片状模塑料（SMC）与团状模塑料（BMC）复合材料的生命周期热点分析

在交通出行与基础设施建设项目中，轻量化设计、耐用性和可持续性已成为关键考量标准，片状模塑料（SMC）和团状模塑料（BMC）复合材料凭借其灵活的设计性和优异的可持续性能，正日益成为金属和热塑性材料的替代选择。生命周期评估（LCA）虽是量化环境影响的基准方法，但复合材料的评估结果仍受配方、加工工艺、使用阶段假设及生命周期末期处理方案的显著影响。因此，本研究采用 “热点分析” 法，旨在识别生命周期各阶段的主要影响因素，而非对不同材料进行绝对的优劣排名。

列车内部窗框的二氧化碳排放量（全球变暖潜势）：使用阶段对结果影响显著

汽车发动机罩的二氧化碳排放量（全球变暖潜势）：零部件生产及配套涂装工序的影响更为突出

研究方法

本研究以全生命周期对比型生命周期评估为设计框架，覆盖生产制造、运输、使用阶段及生命周期末期处理全流程，设定通用欧洲场景为能源与使用服务基准，研究对象包括汽车发动机罩、列车内部窗框、固定式电气柜等产品。研究团队基于 SMC/BMC 联盟成员提供的工业数据开展建模分析，参照欧盟环境足迹指令（ILCD）和产品环境足迹（PEF）相关建议选取环境影响评价类别，包括非生物资源耗竭、全球变暖潜势、光化学臭氧生成潜势等，并通过敏感性分析识别对结果影响最大的关键参数。

所有选定环境影响类别归一化分析：涂装工序是造成环境影响的主要因素

结果与热点分析

在玻璃纤维增强型 SMC 和 BMC 各类配方中，基体材料对全球变暖潜势的贡献占比显著更高，而不同配方的差异相对较小。这一结果证实，配方的选择与材料品类的选择具有同等重要的决定性作用。

在多个移动应用场景中，使用阶段的环境影响占据主导地位。在轨道交通和汽车这类长使用寿命领域，这一特征尤为突出，其使用阶段的环境影响往往远超材料生产制造阶段的影响；对于行驶里程可达数百万公里的轨道交通应用而言，即便是小幅的轻量化设计，也能产生显著的累计环境效益。

研究还发现，与金属材料相比，复合材料的多层涂覆工艺会产生额外的环境影响。这一结论也凸显了在选择结构材料的同时，考量表面处理工艺的重要性。

生命周期末期的建模分析涵盖机械回收、水泥窑协同处理及能量回收三种方式。针对 SMC 材料，通过新配方中的填料替代或其他下游应用实现的替代效益，进一步提升了复合材料回收技术的环境价值。

敏感性分析

研究团队开展敏感性分析，评估零件尺寸、壁厚等参数对环境影响的作用。结果显示，当壁厚从 3 毫米增加至 5 毫米时，SMC/BMC 复合材料相对金属材料的环境优势有所减弱，但并未逆转整体趋势。这表明在典型的工业设计范围内，本研究结论具有可靠性。

分析结果证实，SMC 和 BMC 复合材料能实现极具竞争力的环境效益。在材料应用过程中，集成多功能设计、减少零件数量、优化产品设计的作用，与材料本身的固有性能同等关键。这也意味着，针对复合材料的环境评估应结合具体应用场景开展专项分析，而非进行笼统的材料对比。

来源：JEC