新能源汽車輕量化勢在必行，改性塑料大有作為

一、改性塑料簡介

1、改性塑料的分類

改性塑料是指通過加入合適的改性劑，經(jīng)過共混、填充、增強(qiáng)、共聚、交聯(lián)等物理、化學(xué)方法對通用塑料和工程塑料進(jìn)行改性，以提高其韌性、強(qiáng)度、拉伸性、抗沖擊性、阻燃性等性能而得到的樹脂/塑料。

因此改性塑料產(chǎn)業(yè)鏈的上游是PE、PP、PVC 等合成樹脂，通過物理或者化學(xué)方法進(jìn)行改性得到改性塑料樹脂，再經(jīng)過擠出、注塑、壓延等工藝得到改性塑料制品，由于其性能優(yōu)異，改性塑料制品廣泛應(yīng)用于家電、汽車、建筑等行業(yè)。

改性塑料產(chǎn)業(yè)鏈

根據(jù)改性后的功能，改性塑料包括阻燃樹脂類、增強(qiáng)增韌樹脂類、塑料合金類、功能色母類等種類，各個種類按著不同的材質(zhì)又可以細(xì)分下去，并且由于各自的性能差異，應(yīng)用領(lǐng)域也各有不同。

改性塑料的分類

改性塑料分類及用途

2、改性技術(shù)

改性技術(shù)包括共混、填充、增強(qiáng)等物理方法和共聚、交聯(lián)等化學(xué)方法， 物理方法是目前最重要的改性方法，共混、填充等需要選用合適的改性劑、填料才能達(dá)到特定的改性目的。

（1）改性劑

改性劑或者也叫助劑可以分為加工助劑和功能助劑。

加工助劑是用于改善塑料的加工流變性以及成型性能的助劑，主要包括： 潤滑劑——改善基材的流動性；熱穩(wěn)定劑、抗氧化劑——改善基材的熱穩(wěn)定性；分散劑——改善基材的分散性；相容劑、偶聯(lián)劑——改善基材的兼容性； 架橋劑、增粘劑——改善基材的熔融強(qiáng)度。

功能助劑主要用于改善基材的物理、化學(xué)特性，包括：填充劑、晶核劑——改善基材的剛性、強(qiáng)度；抗沖改性劑——改善基材的沖擊性；阻燃劑— —改善基材的阻燃性，改性后的材料在受到火源攻擊時，能有效的阻止、延緩或終止火焰的傳播；安定劑——改善基材的耐候性；導(dǎo)電涂料填料、抗靜電劑——改善基材的導(dǎo)電性，抗靜電劑可減輕塑料在加工和使用過程中的靜電積累，降低材料表面電阻率；可塑劑——改善基材的軟硬度；發(fā)泡劑—— 改變基材的密度；色料——改變基材的透明性、顏色。

一些改性劑的用途

（2）改性方法

對樹脂進(jìn)行改性的方法可以分為物理方法和化學(xué)方法，包括填充、共混、增強(qiáng)、共聚、交聯(lián)等等，目前主流的改性技術(shù)是以填充、共混、增強(qiáng)等為主的物理改性技術(shù)。

填充是將礦物、改性劑等填充物與塑料共混，使塑料的收縮率、硬度、強(qiáng)度等性能得到改善；共混是摻入一種或多種其他樹脂、改性劑或礦物質(zhì)， 以改善原有性能；增強(qiáng)是將玻璃纖維等與塑料共混以增強(qiáng)塑料的機(jī)械強(qiáng)度。

改性技術(shù)

用于填充、共混、增強(qiáng)的改性配方一旦確定，對下游的生產(chǎn)設(shè)備的具體操作要求不高。這一技術(shù)特點(diǎn)決定了改性塑料生產(chǎn)的關(guān)鍵工序在于改性配方的設(shè)計(jì)，從目前的情況來看，通用型大品種改性塑料的原始配方基本處于市場公開的狀態(tài)，而高性能專業(yè)型改性塑料的配方則掌握在各細(xì)分領(lǐng)域內(nèi)的領(lǐng)先企業(yè)手中。

