幸焙宇
(中国石化集团重庆川维化工有限公司，重庆长寿401254)
［摘要］介绍了车用塑料油箱的特点、发展状况以及EVOH在汽车油箱中的应用情况，并分析了EVOH 在车用塑料油箱领域的应用前景。
［关键词］EVOH塑料油箱应用前景
1车用塑料油箱及其发展概况
1.1车用塑料油箱的特点
汽车油箱是车上唯一储存燃油的地方，是重要的功能与安全部件，传统的汽车油箱大都是金属油箱，人们发现金属油箱体积较大，加一次油可以连续使用多日，而且也有耐高压的优点，从而得到广泛使用。但金属往往是不耐腐蚀的，因此金属油箱必不可少的一个工艺要求就是镀层必须耐腐蚀。倘若镀层被腐蚀，含杂质的油液就会在发动机燃烧室内燃烧，这不但影响燃烧效率，而且还会破坏发动机燃烧室，导致发动机寿命降低，而且传统的金属油箱还存在加工成型相对困难，在交通事故中容易导致燃油爆炸、汽车装备偏重等缺陷，塑料油箱的出现可以较好解决金属油箱存在的问题，具有明显的优势。
1.1.1重量轻
当发动机功率一定时，汽车重量越轻，有效承载量就越大。因此，设计者从节省燃油的前提出发，千方百计降价汽车重量，提高汽车的经济性。由于塑料的相对密度仅为金属的1/7左右，所以与同容积的金属油箱相比，重量可以降低1/3至一半左右。
1.1.2造型加工方便
现代汽车外型越来越紧凑，车上配置越来越多，因此充分利用可以利用的车上空间，是提高汽车使用率的有效途径。由于制造塑料油箱的工艺方法与金属油箱不一样，采用一次吹塑成型，可以做成形状复杂的异形油箱，设计空间灵活。因此可以在汽车总体布置已经确定的情况下，使油箱形状迁就空间位置，充分利用底盘剩余的空间，使油箱容积扩大，提高燃油的存储量，增加汽车的行驶里程。
1.1.3隔热抗爆
金属油箱在发生火灾时很容易发生爆炸，危险性大。由于塑料油箱采用高分子量聚乙烯(HDPE)材料制造，热传导性很低，仅为金属的l%o同时高分子量聚乙烯富有弹性，又具有刚性，在零下40£至零上60£环境下，仍具有优良的抗冲击性能和机械性能，当发生撞击与摩擦时不易发生火花。即使汽车不慎着火，也不会因塑料油箱受热膨胀而发生爆炸，车上乘客有充分的时间转移。
1.1.4耐腐蚀gl
由于高分子量聚乙烯稳定性能好，塑料油箱使用寿命长，而且耐腐蚀，耐盐碱等化学物质侵蚀。尤其在冬天严寒下，北方地区喜欢在路面撒盐防止结冰，汽车经过时金属油箱容易被腐蚀，而塑料油箱则无此忧患。
但是塑料油箱由于其原料HDPE的分子链的组成及结构，使之在耐燃油渗透方面无法和金属相媲美，以前环保排放标准较为宽松时，问题还不
收稿日期：2020-03-28
作者简介：幸娇宇(1973-)，男，1995年毕业于中国纺织大学，现就职于重庆川维化工有限公司研发中心，主要从事产品应用开发。
太突出，随着节能减排政策日益趋严，该问题凸显出来。而研究表明，燃油系统在整车碳氢化合物的排放量中约占30%，所以为整车降低排放，提高塑料油箱抗燃油渗透性能就尤为关键。
由此在单层吹塑技术的基础上，先后发展了改善塑料油箱防渗透性能的三种技术：硫化/氟化技术、层状掺混技术和多层共挤技术，其中多层共挤技术生产的油箱有阻隔层，常用的阻隔层材料为乙烯-乙烯醇树脂（EVOH）或PA，抗燃油渗透能力更强，而且在生产过程对环境影响小，三废处理较前两种技
术难度小，是目前绝大多数乘用车油箱采用的技术。不同结构塑料油箱渗透性能比较见表1。由表1也可见多层共挤油箱大幅度降低了燃油渗漏，因此，多层塑料共挤吹塑技术在耐燃油渗透性方面比单层吹塑技术更好，也更能适应汽车工业技术发展的需要，能够达到环保和安全的要求。
表1不同结构塑料油箱渗透性能比较
油箱结构
渗漏量（g/24h）
油箱体积：40L，壁厚5inm,40°C
HDPE单层油箱
六层共挤油箱（PA）六层共挤油箱（EVOH）10 0.2 0.1
塑料油箱正是凭借可塑性、轻量化、耐腐蚀、再利用率和节约底盘空间等优势在汽车制造中得到了广泛的使用，加之技术不断迭代，大幅改善了燃油渗透的缺点，因而逐渐取代金属油箱成为了汽车油箱的主流。
1.2塑料油箱发展概况
世界第一个汽车塑料油箱是由德国大众（VOLKSWAGEN）汽车公司、巴斯夫（BASF）公司和考泰斯（KAUTEX）公司于上世纪六十年代联合研究开发的,1967年成功制造出了Porsche911赛车用100L塑料油箱，并于1973年又研制出Passat 车用HDPE塑料油箱，实现批量化使用，标志着汽车用塑料油箱时代的到来。：1974年，美国福特汽车公司开始进行塑料油箱的应用试验，并在Aero-star车上成功地使用了塑料油箱。美国其它几家汽车公司也相继在其轻型车上使用了塑料油箱。1977年日本运输省颁布了塑料油箱容器标准，允许在日本国内汽车上使用塑料油箱。而我国是在20世纪80年代末开始单层塑料油箱的生产，至90年代末已大批量生产。
日本富士重工1978年研制成功55L三层塑料油箱共挤出吹塑设备。：1980年代中期在美国得到广泛应用。伴随全球汽车产业的快速发展，在汽车燃油泄漏标准不断提高的催动下，从1990年起多层塑料油箱在全球其他地区的使用也得到快速提升，目前全球范围的乘用车大多数使用塑料油箱。近年塑料油箱在北美、欧洲和中国油箱市场占比见2。
%
表22005-2016年塑料油箱在北美、欧洲和中国油箱市场占比
