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天然纤维材料在汽车上的应用开发

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基本信息

地区：
河北省保定市莲池区朝阳南大街2288号
需求方：
诺博汽车系统有限公司

需求背景

近年来，欧盟正全力推进应对气候变化标准政策体系建设，不断向中国汽车行业上下游输出碳排放标准和政策。2020年9月22日，习近平主席在联合国大会上宣布“中国CO₂排放力争于2030年前达到峰值，努力争取2060年前实现碳中和”。数据显示，交通运输能耗约占总能耗的20%，碳排放约占全国总碳排放量的10%，其中道路交通在交通运输行业碳排放中的占比约80%，近年来中国交通领域碳排放在快速上升，交通行业有效减排对于中国碳中和愿景的实现至关重要。

植物纤维，作为一种密度低、比强度高、绿色环保的生物质资源，其不仅可吸收二氧化碳，而且可降解、可再生。倘若开发植物纤维复合材料应用在汽车部件，不仅可降低化石能源消耗，满足工信部等四部门印发的《汽车产品生产者责任延伸试点实施方案》的要求“2023年汽车可回收利用率达到95%”，还在汽车轻量化技术革新方面具有重要优势，大大降低碳排放。

难题描述

面向汽车工业清洁生产和绿色发展要求，针对现阶段植物纤维（如麻纤维、竹纤维、秸秆等）复合材料的力学性能、气味性、VOC难以满足汽车产品使用要求的关键难点，重点开展以下三方面内容：

1.开发一种可稳定量产化的车用植物纤维。

2.以植物纤维为增强相，通过注塑等成型工艺研发满足汽车不同内外饰部件应用的新材料，如注塑材料、模压板材、装饰材料等。

3.创新研究植物纤维及其复合材料在汽车部件应用的系统解决方案（可包含工艺、装备等），研发仪表板、门护板、顶棚、备胎盖板等系列产品，满足汽车内饰气味、VOC及力学等性能要求，替代玻纤等材料进一步实现整车轻量化，有效降低碳排放。

汽车内饰产品主要性能要求

项目	标准要求
VOC（μg）	满足材料要求，见附表
气味（级）	≤3级
低温落球	表面无破损（在-35℃放置24h，钢球重500g，从500mm高度落下，检查样品表面是否破损）
燃烧性能（mm/min）	≤100mm/min （按GB 8410执行）
耐化学介质（外观产品）	试验后试样表面不应有表面软化、剥离、变色、褪色等现象，色牢度≥4级
冷凝雾化（mg）	≤2mg
氙灯老化（外观产品）	624h，表面无褪色、粉化、裂纹，10倍放大镜（电子放大镜）下与试验前对比，无可见开裂、空穴/气泡等，灰度等级≥4级
有毒有害物质	a)Pb＜1000mg/kg，Hg＜1000mg/kg，Cd＜100mg/kg，Cr6+＜1000mg/kg，PBBs（＜1000mg/kg，六溴联苯禁止；多溴联苯≤1000mg/kg），PBDEs多溴二苯醚≤1000mg/kg（四溴二苯醚＜10mg/kg、五溴二苯醚＜10mg/kg、六溴二苯醚＜10mg/kg、七溴二苯醚＜10mg/kg、十溴联苯醚＜1000mg/kg、其余禁止含有），b)禁止含有石棉物质,c)多环芳烃。满足 GWT A A82-01《汽车禁/限用物质要求》中各个国家和地区禁/限用物质检测、结果判定、注册、申报要求（注：若同一牌号材料包含多种颜色，需按颜色进行检测）
热老化	110℃，400h，试验后，无分层、气泡、缩孔、粉化、表面破裂、物质析出等
冷热交变	23±2℃升温至80℃，升温时间1h；在80%RH，80℃下存放4h；降温至-40℃，降温时间2h，-40℃存放4h；升温至23℃，55%RH±10%RH，升温时间1h；共8次循环。（不同产品可能有不同要求，以具体开发的产品进行标准调整）
湿热老化	80±2℃，相对湿度95%下放置400h。取出后，用干燥和清洁的棉布将试样表面擦干，待产品恢复至室温后进行评定。
注：以上性能要求为参考要求，最终以满足相应产品性能要求为准。