3、應(yīng)用領(lǐng)域

改性塑料在阻燃性、強(qiáng)度、抗沖擊性、韌性等方面的性能都優(yōu)于通用塑料，下游應(yīng)用領(lǐng)域廣泛，主要應(yīng)用于家電、汽車、建筑、辦公設(shè)備、機(jī)械等領(lǐng)域，其中家電、汽車是其最大的兩個應(yīng)用領(lǐng)域，2015 年國內(nèi)改性塑料消費(fèi)量已經(jīng)接近1000 萬噸，隨著科技進(jìn)步和產(chǎn)業(yè)升級其下游應(yīng)用還在不斷拓展。

國內(nèi)改性塑料需求量增速

2014年國內(nèi)改性塑料消費(fèi)結(jié)構(gòu)

（1）家電領(lǐng)域改性塑料

家電是目前改性塑料應(yīng)用最大的領(lǐng)域，據(jù)估計(jì)國內(nèi)總需求已經(jīng)超過400 萬噸/年，但增速已經(jīng)放緩至5%以下。在家電領(lǐng)域，改性塑料用量較大的是電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)等，近年來電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)的產(chǎn)量增速都下滑到了個位數(shù)，按著一臺電冰箱使用5kg 改性塑料、一臺洗衣機(jī)使用5kg 改性塑料、一臺空調(diào)使用5kg 改性塑料、一臺電視機(jī)使用4kg 改性塑料來粗略計(jì)算，2016 年國內(nèi)這四種家電需求的改性塑料合計(jì)達(dá)到234 萬噸，它們在整個家電需求的改性塑料中占比為53%左右（《改性塑料華南區(qū)域市場研究》），因此2016 年國內(nèi)家電用改性塑料需求為442 萬噸左右， 但是由于電冰箱、洗衣機(jī)、空調(diào)、電視機(jī)近年來產(chǎn)量同比增速都基本在5% 以下，導(dǎo)致家電領(lǐng)域的改性塑料需求同比增速已經(jīng)連續(xù)3 年在5%以下。

2016年國內(nèi)家電領(lǐng)域改性塑料需求量測算

（2）汽車領(lǐng)域改性塑料

汽車行業(yè)已經(jīng)成為改性塑料需求增速最快的領(lǐng)域。據(jù)市場咨詢機(jī)構(gòu)Marketsand Markets 預(yù)計(jì)，2018 年全球車用塑料市值有望由2012 年的216.16 億美元增至461.12 億美元，消費(fèi)量預(yù)計(jì)將由2012 年的710 萬噸增至2018 年的1130萬噸，2013～2018 年期間需求復(fù)合年增長率將達(dá)13.4% （中國知網(wǎng)：《2018 年全球車用塑料市值將突破460 億美元》、《2018 年全球車用塑料需求將達(dá)1130 萬t》）。這主要?dú)w因于：一是全球汽車產(chǎn)量增速穩(wěn)定；二是汽車輕量化使得單車改性塑料用量增大。

國內(nèi)車用改性塑料增長速度遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球平均。國內(nèi)汽車產(chǎn)量增速在過去多年中都遠(yuǎn)遠(yuǎn)高于全球汽車產(chǎn)量增速，國內(nèi)單車塑料用量要遠(yuǎn)遠(yuǎn)低于歐美等發(fā)達(dá)國家，發(fā)展空間巨大，特別是中國已經(jīng)是全球最大的新能源汽車市場， 新能源汽車更加需要輕量化技術(shù)的支持，因此國內(nèi)車用改性塑料需求增速將高于全球平均水平，成為改性塑料下游增長最快的領(lǐng)域，據(jù)亞化咨詢預(yù)計(jì)， 未來5 年內(nèi)國內(nèi)汽車改性塑料行業(yè)年復(fù)合增長率將超過26%。