200520062007200820092010201120122013201420152016北美7979.880.681.482.28383.984.785.586.487.38&1欧洲8989.790.491.291.992.693.494.194.995.696.4
97.2中国6264.266.46&771.173.676.27&981.684.587.590.5
中国汽车塑料油箱发展起步于江苏扬州塑料
二厂（扬州亚普前身）o1987年该厂从德国KRUPP KAUTEX公司和大众公司引进塑料油箱生产关键设备和技术，实现了上海大众汽车有限公司桑塔纳轿车和原广州标致汽车有限公司PEUGEOT505轿车配套油箱国产化。经过20多年的发展，塑料油箱的市场占有率在中国乘用车市场已超过九成，已经接近欧美发达地区的发展水平。
国际上从事汽车塑料油箱生产的企业主要有法国的英瑞杰（INERGY）、德国的考泰斯、英国的邦迪管路（TI）和日本的八仟代（YACHIYO），以及中国的亚普汽车（YAPP）。这五大生产商占全球汽车塑料油箱市场的份额合计高达70%左右。
2EVOH在国内塑料油箱领域的应用
EVOH树脂最显著特点是其对气体的阻隔作用，还具有很强的耐油性和耐有机溶剂性能。除此之外.EVOH树脂是所有商用高阻隔树脂中热稳定性最高的树脂，这一性质使加工中产生的废料可以再生和再利用，再生料中可以含有多达20%以上的EVOH。在前面的表1对比中看到多
层共挤的油箱使用EVOH的阻隔性能要优于PA，再加上PA作为阻隔层的油箱不适用于含醇汽油，因此
在多层油箱中EVOH便逐渐成为主流阻隔材料。
根据中国汽车工业协会统计数据,2018年我国生产销售乘用车超过2300万辆，目前国内乘用车90%以上是采用EVOH树脂作为阻隔层的塑料油箱，年用量超过2000万只。此类塑料油箱多为六层共挤，一般厚度3~6mm，重量为6~8kg，其中EVOH为中间阻隔层，根据排放标准和性能指标的不同,EVOH占油箱总重的1.5%-3%左右，即每个油箱使用90~240克的EVOH原料，国内总用量约3000吨/年。目前国内油箱厂家主要使用可乐丽EVOH原料(F101A/B)，约占市场总量的90%左右，其余份额主要是合成化学产品。
目前EVOH阻隔油箱主要采用六层共挤成型加工工艺，其工艺流程简图见图1，六层共挤邮箱(60L,10Kg)的组成结构和比列见图2。
4
回用料
粘删
图1典型六层共挤油箱生产工艺
总厚6mm
'一HDPE(含炭黑)13%
*—回收层40%
”沾合层2%
—EVOH1.5-3%
、沾合层2%
'—HDPE41%
图2六层共挤油箱结构
生产的油箱需在燃油阻隔性、密封性、振动耐久性、耐压性、耐热性、耐老化性、耐火性、抗冲击性、低噪音等方面满足各个国家、行业及整车厂要求，根据不同油箱和汽车主机厂家的要求，评价程序和测试项目可能略有不同，但主要是检验EVOH阻隔性和强度性能的相关测试，包括渗透性、层状切片分析、烘烤试验、剥离强度和蒸发污染物排放测试等，其中厂家最为关注的是渗透性试验，如前所述，这也是影响汽车整车排放的一个关键指标，故测试周期长费用高，一般时间需要6个月，测试费用在50万元左右，通常不同油箱厂家不互认测试结果。
3EVOH在塑料油箱领域的应用前景
2019年中开始施行的国六排放标准对于油箱渗透性要求更为严格，为满足排放达标，厂家通常采用的方法是增加阻隔层的厚度，由此单只油
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新款大切诺基页)
织、造纸、化工、胶粘剂等领域逐渐向医药工业、农业生产、环境保护等新型领域扩展。聚乙烯醇因其良好的水溶性、成膜性，粘结性，又以其高弹性、化学稳定性、安全无毒以及与人体组织良好的相容性，是备受人们青睐生物医学辅助材料。
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箱的EVOH用量由国五的1.5%±升到3%，所以虽然2018年乃至2019上半年的乘用车产销量总体下滑趋势明显，但对于EVOH原料的用量影响不大，整体呈现稳定的需求。
真正需要关注的是随着环保执法趋严和国家汽车产业政策鼓励引导，国内新能源车行业呈现爆发式增长，产销量连续四年居世界首位。2018年新能源汽车产销量分别达到127.05万辆和〔4〕李志革，王毅，齐元园，等.聚乙烯醇及其复合材料在组织工程支架中的应用〔J〕.中国组织工程研究，
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125.62万辆，同比分别增长59.92%和61.74%, 2019上半年新能源汽车累计产销量高达63.8万辆和57.5万辆，同比增长34.6%和65%。虽然目前占比还不到乘用车总量的一成，传统燃油车还是绝对的主流，但大的趋势是燃油车市场逐渐被新能源汽车进入替代，因此塑料油箱和EVOH 在该领域的应用已经没有多大的增长空间，甚至还将随着燃油乘用车市场需求减少而萎缩。
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