烯酸甲酯（PMMA）的面罩，使用高流动性光扩散LEXAN™树脂作为内配镜，可以生产复杂几何形状，激进的造型，以及CYCOLOY™聚碳酸酯做为底壳等。

为满足汽车行业轻量化和循环利用发展需求，博禄此次展示了短玻纤填充型再生聚丙烯改性解决方案，其中一款核心展品是含有40%消费后回收材料（PCR）的聚丙烯改性材料，适用于生产汽车内饰结构件，具有与聚丙烯原生料相似的机械性能，但碳排放量更低。这些产品由博禄上海改性工厂生产，含有25%至70%不等的消费后回收材料。与原生料相比，采用再生料生产的同类产品的碳足迹可减少高达32%。“轻量化趋势和新能源汽车材料需求变化会使聚烯烃产品需求更多样化，开发含消费后回收成分的改性材料、减少碳排放，将是我们继续努力的方向。”博禄北亚区高级副总裁董剑伟表示道。

废品亦是宝贵的资源

近年来，随着碳中和、可持续发展成为全球诸多行业共同的目标，可回收材料的加工、应用受到越来越广泛的关注。FORVIA佛瑞亚基金会、迈极瑞和Plastic Odyssey携合作成果——采用海洋塑料的Plastic Odyssey门板在Chinaplas 2024展会期间进行亚洲首发。该款汽车门板使用蓝色的工程塑料代替黑色的石油基材料，该工程塑料材料由从海滩上收集的Plastic Odyssey材料和牡蛎壳制成。海洋塑料与生物质结合可降低20%的二氧化碳排放，为迈极瑞实现减少高达85%的二氧化碳排放的目标铺平了道路。

在很多人的固有思维里，海洋塑料在大海上漂流了许久，材料会被部分降解，产品的质量及产品体验难以保证，因此循环材料很多时候不会考虑海洋材料。而Plastic Odyssey门板在生产用于高性能系列应用部件的化合物时，能够使用多达20%的海洋塑料，凸显出其将回收塑料整合到现有汽车内饰领域的能力。

陶氏公司与长春富晟汽车技术研发有限公司也宣布了一项新的合作，双方将共同开拓聚烯烃弹性体（POE）人造革和聚烯烃弹性体3D空气丝垫在汽车行业的应用。POE人造革可以满足汽车市场对非动物皮革制品不断增长的需求，提供超柔软触感和更高的颜色稳定性，具备良好的耐老化和耐低温性能，不含对人体有害的化学品、增塑剂和重金属材料，同时具备重量较同等规格的PVC革轻25-40%的优势。

汽车行业是近年来巴斯夫重点关注的应用领域。此次橡塑展，巴斯夫展示了面向汽车行业的创新技术。包括有助于轻量化、热管理、安全性能和可持续性表现的固态电池包解决方案；令电机更耐用、更强劲的工程塑料材料组合；与奥托立夫合作的“设计回收”聚氨酯发泡技术解决方案等。

 

可循环经济和可持续材料的发展一直是Syensqo产品发展的重要战略核心，其全球汽车市场负责人Georges HOUTAPPEL介绍了ECHO产品系列，包括回收树脂、回收的玻璃纤维和碳纤维等，可在衬垫或者填充材料中有一些应用。Syensqo有专门的部门收集并生产循环材料，这些循环材料的原料有一部分来自于我们自己工业生产后的废料回收，还有一部分是通过购买符合质量平衡体系认证的废料来获得的。

 

“资源是有限的，干净的、不掺很多杂质的、可追溯的废品本身就是宝贵的资源，而我们需要将其变废为宝。”佛吉亚汽车内饰事业部中国区研发总监金铭麒说道，“我们在产业链中主要从事中游的清洗、造粒以及下游的生产，而上游，每年会产生质量参差不齐的废塑料接近8,300万吨，如何寻找到可以长期稳定供应高质量废塑料的企业不是一件易事。”

4月初，FORVIA佛瑞亚集团旗下的佛吉亚（中国）投资有限公司，代表迈极瑞与格力电器旗下的珠海格力绿色再生资源有限公司签署合资合作意向书。双方将于2024年年底前成立合资公司，共同开发、制造、销售再生塑料，致力于打造一流的可持续材料产品，到2030年实现15万吨化合物销售目标。这些产品将应用于汽车、家电以及其他行业。

 

值得一提的是，陶氏公司将和宝洁公司联合开发一种新型回收专利技术，用以处理难以回收的塑料废弃物。这项技术旨在提供高品质的消费后回收（PCR）聚合物，其温室气体排放足迹比基于化石原料的聚乙烯更低。“事实上，没有一家公司能够独自实现行业变革，因此我们持续与价值链各方伙伴深化合作，在产品生命周期之初就采用可回收设计，确保塑料废弃物能够变为可再利用的宝贵资源。”陶氏公司包装与特种塑料业务部亚太区商务副总裁李明壮（Bambang Candra）表示道。