二、汽車輕量化拉與車用改性塑料需求

汽車輕量化是未來汽車行業(yè)發(fā)展方向，特別是對于新能源汽車而言，重量的減輕直接意味著續(xù)航里程的增加。有研究顯示，燃油汽車整車重量減輕10%，燃油效率可提高6~8%，重量每減少100kg，汽車百公里油耗可降低0.3~0.6L，百公里CO2排放量可減少約5g（《汽車輕量化設(shè)計(jì)的技術(shù)路線分析》）；對純電動汽車而言，整車重量降低10kg，續(xù)駛里程可以增加2.5km （《汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及主要途徑分析》）。

1、汽車輕量化技術(shù)  

汽車輕量化作為一個系統(tǒng)化的工程，并不是簡單地針對某個零件的單獨(dú)減重，局部重量的變化在很大程度上會影響汽車的其他部位，因此汽車輕量化是指在汽車制造過程中集設(shè)計(jì)、制造、材料技術(shù)等一起的系統(tǒng)性工程。

在對汽車進(jìn)行輕量化設(shè)計(jì)時，需要結(jié)合考慮三個方面的因素：車身結(jié)構(gòu)安全、剛度分析、輕量化系數(shù)。（《汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及主要途徑分析》）

（1）車身結(jié)構(gòu)安全

汽車車身和內(nèi)外飾輕量化的前提是汽車安全性、車身剛度、疲勞耐久性、操控穩(wěn)定性和振動舒適性等滿足要求。車身結(jié)構(gòu)安全的目的在于保護(hù)車內(nèi)乘員的安全，屬于汽車的被動安全范疇，車身結(jié)構(gòu)的安全性能將直接影響到汽車是否能滿足正面碰撞、側(cè)面碰撞、后面碰撞、翻滾和低速碰撞等這些被動安全要求。

目前各國汽車被動安全法規(guī)有：歐洲法規(guī)體系(ECE/EEC)和美國聯(lián)邦機(jī)動車法規(guī)體系(FMVSS)。我國強(qiáng)制性汽車被動安全標(biāo)準(zhǔn)(GB)主要是參考?xì)W洲法規(guī)體系。

（2）剛度分析

車身整體剛度指的是車身受到外界施加的載荷和在施加載荷之后白車身產(chǎn)生的變形量之間的關(guān)系。車身剛度反映了如何在滿足車身裝配和使用要求的前提下來控制車身結(jié)構(gòu)各個部位的變形量，所以如果車身剛度設(shè)計(jì)不合理，就會造成車身振動頻率的降低，從而導(dǎo)致整車的乘坐舒適性、使用壽命和碰撞安全性、NVH 性能等達(dá)不到設(shè)計(jì)的要求?，F(xiàn)代車身的設(shè)計(jì)都是盡可能降低車身質(zhì)量的前提下，最大程度的提高汽車車身剛度。

（3）輕量化系數(shù)

車身輕量化系數(shù)L（Light Weight Index）是目前被汽車行業(yè)接受度較大的一個評價車型輕量化的指標(biāo)。輕量化系數(shù)L 值越小，表示車身輕量化做得越好。車身輕量化系數(shù)的計(jì)算公式如圖11 所示，其中L為輕量化系數(shù)、CT為帶有擋風(fēng)玻璃的車身靜態(tài)扭轉(zhuǎn)剛度、m 為不帶四門兩蓋的白車身骨架質(zhì)量、A 為車身四輪間投影面積。

由輕量化系數(shù)L 的計(jì)算公式可以知道，要減小車身輕量化系數(shù)，可以通過提高剛度或降低白車身的質(zhì)量來實(shí)現(xiàn)。目前汽車輕量化技術(shù)主要分為3 個方面：結(jié)構(gòu)優(yōu)化設(shè)計(jì)、輕量化材料應(yīng)用和采用先進(jìn)制造工藝。其中，采用輕量化的替代性材料是業(yè)內(nèi)普遍認(rèn)同且前景最為可觀的輕量化技術(shù)。目前采用的輕量化材料主要有高強(qiáng)度鋼、鋁鎂合金、改性塑料和復(fù)合材料。

