一、全球汽車材料技術發展給塑料行業帶來發展機遇
1.輕量化與環保是當今汽車材料發展的主要方向
隨著汽車需求量的提升，汽車帶來的能源消耗日益增加。為了降低碳排放量和降低對化石能源的依賴，發達國家和發展中國家紛紛立法規定汽車排放標準。自2011 年以來，美國就大幅提高了對汽車燃油消耗的指標要求。在此背景下，為了降低油耗，汽車廠商紛紛采取措施減輕汽車質量，減少能源消耗。汽車輕量化是降低汽車 排放、提高燃油經濟性的最有效措施之一，目前已經成為全球發展的趨勢。根據資料顯示，汽車自身質量每減少10%，油耗可降低6%～8%。
2.汽車輕量化材料趨向多樣化設計方向
隨著新材料的發展，出于汽車輕量化和節能減排的考慮，汽車車身材料設計也呈現復雜多變的形勢。目前汽車車身用材中，鋼鐵材料仍占據主導地位，但其他材料在汽 車的應用比例也逐步發生變化。汽車車身外殼材料主要包括高/超高強度鋼板、輕金屬材料（鋁、鎂、鈦合金材料）、碳纖維材料、粉末冶金材料（泡沫鋁合金、鐵 基粉末燒結材料等）、車用塑料等。其中，高強度和超高強度鋼、鋁合金、鎂合金、塑料和復合材料所占比例增長較大；而鑄鐵和中、低強度鋼所占比例正逐步下 降。另外，越來越多中高檔汽車使用了鋁合金或塑料等輕量化材料。
3.工程塑料在汽車材料中的應用逐步加強
目前，汽車中工程塑料的使用量已成為衡量汽車制造業水平高低的一個重要標志。使用塑料及其復合材料可使汽車零部件質量降低約40%，也可降低汽車成本。根據 相關資料，在歐洲，車用塑料的質量占汽車自重的20%。德國每輛汽車平均使用塑料制品300kg，約占汽車總質量的22%。輕型汽車制造商日本大發工業公 司開發銷售的新型汽車除座椅外，內飾件全部采用塑料制造。而國產車的單車塑料平均使用量為78kg，塑料用量僅占汽車自重的5%～10%。根據科爾尼的分 析，預計到2020年，塑料占車輛平均質量的比例將達到18%，比2000 年增加4%(見圖1) 。不僅是傳統汽車，電動車用材料也逐步提高了工程塑料的使用率。電動汽車中電池等動力系統占汽車總質量的20%，遠遠超過傳統汽車引擎的質量比例。因此， 大幅使用塑料也可以降低電動汽車的車身質量。
注：由于四舍五入，某些百分比值相加可能不到100資料來源：科爾尼分析
圖1. 汽車總車重的百分比 （橫坐標：車重/kg；縱坐標：總車重的百分比/%）
由于工程塑料的獨特性能，其在汽車中的應用按照外觀、硬度、抗腐蝕性、質量以及成本等分類，共有約100多種不同類型和等級的塑料汽車零部件，包括內裝飾 件、外裝飾件、功能和結構件等。具體包括：尼龍制作的發動機及周邊部件，聚酯及其合金制作的保險杠、擋泥板、加速器、離合器踏板、車底板、面板，聚甲醛及 其合金制作的輸油管、動力閥，聚碳酸酯及其合金制作的汽車內裝件、防凍板、車門把手、車輪罩、尾燈罩、反光鏡外殼以及聚苯醚及其合金制作的汽車輪罩、發動 機罩、外板等。
二、全球車用工程塑料行業發展面臨的挑戰
1.替代產品的競爭壓力
在車用材料方面，盡管工程塑料性能優異，在某些溫度、潤滑度等要求較高的環境下很難被替代。但由于成本壓力和新材料多樣性的選擇，仍有可能被特殊鋼、新型合 金、碳纖維材料等材料替代。在成本方面來看，鋼材仍是車身主要用材料，其價格便宜，且隨著技術和工藝的創新，高品質鋼材的性能得到改善，質量得到減輕。另 外，具有高強、高韌及高循環利用性能的新型輕合金材料，尤其是鋁合金、鎂合金等的發展也豐富了車用材料的選擇。
2.石油價格波動的影響
車用工程塑料行業對能源及石化原材料的依賴度很高，主要是因為塑料的制作原材料主要源于石化行業，包括石油、焦炭、天然氣等。因此，石油和原材料價格的波動 會給工程塑料行業帶來較大影響。目前，由于全球供給充足且需求增速放緩，國際油價持續下跌，而前2年，隨著供需矛盾的深化，布倫特油價全年上漲 3.47%。石油價格的劇烈波動給國際塑料行業價格帶來巨大影響。
