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近年來，全球汽車節能減排標準日益提高。隨著節能環保技術和輕量化技術快速發展，綠色汽車和節能減排已成為汽車工業發展的主題之一，汽車工業呈現環保化輕量化的趨勢。

汽車輕量化材料包括高強度鋼、輕質合金及高分子復合材料，在整個汽車制造中占比10%~15%。其中，由于密度低、性能優異、加工簡易及可回收，“以塑代鋼”的輕量化高分子復合材料得到業界高度重視，已成為汽車零部件行業升級的重要方向。輕量化材料每替代金屬材料10%，車輛可整體減重5%，縮短慣性帶來的制動距離，提高車輛的駕駛安全性及操作性能、加速性能，減少車輛排放，展現了廣闊的應用前景。

本版專題介紹汽車輕量化材料的發展狀況及中國石化的貢獻，敬請關注。

新聞會客廳

嘉賓：集團公司石油化工領域首席專家 梁愛民

單位：北京化工研究院

問：汽車行業為什么要使用輕量化材料？

答：截至今年6月底，全國機動車保有量達4.26億輛，其中燃油車3.28億輛、新能源汽車1620萬輛，年耗油達2.5億噸。

汽車能耗的30%來自輪胎滾動阻力、40%來自行駛時的空氣阻力。汽車整車質量每減少10%，可降低燃油消耗6%～8%，減少二氧化碳排放4.5%，制動距離縮短5%，轉向力減少6%。輪胎滾動阻力每降低20%~30%， 可節油5%~7%，每百公里二氧化碳排放量可減少400克。

由此可見，汽車輕量化是降低能耗、減少碳排放的重要方向。尤其對新能源汽車而言，輕量化不僅可以節約能源，而且可以在電池容量相同的條件下增加汽車的續航里程、延長電池壽命，需求更加迫切。

問：汽車輕量化材料的市場應用情況如何？

答：加大輕量化材料應用力度已成為汽車工業發展的必然趨勢。據統計，目前輕量化材料在整個汽車制造中的平均占比為10%~15%。

輕量化材料的應用受到多種因素影響，包括材料的性能、成本、可靠性、大規模生產能力及市場需求等。

高端汽車和電動汽車通常更多地采用輕量化材料。例如，在一些高端豪華汽車和超級跑車中，輕量化材料的占比可能超過30%，甚至更高。

在傳統汽車市場，輕量化材料的應用程度相對較低。

隨著技術不斷發展和成本持續降低，預計輕量化材料在汽車制造中的應用程度會逐漸增加。據預測，到2030年，輕量化材料的應用占比有望在20%~30%。

問：在汽車行業，有哪些輕量化材料已經得到應用？

答：包括金屬輕量化材料，如鋁合金、高強度鋼和鎂合金，以及非金屬輕量化材料，如碳纖維復合材料和玻璃纖維增強塑料等。

汽車材質塑料化是當今汽車制造的一大趨勢。車用改性塑料質量輕、強度高，只有普通鋼材重量的15%～20%，比木材更輕，對汽車輕量化有極大的促進作用。復合材料具有比強度和比模量高、密度小、質量輕、強度高、安全等級高等優點，是汽車輕量化的理想材料。汽車內飾件、外飾件、結構件和輪胎是輕量化材料應用的主要部件。

目前，汽車輕量化材料樹脂原料主要有PP（聚丙烯）、PE（聚乙烯）、PA（聚酰胺）、PU（聚氨酯）、ABS（丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物）、PC（聚碳酸酯）、PET（聚對苯二甲酸乙二醇酯）；復合材料主要有填充改性材料、發泡材料、纖維增強材料等。

纖維增強材料在“以塑代鋼”方面起到越來越重要的作用，主要有短纖維增強材料和長纖維增強材料（LFT）。LFT具有突出的力學性能，包括優良的剛性和韌性，低收縮、高尺寸穩定性和低翹曲性，極高缺口沖擊強度，與金屬相當的熱膨脹系數，優異的抗動態疲勞性能。未來汽車的車門、車頂、座椅部件、輪轂及汽車周邊結構件，都會更多地使用LFT。由于LFT可塑性強、強度高，未來甚至車身都會使用LFT。

常見的非金屬輕量化材料包括碳纖維復合材料、玻璃纖維增強塑料、聚合物復合材料、聚合物泡沫材料等，在汽車市場的應用將越來越廣泛。汽車制造商不斷探索和采用新的非金屬輕量化材料，以實現汽車的輕量化和性能提升。