低強(qiáng)度鋼材指的是強(qiáng)度小于201MPa 的鋼材，而高強(qiáng)度鋼材主要指的是強(qiáng)度在201MPa－550MPa 之間的鋼材，超強(qiáng)度鋼材指的是強(qiáng)度大于550MPa 的鋼材。在汽車制造工作中，鋼材料是使用較多的材料，也是汽車結(jié)構(gòu)主要構(gòu)成部分，在強(qiáng)度相同的情況下，采用高強(qiáng)度鋼材能夠有效的減輕汽車制造所使用鋼板的厚度，能夠從根本上減輕汽車自身的重量，這樣可以有效減小輕量化系數(shù)L。

相對于鋼而言，鋁合金的比重僅為其30%為2.68g/cm3。當(dāng)彎曲剛度相等時，減重潛能為49%；當(dāng)彎曲強(qiáng)度相等時，其減重潛力為38%。當(dāng)前其主要的應(yīng)用形式有以下幾種：汽車懸架支架、車輪等結(jié)構(gòu)件所用的鋁合金鍛件；車身殼體、發(fā)動機(jī)缸蓋等模具鑄造件；車身結(jié)構(gòu)等鋁合金基拉拉伸件； 車廂、覆蓋件、蓋板等軋制板材；殼體、強(qiáng)度較高的小型鑄造件。

鎂的比重比鋁合金的比重更小，僅為鋼的1/4為1.74g/cm3，其輕量化應(yīng)用潛力巨大。當(dāng)前汽車零件制造對于鎂合金的使用已經(jīng)非常廣泛，儀表盤骨架、座椅骨架等60 余種零件都是由鎂合金制造而成。

改性塑料和復(fù)合材料相比金屬材料具有更低的密度和更高的比強(qiáng)度，目前常見的改性塑料和復(fù)合材料主要有改性PP、改性PVC、改性PE、纖維復(fù)合材料、金屬基復(fù)合材料、熱塑性樹脂復(fù)合材料等。改性塑料早期主要應(yīng)用于汽車的內(nèi)外裝飾，隨著纖維增強(qiáng)塑料的應(yīng)用，如今已經(jīng)應(yīng)用到了汽車的結(jié)構(gòu)件上，特別是碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展，使得基于改性塑料和復(fù)合材料的汽車輕量化整體解決方案成為可能。

2、新能源汽車的輕量化新要求  

近年來新能源汽車發(fā)展迅速，據(jù)高工鋰電（GGII）統(tǒng)計(jì)2016年全球新能源乘用車的銷量達(dá)到了72.6萬輛，并且包括荷蘭、德國、法國和英國等在內(nèi)的多個國家都給出了禁售燃油汽車的時間表，新能源汽車的發(fā)展已經(jīng)勢不可擋，從目前的技術(shù)來看，未來幾年電動汽車將是新能源汽車的主要形式。

禁售燃油汽車時間表

電動汽車的充電時間長而續(xù)航里程又不及燃油車一直是其被人詬病的短板。充電時間的長短由鋰離子電池的充放電原理所決定，在不改變電池充放電原理的前提下改善空間有限，但提高續(xù)航里程卻是可以努力的方向，比較簡單的方法是通過搭載更多的電池來提高續(xù)航里程，但更多的電池不僅意味著充電時間更長，也意味著汽車的重量會更重，做功效率會更低，也就是消耗1Kwh電量汽車行駛的距離會減少，比如一輛搭載20kwh 電量的汽車重量是1.5t，它的效率是10km/kwh，續(xù)航里程為200km，而一輛搭載50kwh電量的汽車其重量在2t以上，它的效率為6-7km/kwh，雖然續(xù)航里程提升到了300-350km，但效率在降低。如果要在搭載電量不變的前提下提高續(xù)航里程，就必須要通過提高效率來實(shí)現(xiàn)。

