随着汽车排放法规的日趋严厉及消费者对汽车节油性的要求越来越高，进一步提高汽车燃油效率已成为汽车制造商面临的首要问题之一。为此，在高温下具有优良耐化学性和耐油性的轻质纤维增强热塑性塑料在发动机罩下的部件中获得了越来越多的应用。

受“更长的保修期”和“政府新的燃油经济性指令”这两大趋势的推动，高性能/高温热塑性塑料在汽车行业中的用量正在增长。更长的保修期意味着专用于高温应用环境的热塑性塑料部件必须具有更长的使用寿命。随着燃油效率标准的提高，汽车行业通常可能期望将更小的、运行温度更高的发动机装入更轻且因此而更紧凑的发动机舱中。这一紧凑的空间意味着许多发动机罩下部件将更加靠近发动机。因此，当汽车制造商采用更轻的增强热塑性塑料取代金属制造部件时，需要采用效果显著的部件设计。过去，被用于发动机罩下多种应用的热塑性塑料部件已经证实了它们在~℃的上限高温环境下的热老化性能，而目前更新的动力系统和更新的应用通常要求部件能够在高于℃的高温下长期使用，甚至在℃的最高温度下使用。

因此，汽车OEMs正在寻求在温度提高的环境下能够确保耐化学性和耐油性的复合材料部件，供应商们则通过采用组合了设计、制造和材料创新的技术，而使部件性能达到了前所未有的水平。

聚酰胺或者尼龙（PA）混配料已成为发动机罩下复合材料对金属替代的“先锋”。生产此类材料的公司正在通过提高PA的高温极限而引领这一进程。

巴斯夫曾在年的K展中推出了新的玻璃纤维填充PA6/6高温树脂系列UltramidENDURE。作为该产品线中的第一款产品，UltramidENDURED3G7含有35%的玻璃纤维，被设计可在℃的高温下连续使用超过h，其临界最高使用温度可达℃。据说该材料尤其适用于发动机周边的部件，特别是用于涡轮增压发动机的进气系统。巴斯夫还积极推进高温树脂在北美汽车行业中的应用，并于年的Fakuma展会中推出了新级别的聚酰胺UltramidENDURED3G10。这种50%玻璃纤维填充的PA6/6几乎比UltramidENDURED3G7级别的刚性高50%，其目标应用主要针对中冷器端盖以及进气系统的其他部件。比较该公司已有的PA6/6树脂产品线中的热稳定级别材料，Ultramid是能够在~℃下连续使用的树脂级别，并可短时间暴露在℃的工作环境中。BehrAutomotive公司采用50%玻璃纤维填充级别的UltramidA3W2G10，生产出了首个商业化的用于1.8L涡轮增压柴油发动机上的中冷器端盖，该发动机被用于福特汽车公司的9款TransitConnect/TourneoConnect有篷货车上。

Bruss北美公司采用由巴斯夫提供的35%玻璃纤维增强Ultramid尼龙6/6，注塑成型了用于克莱斯勒款Pentastar发动机的凸轮轴罩盖

帝斯曼工程塑料于8年晚期向电子电气市场新推出了StanylForTii尼龙4/6树脂系列，之后又于年将该系列材料推向汽车市场。这种30%玻璃纤维填充的半脂肪族聚合物比同等填充级别的帝斯曼尼龙系列产品拥有更高的热变形温度（HDT），Stanyl尼龙4/6的热变形温度是℃，相比之下，其他的尼龙材料只有℃。StanylForTii热性能的改善，得益于向C4脂肪链中添加了一种芳基，以及采用了一种独特的玻璃纤维-填料组合填充物。该材料还拥有一个低线性热膨胀系数（CLTE），大约为3.5×10-5mm/mm/℃，相比之下，铝的线性热膨胀系数为2.0×10-5mm/mm/℃。当采用StanylForTii制成的部件与铝部件相连接时，这种尼龙4/6树脂较低的CLTE值提供了比其他传统尼龙材料制成的部件更好的表面密封特性。帝斯曼Stanyl产品经理JimConkey说，这种低CLTE是复合材料均匀膨胀的一种产物。“通常，当向热塑性塑料中加入玻璃纤维时，玻璃纤维的无规取向导致了各向异性的大量形成。”他说，在多数情况下，StanylForTii与铝之间微小的CLTE差异，可通过改变密封表面的几何形状以及使这些部件与采用硅树脂制成的一种动态密封元件相匹配而得到解决。在汽车应用中，帝斯曼的目标是实现该材料对金属的替代——用该材料生产的部件必须能够承受-40~℃的使用温度，并可在短时间内承受℃的极限高温。