當然，非金屬輕量化材料的應用仍面臨一些挑戰，如制造成本、可靠性和大規模生產等，需要進一步研究和發展。

問：有哪些國際知名公司研發生產輕量化材料？

答：汽車輕量化材料具有較高的技術門檻和附加值，目前主要由國外化工巨頭和國內少數改性企業生產。如國外的沙特基礎工業公司、塞拉尼斯、科思創、蘭蒂奇、安特普、佳施加德士、巴斯夫、歐文斯科寧、蒂森克虜伯、阿塞洛米塔爾、利安德巴賽爾、薩博、肯聯、3M等公司。國內樹脂供應商主要為中國石化、中國石油，復合材料改性企業主要為金發、聚隆、普利特、中廣核俊爾、聚賽龍、匯通、道恩等企業。

絕大部分知名車企都開展輕量化研究、利用輕量化材料。對新能源車企而言，電池能量密度短期內較難提升，最大化減重成為增加續航里程的必然選項。

問：輕量化材料國產化替代情況如何？

答：國內車用改性塑料行業起步較晚，盡管有超過3000家改性塑料生產企業，但年產能超過3000噸的只有70余家，過萬噸的寥寥無幾，大部分企業規模偏小，生產技術能力和質量保證能力欠缺，很難滿足高檔汽車的要求，高檔汽車專用塑料國產化程度低。

據統計，目前國內企業在車用改性塑料的市場占有率僅為30%~40%，進口替代空間巨大。

問：中國石化在輕量化材料方面有哪些貢獻？

答：中國石化依托在三大合成材料的產業和技術優勢，聚焦“以塑代鋼”，通過“產銷學研用”24家單位協同攻關，取得5項基礎理論研究成果，開發出涉及9種35個牌號的合成材料成套工業生產技術、6類復合材料制備技術，并建成了工業生產示范線，相關產品已在燕山石化、揚子石化、鎮海煉化、石家莊煉化、茂名石化、上海石化等14家企業進行生產，并在超50家汽車零部件及整車企業試產了前端框架、碳纖維輪轂、門內護板、輪胎氣密層等29種汽車制件。總體技術處于世界先進水平，部分處于世界領先水平。

通過改進生產工藝和提高材料性能，中國石化生產的聚丙烯材料具有較好的強度、韌性和耐腐蝕性能，可用于制造汽車的內飾件、儀表板和門板等，幫助汽車降低重量、提高燃油效率。

中國石化生產的橡膠材料具有輕量化、耐磨、抗老化等特性，可用于汽車輪胎、密封件等部件。

中國石化所屬企業通過技術創新、設備升級和質量控制等手段，不斷提升產品質量和性能，滿足汽車行業對高性能、高品質材料的需求。同時，這些企業也積極參與國內外的合作項目，推動汽車輕量化技術的研發和應用。

問：輕量化材料的發展趨勢是什么？

答：輕量化材料潛力巨大。汽車材料向輕量化、環保、舒適感知、智能化、安全五個方面發展。微發泡、低密度、長玻纖等技術為汽車材料輕量化提供了創新解決方案。此外，碳纖維復合材料、玻璃纖維增強二維材料、玄武巖纖維復合材料也是未來的發展方向。（潘亞男 整理）

鎮海煉化：環保型車用聚丙烯成為標桿產品

日前，鎮海煉化1號聚丙烯裝置排產320噸M60RHI產品。“相比原來的產品，這個牌號韌性要強一點，是為下游企業量身定制的。”鎮海煉化合成材料部技術員戴文威說。

M60RHI產品具有“三高兩低”特性，即高熔指、高剛性、高韌性及低氣味、低VOCs，這類產品又被稱為環保型聚丙烯，主要用于汽車改性料。該批產品將定向銷往下游某塑料企業，用來生產連續玻纖增強聚丙烯，可用于車門組合件、儀表骨架板、車身門板模塊、前端組件、座椅骨架、車頂板、蓄電池的托架及車胎架等。

環保型車用聚丙烯是鎮海煉化的拳頭產品，目前已生產M30、M50、M60、M100系列產品，M代表著熔指，熔指越高則原料流動性越強，不同熔指的環保型車用聚丙烯產品可用于汽車的不同部件。