要使每消耗1Kwh電量電動汽車行駛更遠(yuǎn)的距離，最主要的方法就是減輕汽車的重量，有研究表明純電動汽車整車重量降低10kg，續(xù)駛里程可以增加2.5km（《汽車輕量化技術(shù)的應(yīng)用現(xiàn)狀及主要途徑分析》），如果通過輕量化技術(shù)能將重要減輕500kg，在搭載同樣電量的情況下，續(xù)航里程將可以提升125km，因此電動汽車對輕量化技術(shù)的渴望是非常迫切的。

*電動汽車輕量化技術(shù)

電動汽車與燃油汽車最大的不同在于電動汽車很大一部分重量來源于電池，而電池的重量除非找到了能量密度更高的材料或者改變現(xiàn)在的鋰離子電池體系，否則很難降下來，因此減輕車身、內(nèi)飾、底盤等的重量是其輕量化比較可行的方案。

某純電動汽車各部分重量（kg）

內(nèi)飾重量的減輕可以通過多運(yùn)用改性塑料來達(dá)到，車身和底盤重量的減輕除了上面所說的利用高強(qiáng)度鋼、鋁鎂合金外，有研究者甚至提出了全塑車身的概念，提出了集成化超輕新能源汽車的概念，超輕新能源汽車主要由驅(qū)動電池單元、行駛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向系統(tǒng)、鋁制車身框架、復(fù)合材料車身、塑化地板等組成，車身整備質(zhì)量能降低到850kg（包括電池），其全塑車身設(shè)計(jì)是新能源汽車輕量化設(shè)計(jì)的重要組成部分，與傳統(tǒng)的汽車車身設(shè)計(jì)相比，全塑車身的設(shè)計(jì)是一個一體化、模塊化、整體式的設(shè)計(jì)思路，同時實(shí)現(xiàn)功能與零部件的高度集成，從而減少零部件的數(shù)量，降低生產(chǎn)成本（《新能源汽車輕量化的關(guān)鍵技術(shù)》）。

3、車用改性塑料

改性塑料在汽車工業(yè)的作用和地位越來越明顯，目前聚丙烯（PP）、丙烯腈—丁二烯—苯乙烯共聚物（ABS）、聚酰胺（PA）、聚碳酸酯（PC）、聚甲醛（POM）、聚對苯二甲酸丁二醇酯（PBT）、加強(qiáng)型聚氨酯（PRT）和聚氯乙烯（PVC）等塑料都在汽車上得到了廣泛的應(yīng)用。在所有的車用塑料中，聚丙烯所占份額最高達(dá)37%，其次是聚氨酯，占比17.3%，ABS樹脂占12.3%，復(fù)合材料占11.5%，高密度聚乙烯占10.8%，聚碳酸酯占6.8%，聚甲基丙烯酸甲酯占4.4%。

車用改性塑料主要品種

改性塑料在汽車部位上的應(yīng)用涵蓋內(nèi)外飾件、功能和結(jié)構(gòu)件，隨著纖維增強(qiáng)技術(shù)的發(fā)展，特別是碳纖維復(fù)合材料的發(fā)展，甚至車身、底盤等都可以完全用改性塑料和復(fù)合材料制造。

（1）改性塑料在汽車內(nèi)外飾件上的應(yīng)用

*儀表板

目前儀表板主要有硬質(zhì)儀表板和軟質(zhì)儀表板兩種形式，軟質(zhì)儀表板一般被比較高檔的汽車采用，而大客車、貨車等車型則基本采用硬質(zhì)儀表板。儀表板一般用改性PP材料制作，改性PP中主要是以橡膠類的增韌劑和無機(jī)填充材料為主；儀表板表皮材料以PVC/ABS為主，PVC在耐沖擊和耐熱性上比較弱，ABS機(jī)械性能和成型加工能力比較好，并且與PVC能夠進(jìn)行結(jié)合，將兩者進(jìn)行組合可以形成互補(bǔ)。

*門內(nèi)板

目前比較常用的制造門內(nèi)板的改性塑料是ABS、PP，用它們制作成骨架，并且表面帶有一層緩沖層，緩沖層采用PP發(fā)泡、TPU、針織滌綸等。在通用、雪佛蘭的一些車型中，骨架、面板都采用玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯片狀模塑料（SMC）材料，在有的汽車中也會采用天然纖維和PP熱壓制作而成，這種手段能夠有效減輕車門的重量，降低成本，隔音性能得到明顯提高。

