塑料燃油箱在汽车上的应用及发展

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1、塑料燃油箱在汽车上的应用及发展随着汽车工业的快速发展和汽车环保要求的提高，燃油箱作为汽车部件中重要的安全件和法规件，对其进行结构优化和性能提高成为各大汽车随着汽车工业的快速发展和汽车环保要求的提高，燃油箱作为汽车部件中重要的安全件和法规件，对其进行结构优化和性能提高成为各大汽车制造商竞相探讨和解决的问题。早先的汽车燃油箱大多以金属材料如ST12／ST14冷轧钢板制造，其特点是体积较大，价格便宜，成型容易，模具成本相对较低，一般卡车上多数仍然使用这种大容量、刚度和强度较好的金属油箱。但随着欧IV、欧V排放指标的提高，加上共轨系统对燃油系统材料提出了新的要求(由于铜元素会加速

2、柴油的老化，锌、铅、锡等元素会被燃油中的酸性物质所腐蚀，燃油系统应避免含有铜、锌、铅、锡等成分)，由此诞生了铝合金油箱。铝合金材料如3303、5052的铝镁合金以其质量轻、强度高、耐腐蚀、外观美观等优点，代替钢铁材料进入汽车零部件已成为一种趋势，但铝合金油箱成本较高，焊接难度较大，受撞击时容易变形，这些特点都使得铝合金油箱的普及和发展受到了一定的限制。相比之下，塑料燃油箱以其更好的安全性、更强的耐腐蚀性和更长的使用寿命脱颖而出。笔者现就塑料燃油箱的发展、主要生产方法、阻隔性改善工艺、设计特点、成本驱动因素及发展前景作一介绍。1塑料燃油箱的发展汽车塑料燃油箱的发展起步于欧洲

3、，世界上第一只汽车塑料燃油箱是由德国Volkswagen汽车公司、BASF公司和Kautex公司于20世纪6O年代联合研究开发而成的，并在Porsche跑车上得到了成功应用Hj。全球市场上的主要前三大供应商Iner—gY、Kautex及TIWalbro占有全球75％以上的塑料油箱市场份额，处于世界塑料燃油箱的领导者地位。随着汽车市场竞争的加剧，成本压力增大，我国政府越来越重视国家自主创新能力的培育，经过二十几年的研究，塑料燃油箱在中国市场迅速发展并广泛应用。第一阵营的亚普(Yapp)、Kautex、八千代填补了国内塑料燃油箱的空白，成功地替代了进口，三家公司的产量已经约占

4、国内塑料燃油箱生产总量的70％。第二阵营的江苏泰顺塑光、安徽芜湖顺荣以自主品牌抢占了一定的市场份额。据奥尔威咨询统计，2007年我国塑料燃油箱国产化率已经达到64．43％，2008年有小幅上升，约为66％。随着塑料油箱价格逐步接近于金属油箱，这一比例还将扩大。表1列出塑料燃油箱市场中的主要中外制造商。2塑料燃油箱的主要生产方法及阻隔性改善工艺2．1主要生产方法目前，塑料燃油箱均采用聚乙烯(PE)作为原材料。由于PE的热塑性显著，所以塑料燃油箱的加工成型工艺通常有挤出吹塑成型、滚塑成型、注射成型、真空吸塑成型等多种形式，其中挤出吹塑成型和滚塑成型为两大主流工艺。(1)挤出吹

5、塑成型是将软化状态的高密度聚乙烯(HDPE)用挤出机挤出型坯后放入成型模内，用两半片模具将型坯夹紧，然后通入压缩空气，利用空气的压力使坯料沿模腔变形，经冷却脱模得成品燃油箱。其原材料分子量极高，力学强度优异，但设计和制造成本较高，多用于结构紧凑、批量大的乘用车领域。(2)滚塑成型是将低密度聚乙烯(LDPE)加入模具中，然后模具沿两垂直轴不断旋转并被加热，模内的坯料在重力和热能的作用下逐渐均匀地涂布、熔融粘附于模腔的整个表面上，待完全塑化达到要求厚度后，往模具夹套内注入冷水经冷却定型而成制品。这种制品壁厚相对均匀，易于安装金属类紧固镶件，模具简单，但材料难以符合汽车燃油箱对

6、性能的要求且成型周期较长，能耗大，多用于空间大、批量小的商用车领域。滚塑油箱在汽车上的应用2．2阻隔性改善工艺塑料燃油箱需具有较高的阻隔性。以吹塑成型为例，原始塑料燃油箱为HDPE单层结构，但由于HDPE具有一定的透气性，对各种溶剂的耐渗透性不强，构成燃料的烃分子可以扩散到HDPE分子间的间隙，逐渐渗透到外界而气化损失掉，即燃油渗漏，这必然对环境和安全都造成影响。因此，如何提高塑料燃油箱的阻隔性能成为整车排放达标的最有效、最重要的途径。目前，为满足环保要求，降低燃油渗透，在生产中通常采用以下3种工艺方法改善阻隔性。(1)在基体中添加阻隔性树脂，这是一种物理方法。该方法是将

7、PE与阻隔树脂[尼龙(PA)或(乙J烯／乙烯醇)共聚物(E／VOH)]共混改性使阻隔树脂在基体树脂中形成层状，这种阻隔功能聚合物合金材料由美国DuPont公司研制成功，因此该技术又称为DuPont的专利Selar@技术。如在HDPE中加7％的阻隔PA，可以使材料对燃油的渗透性比纯HDPE燃油箱减少97％。但这种方法在实际生产操作时，对挤出机螺杆混炼性能要求较高，制备工艺复杂，并且层状掺混塑料燃油箱的力学性能较低，阻渗性不太稳定。(2)对燃油箱进行氟化或硫化处理，在箱体表面上形成化学反应的燃油阻隔层，这是一种化学方法。例如在吹塑