2015年8月，鎮海煉化首次開發生產環保型車用聚丙烯M60RHC，此后項目研發團隊加強與國內知名改性塑料生產企業的技術交流，通過一系列攻關，不斷提升產品質量和排產量，根據不同客戶需求開發的M30、M50、M100等一系列牌號，大量應用于汽車改性料，尤其在低氣味方面居國內領先水平，成為市場標桿產品。2017年底，中國石化“十條龍”攻關項目——“環保型高剛高韌聚丙烯樹脂開發”順利通過鑒定。

今年，鎮海煉化專門成立創新創效攻關團隊，聚烯烴專家掛帥組織對環保型車用聚丙烯進行提質升級，解決了產品改性后沖擊性能衰減的問題，提高了剛韌平衡性，并進一步降低產品的氣味和VOCs。據統計，上半年該類汽車料已生產近2萬噸，全部發往下游客戶。（卞江岐）

燕山石化：穩步增產汽車輕量化合成材料

近年來，輕量、舒適、綠色、環保成為汽車工業發展的主要方向。在此背景下，燕山石化不斷擴大“以塑代鋼”汽車輕量化合成材料生產規模，今年產量已超兩萬噸。

燕山石化以市場需求為導向，充分發揮在高分子材料領域的產業、技術和人才優勢，持續優化產品的關鍵性能指標，以滿足市場對產品更高性能的要求。

燕山石化在氣相法聚丙烯生產裝置上利用氫調法成功開發出高流動共聚聚丙烯，系列產品具有良好的常、低溫抗沖擊性能，兼具較高剛性，廣泛應用于汽車保險杠和內飾件等零部件領域。與降解法生產的產品相比，該系列產品流動穩定性好，揮發性有機物（VOCs）含量低、氣味小，白度好且色度穩定，可較好地滿足駕駛室安全環保的要求。目前，該系列產品已通過歐盟RoHS認證、美國FDA檢測。

為滿足人們對汽車駕駛室高標準空氣質量的要求，燕山石化成功開發出高模量珠粒發泡聚丙烯專用料，VOCs含量較低，同時具有優異的綜合性能和較輕的質量，在汽車內飾件中的應用越來越多。目前已開發應用的內裝零部件有汽車內飾用墊塊、座椅系統、行李箱工具盒、方向盤、遮陽板、重型車臥鋪及臥鋪下工具箱等。

燕山石化開發的一系列汽車輕量化專用材料，既支持了車輛降油耗電耗、減少碳排放，也助力集團公司加快邁向世界一流企業。下一步，燕山石化將踐行綠色發展理念，在做大做強汽車輕量化專用料的基礎上，持續加強高端綠色產品的開發，全力打造高性能合成材料研發和生產基地，助力實現“雙碳”目標。（杜 洋 閆雨航）

茂名石化：多種專用料通過嚴苛性能測試

“我有一個夢想，有朝一日能買到一輛全部由茂名石化車用材料生產的小汽車。”茂名石化研究院車用聚烯烴產品研發工程師封水彬博士說，“近年來，我們圍繞汽車輕量化開展了多項研發，產品強度足、重量輕，足以讓汽車‘減脂增肌’，離實現夢想越來越近了。”

汽車保險杠是汽車表面積大、形狀復雜的薄壁結構部件。我國汽車安全標準要求所用材料具有優異的抗高、低溫沖擊韌性，剛性及良好的耐老化性能。茂名石化分別開發了高熔指高抗沖K7726H、K9930H保險杠專用料。

汽車燃油箱是事關安全的重要部件，產業門檻極高，之前，我國汽車燃油箱專用料全部靠進口。茂名石化開發了汽車燃油箱專用料HXB4505N，國內首家通過國家汽車質量檢測中心嚴格的質量檢測。該牌號產品已長期用于國內某些汽車品牌，去年更是實現出口。

目前，中國石化重大科技項目“綠色環保汽車輕量化材料技術開發與應用”已開始產業化實施，茂名石化作為主要參與單位之一，組織開展研發、加快量產速度，已有多個牌號產品受到市場青睞，用于輪胎、保險杠、油箱、儀表板、車門護板、發動機冷卻風管、蓄電池等汽車部件生產。

今年以來，茂名石化科研人員先后走訪調研了7家知名燃油箱加工和汽車主廠客戶，優化產品方案，指導客戶對產品進行嚴苛的性能測試，為茂名石化產品贏得良好口碑，擴大了產品銷路，上半年產銷量超過5100噸。

“車子越輕才能越省油，我們的目標就是在保證安全性的前提下，用塑料取代金屬，讓環境友好理念深植汽車行業。”茂名石化研究院院長梁勝彪說。（譚 捷）