*車身覆蓋件與底盤

改性塑料制作車身覆蓋件，與金屬覆蓋件相比，車身更加光滑、尺寸更加精確，并且質(zhì)量、噪聲、振動等條件上可以更加優(yōu)化，所以改性塑料在車頂蓋、發(fā)動機(jī)罩、行李艙蓋等方面得到廣泛應(yīng)用。福特公司利用SMC制作前方護(hù)板、頂蓋版、發(fā)動機(jī)罩；戴勒姆克萊斯勒公司的新型smart車型中，采用了XenoyPC/PBT制作車體面板。

在汽車底盤中，由于需要承受的負(fù)荷較大，因此塑料化存在較大的難題。目前主要是在傳動懸掛系統(tǒng)、轉(zhuǎn)向制動系統(tǒng)的耐磨運(yùn)動件方面應(yīng)用改性塑料，例如改性PBT、改性POM等材料。

（2）改性塑料在功能件、結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用

*保險杠

汽車保險杠是使用改性材料的主要部件之一，目前市場上大部分的保險杠都是采用塑料制品制作而成，保險杠的面板是PP、PC/ABS、PC/PBT等材料，骨架是木材或者金屬等材料，中間部分是PP發(fā)泡材料等。這類材料從環(huán)保角度看不利于回收，經(jīng)過不斷創(chuàng)新在制作保險杠面板時可以采用TPO、骨架可以用玻纖增強(qiáng)PP材料、中間部分可以使用發(fā)泡PP，使用相同屬性的材質(zhì)制作保險杠，在進(jìn)行回收前只要進(jìn)行清潔和干燥處理就可以。

*燃油箱

在制作燃油箱方面，改性塑料也發(fā)揮著重要的作用，可以根據(jù)一定比例混合樹脂、粘合劑、PA等材料，然后吹塑成型。此外，還可以利用超高分子量高密度聚乙烯、共聚PA、EVOH樹脂等材料制作燃料箱。

*發(fā)動機(jī)進(jìn)氣岐管

汽車中的進(jìn)氣岐管在制作上存在一定難度，主要是因?yàn)檫M(jìn)氣歧管的形狀比較復(fù)雜，目前改性塑料在發(fā)動機(jī)進(jìn)氣岐管的制造上大多是使用AIM工藝進(jìn)行制作，在克萊斯勒、凱迪拉克的一些型號的發(fā)動機(jī)中，進(jìn)氣歧管就應(yīng)用了玻纖增強(qiáng)PA。

汽車發(fā)動機(jī)中在運(yùn)行中溫度會不斷升高，所以發(fā)動機(jī)周邊的零部件必須在承受220攝氏度高溫的同時還能保持超高的強(qiáng)度，如果是在比較寒冷的天氣下還要有承受低溫的性能，因此一般采用PA66材料來確保塑料化零件的性能。

*離合器執(zhí)行系統(tǒng)

離合器因?yàn)榻?jīng)常在高溫環(huán)境下工作并且又受到壓力潤滑油劑的影響，傳統(tǒng)制造工藝中使用金屬材料，但是在不斷的試驗(yàn)中，改性塑料制作離合器執(zhí)行系統(tǒng)優(yōu)勢更加明顯，在制造離合器執(zhí)行系統(tǒng)時利用50％長纖維增強(qiáng)黑色尼龍LFRT原材料，穩(wěn)定性更高，并且節(jié)約成本。

（3）纖維增強(qiáng)塑料在汽車中的應(yīng)用

纖維增強(qiáng)塑料是樹脂和增強(qiáng)纖維復(fù)合而成的材料，汽車工業(yè)主要使用玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料，它具有密度小、易成型、設(shè)計(jì)靈活美觀、耐腐蝕、耐沖擊、抗振、隔熱隔電、易于涂裝、強(qiáng)度高、成本低的特點(diǎn)。