3.車用塑料的循環環保性
目前，車用塑料產品的環保型面臨較大挑戰。消費者已開始關注車用內飾材料的異味問題，有無異常味道已經成為汽車購買的參考標準之一。國際汽車廠商嚴格規定了 汽車內飾件的氣味、揮發性氣體的測試標準。另外，較低的可循環利用率也是車用塑料產品發展的一個重要挑戰。很多不同類型和級別的塑料難以循環利用，因此在 這一方面鋼材更勝一籌。有數據表明使用后廢棄的塑料是消費總量的60%～70% 。塑料廢棄物是垃圾中最難以無害化處理的組分，會造成不小的環境隱患。全球目前都很重視塑料的循環回收。
三、解決車用塑料循環利用性的辦法
目前解決車用塑料循環利用性的問題，主要可采用生物來源和可循環的塑料材料。
生物來源塑料材料。生產生物塑料，主要是利用淀粉基（甘蔗）及玉米、土豆、甜菜和油聚合物（見圖2），以降低對石油的依賴性。但是，生物塑料在塑料總量中所占比例較低，只有不到1%。盡管其年增長率高達20%，但是仍屬于小范圍市場。這也就決定了汽車行業很少使用生物塑料制品。因此，考慮到生物塑料產量和市場需求，農業原材料和油價等因素，與傳統塑料相比，生物塑料仍不具備價格競爭力，最多滿足20%的塑料總需求。
來源：科爾尼分析 圖2 制造生物塑料的5個主要方法
可循環塑料材料。根據歐盟規定，到2015年，大部分汽車材料需實現循環使用。歐盟要求廢棄車輛的循環利用率達到95%，重達85%的材料需循環使用。這意味著車用材料中60%的塑料必須實現循環使用。雖然可循環塑料更為環保且成本較低，但性能較差、純度較低。因此，可循環塑料制品并不能完全替代原生樹脂制品。針對這一問題，可采用以下方法進行解決：
1.使用強化纖維的塑料復合材料
強化纖維塑料兼具鋼材和塑料的優點，在材料特性和成本競爭力上都是鋼材的可靠替代品（見表1）。目前強化纖維塑料主要被用來制造結構性零部件和非結構性零部件，如座椅結構、保險杠、發動機罩和燃料箱。
表1 纖維強化的塑料復合材料的技術性能具有若干優勢
資料來源：科爾尼分析
2.汽車和化工行業的價值鏈整合
為了更好地以塑料為發展方向，汽車行業和化工行業可能在價值鏈上聯合起來，該價值鏈中包含了上下游企業，如注塑公司和汽車供應商。這種一體化的價值鏈有2個目標：一是改進塑料性能標準，符合政策法規以及更好地滿足客戶需求；二是創新方法，實現可持續性發展。
3.改善汽車材料的性能
改善性能指的是改善抗腐蝕性、硬度、質量、可持續性和美感等因素。汽車公司希望在整個設計流程中向上游材料擴展，特別是與汽車的安全標準和能源效率目標相匹配。汽車公司希望說服供應商開發高分子材料，利用塑料的屬性和優點實現應用創新及新型汽車開發。合作研發的重點是材料屬性和技術問題。如果上游及早參與，塑料可以用來代替相應的部件，并通過提升美感、降低成本和車輛質量來體現優勢。另外，減少車輛質量可以通過減少子配件來實現。例如，新型的薄型座椅融合了新興的泡沫、紡織品和框架。
然而，這種突破性的創新需要完全重建系統架構，因此需要在項目的設計階段之前就啟動。各行業聯合起來開發預測性的工程工具，共享性能模型和零部件的材料屬性數據（有助于開發樣車），并聯合各行業共同研究新產品生產和組裝流程，如連接塑料和金屬的方法。
4.增加可持續性
塑料較為環保且對汽車行業的總體“綠化”有所貢獻。圖3展示了汽車產生的溫室氣體對環境的影響。
資料來源：科爾尼分析 圖3 汽車如何產生溫室氣體
（橫坐標：平均車重中的塑料質量/kg；縱坐標：每噸產生的二氧化碳/kg） 圖中的公斤改為kg