目前，StanylForTii的每磅成本大约是铝价格的两倍。但帝斯曼表示，初期的部件再设计项目已经显示出壁厚能够比铸铝件减薄50%，并仍能满足刚性和强度要求。此外，注塑成型部件较大的设计灵活性以及此类部件比铝制部件更少的后加工需求，进一步缩小了成本间的差距。

帝斯曼Stanyl尼龙4/6系列产品已有超过25年的商业化历史，但最近该公司却发现，玻璃纤维填充级别的尼龙4/6材料在动力传动系统的耐磨损和摩擦应用中取代诸如PEEK之类的超高温热塑性塑料方面有上升的趋势，这些应用包括：推力轴承、衬套、链条导轨和正时链，这些部件的使用温度通常在~℃之间。Conkey介绍说，Stanyl4/6最强劲的增长表现在传动正时链和导轨链耐磨表面的制造领域，在此应用中，该聚合物材料的高结晶度（70%~80%）提供了出色的润滑和耐磨性。帝斯曼开发了一种自有的有限元分析（FEA）程序，可使客户输入正时链的摩擦载荷参数，并比较不同的替代材料对传动性能的影响情况。“基于严格的燃油经济性标准，甚至每加仑燃油多运行半英里都显得非常重要。”Conkey说。

年投入商业化应用的杜邦工程塑料的ZytelPLUS材料主要针对~℃的高温应用环境。该聚酰胺产品系列包含了为各种特殊应用而订制的多个级别的材料。这些采用杜邦专利的Shield技术被生产而出的树脂，采用了新的聚合物骨架、聚合物链改性材料以及各种添加剂，从而使其长期耐热老化性、耐发动机润滑油和耐水解性均高于传统的尼龙6和尼龙6/6。杜邦声称，该产品系列中的核心产品是35%玻璃纤维填充的ZytelPLUS尼龙95G35，它在℃的热老化试验箱中存放h后，其拉伸强度和冲击强度丝毫没有受损。

第一个采用该材料实现商业化应用的产品是用于通用汽车公司款CadillacSGM车型上的涡轮增压发动机的盖子，该部件必须满足℃的连续使用温度要求，最高使用温度则要达到℃。自此以后，该树脂已越来越多地被汽车OEMs用于生产暴露在高温环境下的部件。

最近的一个应用是由印度TataToyo公司制造的中冷器。该公司生产的3款中冷器被安装在印度一家重要汽车OEM制造的4款车型上。该部件采用的ZytelPLUS级别材料是35%玻璃纤维填充的PA6/6芳香族共聚物，其连续使用温度在~℃。杜邦全球发动机冷却技术开发经理StevenMok说，与其所替代的专用尼龙相比，该材料的性能更好，更易于加工且对成型后处理的需求更少，从而使部件的总体成本得以降低。

TataToya公司生产的3种不同的中冷器被安装到了印度一家重要汽车OEM生产的4款不同汽车上。这些中冷器采用了杜邦工程塑料的35%玻璃纤维填充级别的ZytelPLUS材料，满足了部件在℃高温下连续工作的要求

8年，戴姆勒股份公司成为首家在量产汽车上使用热塑性塑料制成的油底壳的汽车制造商。该组件由ZytelHSLRA4尼龙材料制成，并被用于戴姆勒的C级汽车上。最近，斯堪尼亚汽车公司成为第一家在商用货车上集成一种热塑性塑料油底壳的汽车制造商。该油底壳/机油箱组件被用在该公司的13L发动机上。这款于年春季被推出的发动机满足了欧6排放标准。该油底壳采用35%玻璃纤维增强ZytelHSLX材料制成，这是一种热稳定的具有润滑性的PA6/6，其上限使用温度为℃。该部件长mm，宽mm，深mm，在整个使用温度范围内可确保其尺寸的稳定性，其最高使用温度为℃,这是一种最高的设计标准。出色的尺寸稳定性对于在机油箱和发动机之间为保持持续的紧密封所要求的紧公差配合是非常必要的。位于该机油箱底部的加强肋起到了结构增强的作用，并有助于尺寸的稳定。这一重约6kg的组件要比以前的铝制件轻50%。杜邦全球油品部门高级开发经理FranzSpitznagel说，为一种在商用货车而非量产乘用轿车上使用的油底壳开发材料配方更具有挑战性，因为货车部件的使用寿命通常要达到轿车部件的10倍。

斯堪尼亚汽车公司是第一家将一种热塑性塑料的油底壳/机油箱组件集成到一个商用货车产品线上的汽车制造商。该部件由热稳定的35%玻璃纤维填充的Zytel尼龙制成，被安装在斯堪尼亚的13L欧6发动机上

延伸阅读（直接点击题目，即可阅读）

1.宝马创新中央控制台如何实现减重30%？

2.丰田汽车选用生物基散热器水箱的玄机何在？