目前玻璃纖維增強(qiáng)不飽和聚酯片狀模塑料（SMC）制造的前翼子板、發(fā)動機(jī)罩、尾板等在汽車車身上已普遍應(yīng)用；以玻璃纖維（氈）為增強(qiáng)材料的玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（GMT）已在座椅骨架、保險杠、電池托架、儀表板、地板、護(hù)板、發(fā)動機(jī)罩蓋、腳踏板、后背門等部件上得到初步運(yùn)用。

（4）碳纖維復(fù)合材料在汽車中的應(yīng)用

碳纖維(CarbonFiber)是一種纖維狀的碳材料，其直徑一般在幾個微米，含碳量通常在90%以上。碳纖維具有相當(dāng)優(yōu)異的物理性能，其關(guān)鍵力學(xué)指標(biāo)是拉伸強(qiáng)度、拉伸模量，拉伸強(qiáng)度是指材料在拉伸斷裂前可承受的最大應(yīng)力，拉伸模量是指材料拉伸時受到的應(yīng)力與形變的比值，模量值越高，表示碳纖維的剛度越好，理論上碳纖維的拉伸強(qiáng)度可以達(dá)到180GPa，拉伸模量更是在1000GPa左右。除了有優(yōu)異的物理性能外，碳纖維還具有優(yōu)異的化學(xué)性能，比如耐腐蝕、耐高溫、導(dǎo)電和導(dǎo)熱性能良好等，因此碳纖維與各種基體材料經(jīng)過復(fù)合工藝后制成的碳纖維復(fù)合材料最先在航空航天和軍事領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

碳纖維復(fù)合材料相對于金屬材料不僅力學(xué)指標(biāo)優(yōu)異許多，而且密度要小很多，有利于減輕制品的重量，這在航空航天等對重量異常敏感的領(lǐng)域非常重要。近年來隨著碳纖維復(fù)合材料成型技術(shù)的發(fā)展和成本的降低，在汽車輕量化上的應(yīng)用越來越多，甚至可以用來制作汽車車身，它的出現(xiàn)使得基于改性塑料和復(fù)合材料的整車輕量化解決方案的實(shí)現(xiàn)成為可能。在2016年北京國際車展上，康得新就展出了一款純碳纖維復(fù)合材料超級跑車Roadster，該車采用碳纖維混合結(jié)構(gòu)底盤，由于大量采用塑料和碳纖維復(fù)合材料，整車重量只有920Kg。

碳纖維復(fù)合材料與其他材料的物理性能對比

（5）汽車輕量化解決方案

綜上所述，隨著纖維增強(qiáng)塑料技術(shù)的發(fā)展，特別是碳纖維復(fù)合材料技術(shù)的發(fā)展，基于改性塑料和復(fù)合材料的汽車整體輕量化解決方案成為可能。目前的主要障礙是碳纖維價格還過高，用于汽車工業(yè)的大絲束碳纖維目前價格在15美元/公斤以上，只有當(dāng)價格降到10美元/公斤或以下時，售價30萬人民幣左右的中級車才可能大規(guī)模使用。

4、車用改性塑料市場分析

（1）全球車用改性塑料市場

目前改性塑料使用量最高的是德系車單車，其改性塑料的使用率達(dá)到了22%為300-360千克，歐美國家的平均水平也達(dá)到了16%為210-260千克，我國乘用車單車的改性塑料使用率只有8%為100-130千克（《汽車輕量化材料及制造工藝研究淺析》）。

2016年歐美共生產(chǎn)了2186萬輛乘用車，而中國生產(chǎn)了乘用車2424萬輛，由此計(jì)算的全球乘用車單車改性塑料加權(quán)平均用量為152-191千克，取中間值為171千克。2016年全球乘用車產(chǎn)量為7210萬輛，需要的改性塑料為1233萬噸，按著單價1.8萬/噸來計(jì)算，2016年全球車用改性塑料市場空間為2219億人民幣。