除了降低汽車質量這一明顯而重要的目標之外，其他環保領域還包括評估生物塑料和石油基塑料之間的替換，汽車的可循環性（其部件的可生物降解性），以及生產流程的能效。汽車應用一般而言是“投資”于碳的使用。與化工產品的分散應用（如香波）或者短期循環應用（如塑料袋）相比，生物基塑料和石油基塑料的替換并未引人注目。與之恰好相反的是，循環利用是全世界在汽車應用中面臨的中期挑戰。這表明不僅僅要發展具有足夠性能的可循環材料，還要引入可循環的汽車部件。
滿足性能和可持續性的挑戰需要復雜的汽車塑料價值鏈上的實際協作，包括創造下游具有循環能力的行業。汽車行業為了保持競爭力和繁榮發展，開發的車輛必須符合愈加嚴格的環境法規，并且價位適中，而化工行業必須更多參與到汽車行業中。2個行業的關鍵就在一個詞：塑料。
四、對我國塑料行業進一步發展的建議
隨著塑料在汽車中的用量日益增加，帶動了汽車行業和化工行業的進一步發展。汽車塑料中用量最大的通用塑料品種是聚丙烯、ABS樹脂、聚氯乙烯和聚乙烯，而另一種工程塑料作為汽車結構件應用得到快速發展。據統計，2013年全球塑料產量達到2.99億t，比2012年增加3.9%。其中，以我國的塑料產量占比最大，達到24.8%，其次為歐洲，達到20%。在歐洲塑料的細分消費市場中，包裝、建筑和施工占比最大，其次是汽車行業和電氣電子產品。而2012年，我國工程塑料消費量達到273.7萬t，同比增長11.8%。
作為戰略性新興產業，工程塑料行業具有較高的附加值，與其他行業關聯度高，且具有較強的吸引力。但是，目前我國工程塑料行業仍存在著產能過度集中于低端，高端產能受制于技術等問題。因此，車用塑料在助力未來汽車輕量化發展的同時，給我國塑料行業的發展也帶來了啟示：
1.加強自主創新，重視產學研合作
汽車用塑料制品的消費量會隨著技術的創新呈現大幅增長的態勢。因此，我國車用塑料原材料研發部門、生產部門和汽車零部件生產商，應進一步加強產學研用的合作，加大研發的深度和力度，努力開發可用于汽車功能件和結構件的工程塑料原料品種，提高自主知識產權建設，增強自主研發設計工程用塑料產品的水平，提高模具開發和制造能力，提高產品質量，加強汽車裝配產品的核心競爭力，以提高汽車用材料的多樣性和專業性。
2.提高車用塑料的回收再利用水平
國外車用塑料的回收再利用已逐步成為新興產業。如日本及歐洲各國政府分別提出了對車用廢塑料的回收利用要求，并制定了系列法規，其車用廢塑料和橡膠的回收利用率在2000年已達85%，預計到2015年可提高到95%。廢塑料的回收利用一方面可以有效減緩資源短缺；另一方面也是發展循環經濟，保護環境的重要內容。針對塑料的循環再生性，車用塑料及其制品行業應進一步加強資源的循環利用，建立車用廢舊塑料回收體系，對資源進行再利用，節約資源和能源；同時建立全社會的處理體系，建立科學合理的資料回收技術系統；針對塑料制品白色污染問題，制定相關塑料環保法律法規；加大降解塑料的研發力度，盡早將其工業化。
3.建立我國汽車塑料件體系及標準
我國國產汽車車用材料及零部件生產缺乏相關的技術標準、產品標準、材料標準及技術測試標準等，目前還沒有關于車用塑料等的命名、縮寫代號、標示方法等國家標準或行業標準。相比較而言，國外大型汽車集團對于自身采購的重要零部件都實施制定材料供應商制度，對產品的外觀和測試等內容均有嚴格的要求，形成了自成體系的材料標準和零部件性能標準。因此，應盡快協調組織企業、高校與研究所三方力量，逐步做到車用塑料的整體自主開發，走自己的路，形成自己的塑料件體系，并盡快制定出我國自己相應的規范、標準。
4.促進車用塑料上下游產業發展
延伸車用塑料產業鏈條，促進產業結構升級。要立足現有基礎，加強車用塑料制品上游原料行業供給呢你了，加大對基礎樹脂合成和原材料配套供應，擴大樹脂加工應用范圍；加強車用塑料制品配套行業的發展，加快配套助劑與專用設備的研發和國產化進程；提升產品質量和檔次，增加產品附加值。