备胎盖板技术要求

项目	标准要求
VOC（μg）	满足材料要求，见附表
气味（级）	≤3级
低温落球冲击	表面无破损（在-35℃放置24h，钢球重500g，从500mm高度落下，检查样品表面是否破损）
燃烧性能（mm/min）	≤100mm/min （按GB 8410执行）
拉伸强度（纵 /横）	L≥150N/30mm，T≥200N/30mm，方法：取200mm×50mm试样5块，用卡尺测量宽度和厚度，用拉力机进行拉伸试验，隔距长度为100mm±1mm，试验速度为 100±10mm/min，计算拉伸强度
弯曲强度（纵/横）	L≥20N/50mm，T≥30N/50mm 方法：取100mm×100mm试样5块，用卡尺测量宽度和厚度，按GB/T9341试验，压头半径为5mm，试验速度为2±0.4mm/min
耐热老化性试验	80℃，放置168h，外观无变化
冷凝雾化（mg）	≤2mg
承重性能	承重性能：常温：无断裂、无破损，S1≤30mm，S2≤5mm；高温承重：无断裂、无破损；实验方法：盖板中央初始价50N力，最大设定800N力，以20mm/min速度下压，下压距离为S1，卸载力后的永久变形为S2
有毒有害物质	a)Pb＜1000mg/kg，Hg＜1000mg/kg，Cd＜100mg/kg，Cr6+＜1000mg/kg，PBBs（＜1000mg/kg，六溴联苯禁止；多溴联苯≤1000mg/kg），PBDEs多溴二苯醚≤1000mg/kg（四溴二苯醚＜10mg/kg、五溴二苯醚＜10mg/kg、六溴二苯醚＜10mg/kg、七溴二苯醚＜10mg/kg、十溴联苯醚＜1000mg/kg、其余禁止含有），b)禁止含有石棉物质,c)多环芳烃。满足 GWT A A82-01《汽车禁/限用物质要求》中各个国家和地区禁/限用物质检测、结果判定、注册、申报要求（注：若同一牌号材料包含多种颜色，需按颜色进行检测）
抗霉菌性能	无霉菌且无强烈霉味
耐水性能	外观无变化，N≤2.5 实验方法：200mm*200mm吸水棉布蓄水250ml后置于试样弱点处，其上5kg重物，24h无变化；后施加800N力，1min后测试凹陷距离N
注：以上性能要求为参考要求，最终以满足相应产品性能要求为准。

气味的测试方法：

气味	试验样板规格≥（200±10）cm²；容器体积：1L；
	试样存放条件	温度80±2℃，时间2h±10min，样品下线时间小于15天，注明下线时间。		不加水
	评价标准	等级1	无气味，不易感觉到	样品有鱼腥味、氨气味、苦味、辛辣味、焦糊味、溶剂味、酸臭味以及其它令人不舒适的难闻气味类型时结果判定为不合格
		等级2	有气味，可以感觉到，但不刺鼻，轻微强度
		等级3	有明显气味，可以明显感觉到，但不刺鼻，中等强度
		等级4	刺鼻的气味，强度较大
		等级5	强烈的刺鼻的气味，强度很大
		等级6	不可忍受的气味
	备注	1.试样无不合格气味类型时，气味等级与气味强度级别数值等同； 2.试样存在不合格气味类型时，判定该试样不合格。

材料挥发标准要求（袋子法）：

材料	取样规格	气袋规格（L）	苯 μg	甲苯 μg	乙苯 μg	二甲苯 μg	苯乙烯 μg	甲醛 μg	乙醛 μg	丙烯醛 μg
塑料粒子	粒子300g	50	0.5	3.5	2.5	4	0.5	1.5	1	0.5