探索循环经济，助力中国车企出海

 

2023年，中国有超500万辆车出口，成为全球最大的出口市场，从目前的趋势来看，汽车出口数量会越来越多。然而，欧盟地区设置了碳关税的门槛，如果在材料的使用中进行减碳，在某种程度上也会减少整车的成本。此外，汽车使用的塑料量会越来越多，对于低碳材料的需求增长，随着规模效应，材料本身的成本也会降低，随之会有更多的应用拓展。

随着中国汽车出海浪潮席卷，对于碳排放领域面临的“关卡”，作为全球性的企业，Syensqo可以运用在全球市场上的经验，以及对欧美碳排放的法律法规的清晰理解，帮助客户实现减排目标以更好地出口海外。“我们可以为客户提供完整的GWP值报告，在计算某一个零部件或者整车碳排放足迹的时候提供有力的数据支撑。”吴极文表示道。

回收材料在中国已经有30年历史了，最开始是为了更低价去获得原材料。因为使用工况复杂，环境恶劣，汽车零部件对材料的要求非常高，而这些材料大多数是无法符合车规级的要求的，因此这么多年回收材料还没有很好地进入汽车行业。

FORVIA佛瑞亚是全球首个净零排放目标获科学碳目标倡议组织（SBTi）批准的汽车科技企业，致力于在2045年实现净零排放（“范围一”、“范围二”、“范围三”）。其旗下的迈极瑞旨在为汽车行业和其他使用回收和生物基材料的行业开发、生产低碳足迹的先进材料。通过其生态系统，迈极瑞可以实现全球原料保障和资质认证，并利用训练有素的人工智能模型，开发适应性的配方，探索和研究具有不同质地、变体、颜色和粒径的化合物。迈极瑞有着长远的发展计划：到2030年销售额将达到20亿欧元；与现有材料相比，到2030年，其材料系列将使二氧化碳排放量减少高达85%。

 

宝理围绕可持续发展推出了DURACIRCLE™战略目标，即到2030年，要在宝理2018年碳排放基础上减少50%。据宝理工程塑料贸易（上海）有限公司中国技术中心所长孙竑介绍，实际上，宝理从很多年前就开始着手可持续发展的研究，一直坚持开发生物基、易回收材料、含PCR（消费后回收）材料。持续的积累，有了今天基于质量平衡法、CO₂再利用、木质由来纤维、醋酸纤维素以及回收方案的一系列成果。

在“双碳”目标下，循环经济作为应对气候变化、推动可持续发展的重要环节，已成为全球共识。塑料行业及下游应用领域的资源使用与环境影响备受关注，“绿色循环”也是中化国际本次参展的一大亮点。在其“绿色循环”展区，集中展示公司在工程塑料领域致力于发展循环经济而推出的一系列环境友好产品、物理回收和化学回收产品。值得一提的是，中化国际的低碳产品还包括生物基材料。

立足于汽车行业，万华化学在车用塑料领域持续研发，组合多款高性能材料，开发了车灯照明、内外饰、充电桩、动力电池包、管路系统等应用解决方案。展会现场，万华化学携手湖南宏晔新材料有限公司，共同签署关于回收聚碳酸酯合作框架协议。

循环经济作为应对环境挑战、促进可持续发展的重要战略，已成为全球共识，橡塑行业的资源效率与环境影响一直备受关注。而在下游产业中，电子废弃物的闭环回收迫在眉睫，汽车行业的循环经济进程也在不断加速。欧洲委员会近年来采取了各项绿色举措。例如，报废车辆的提案指令规定，新车使用的塑料必须包含25%来自于消费后回收的材料来源，其中25%（即总量的6.25%）应来自于报废车辆，从而实现商业闭环。该指令首次重点关注了回收塑料在车辆中的使用。

在德国国际合作机构GIZ发起的联合试点项目下，科思创与合作伙伴共同探寻报废汽车高值塑料的闭环再生路径，旨在建立一个高效、可持续的车用塑料回收体系，从而推进汽车行业的绿色转型，合作方还包括蔚来汽车和大众汽车、中国回收企业格林美以及TÜV莱茵等第三方认证机构。

 

汽车行业正在迎接电气化的变革，三电系统对于材料的性能要求越来越高，化工企业“各显神通”，用独到的材料科技助力汽车行业的转型。轻量化是汽车工业长久以来一直关注的话题，无论是传统汽车还是新能源汽车，对于轻量化的需求是共通的，以塑代钢不是一个新鲜的词，探索注塑材料的边界也是诸多企业在做的事情。

无论是为了实现国内的“双碳”目标，还是减少出口海外面临的碳税问题，减少碳足迹成为中国汽车工业的必修课，没有哪家企业可以独自完成转变，产业链协作显得尤为重要，而材料企业在其中的助力不可忽视。相信未来，会有更多新型材料在汽车工业中大放异彩，让我们共同见证！

 

来源：荣格-《国际汽车设计及制造》

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