根據(jù)LMCAutomotive咨詢機(jī)構(gòu)的預(yù)測到2020年全球乘用車產(chǎn)量將達(dá)到8148萬輛左右，以及考慮汽車輕量化趨勢下單車消耗改性塑料量的增加，假設(shè)到2020年全球單車改性塑料用量增加至200千克，這一市場空間將接近3000億人民幣，2017-2020年年平均增速為7%左右。全球車用改性塑料市場的主要參與者都是大型化工企業(yè)，比如巴斯夫、普立萬（PolyOne）、陶氏杜邦、科思創(chuàng)（Covestro）等。

（2）中國車用改性塑料市場

根據(jù)中國塑料加工工業(yè)協(xié)會的統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示，2004-2015年，我國塑料總產(chǎn)量從1791萬噸上升到了7717.2萬噸，然而與歐美國家相比我國的塑鋼比僅為30∶70，不及世界平均的50∶50，更遠(yuǎn)不及發(fā)達(dá)國家如美國的70:30和德國的63∶37，發(fā)展空間仍然巨大。與此同時，我國塑料的改性化率也在逐年提高，2004年我國塑料改性化率僅為8%，到2015年我國塑料改性化率已經(jīng)大幅上升到了19%，2016年也基本維持在19%。

目前中國有上千家企業(yè)從事改性塑料生產(chǎn)的企業(yè)，但規(guī)模以上企業(yè)(產(chǎn)能超過3000噸)只有70余家，從產(chǎn)能上看，國內(nèi)企業(yè)占據(jù)73%左右，國外或合資企業(yè)占比約為27%，但從市場占有率情況來看，國內(nèi)企業(yè)市場占有率僅為30%，而國外企業(yè)市場占有率高達(dá)70%。目前已經(jīng)在國內(nèi)設(shè)立改性塑料生產(chǎn)基地的國外大企業(yè)有SABIC公司、杜邦公司、SOLVAY公司、陶氏公司、德國BASF公司、LANXESS、BAYER、Celanese公司、日本旭化成公司、寶理塑料公司，韓國三星公司、LG公司、錦湖公司，荷蘭DSM公司等。

進(jìn)一步具體到車用改性塑料領(lǐng)域，按著2016年國內(nèi)乘用車產(chǎn)量2424萬輛以及單車改性塑料用量115千克來計(jì)算，國內(nèi)車用改性塑料需求量為278萬噸，市場空間在400億以上（按著每噸1.5萬元計(jì)算）。但是相比全球40%的改性塑料用于汽車行業(yè)，中國僅10%左右，此外國內(nèi)乘用車增速遠(yuǎn)大于全球乘用車增速，根據(jù)蓋世汽車研究院的預(yù)測，到2020年中國乘用車生產(chǎn)量將達(dá)到2865萬輛（2017年增速6.95%、2018年增速5.15%、2019年增速3.01%、2020年增速4.75%）左右，國內(nèi)車用改性塑料發(fā)展?jié)摿薮蟆?/p>

另一方面，2016年10月中國汽車工程學(xué)會發(fā)布的《節(jié)能與新能源汽車技術(shù)路線圖》指出，到2020年、2025年、2030年，整車質(zhì)量需比2015年分別減重10%、20%、35%。此外中國也是全球最大的新能源汽車市場，2016年新能源乘用車銷量占到全球的43.7%，未來幾年將以每年40%左右的速度增長，到2020年產(chǎn)量將達(dá)到200萬輛，新能源汽車對輕量化技術(shù)的依賴更大，因此國內(nèi)單車改性塑料用量將會出現(xiàn)大幅增長。

保守測算即使到2020年國內(nèi)乘用車單車改性塑料用量只達(dá)到150kg，市場空間也將接近650億人民幣，2017-2020年的年平均增速將達(dá)到11%左右；如果到2020年單車用量達(dá)到現(xiàn)在全球平均值170kg，市場空間將超過700億元，2017-2020年的年平均增速將達(dá)到15%左右；如果到2020年單車用量追上全球平均值200kg，市場空間將超過850億元，2017-2020年的年平均增速將接近20%。

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