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LFRT/GMT 在全球汽车工业应用

放大字体  缩小字体 发布日期:2010-09-25   来源:复材在线   浏览次数:1787  分享到: 分享到腾讯微博
高性能的长纤维增强热塑性复合材料(Long Fiber Reinforced Thermoplastics, LFT)是近年来取得突破进展的纤维增强复合材料,具有高强度、高刚度、尺寸稳定、低翘曲度、使用寿命长、耐蠕变等显著特点,可以弥补或取代常用的短纤维增强热塑性塑料(Short Fiber Reinforced Thermoplastics, SFT)不足与缺点。

增强热塑性材料技术目前取得了卓越进展,进一步提升了它们的性能和开发出更多新的应用。高性能的长纤维增强热塑性复合材料(Long Fiber Reinforced Thermoplastics, LFT)是近年来取得突破进展的纤维增强复合材料,具有高强度、高刚度、尺寸稳定、低翘曲度、使用寿命长、耐蠕变等显著特点,可以弥补或取代常用的短纤维增强热塑性塑料(Short Fiber Reinforced Thermoplastics, SFT)不足与缺点。目前,采用长纤维增强技术是实现通用塑料和工程塑料达到高性能化目标的重要改性技术之一,己引起国内外纤维增强复合材料科研与工业界的广泛重视与研究开发和生产。

LFT复合材料是当今热塑性复合材料市场中发展最快的新材料之一,在过去十年中以30%的年增长率上升,即使在经济不景气时期也未受到影响。2006年全世界LFT复合材料的用量达已到70kt/y,目前产量与应用在欧洲已经超过GMT复合材料产量。业内人士预计LFT复合材料还有5-10年的高速发展时期,特别是在汽车零部件制造领域的设计与应用将继续以两位数字的年增长率快速增长。

LFT复合材料具有优异的性能和广阔的应用前景,对其开展深入和系统的研究与开发和生产,无论是对理论研究还是对工程应用,以及提升国内汽车制造工业用热塑性复合材料的工业生产、设计与应用水平,都具有十分重要的意义与巨大的经济价值。

在复合材料的世界,长纤维增强热塑性材料始终是这个家族成长最快的一员。这种材料包括玻璃纤维毡增强热塑性材料(GMT)和长纤维增强热塑性材料(LFTs)。

汽车工业,仍旧是所有增强热塑性材料(RTPs)的核心市场,为该市场提供了创新和发展的空间。(特别是发展速度较慢的北美和欧洲市场)汽车制造商需要提高利润,降低汽车燃油消耗。虽然RTPs通常具有较高的原材料成本,但是用它制造出的零部件通常要比任何金属或热固性复合材料具有更低的重量。除此之外,长纤维增强在GMT和LFT中,能够为设计人员提供比金属部件更大的灵活性,降低制品中的零部件使用数量,节约模具成本,简化组装/精加工操作,同时还能够提高产品生产周期。据统计,汽车行业的LFT消耗量约占世界LFT行业总消耗量的80%。而在汽车行业中,欧美LFT消耗量大约占95%,其中欧洲占80%,美国占15%。业内类似的研究使得长纤维增强热塑性材料(LFRT)在重型卡车和大规模公共交通运输领域被广泛关注,休闲车(RV)OEM制造商更是表示,探索热塑性复合材料能够帮助他们“车辆上的房子”性能更为优越。

开发新的基体

虽然聚丙烯(PP)作为GMT复合材料的基体材料已经将近四十年了,发展到热塑性工程塑料能够帮助GMT大家庭的成员提高性能。AZDEL Inc公司(位于美国弗吉尼亚州的Forest)目前主要的产品是聚碳酸酯(PC)和聚醚酰亚胺(PEI)作为基体的低密度GMT产品。因为该种GMT具有天生的阻燃性能和隔热性能,所以该产品主要针对大众交通运输和航空领域的应用。Quadrant Plastic Composites AG公司(位于瑞士的Lenzburg)为短切毡引入了一种新的尼龙(原料),该产品主要针对欧洲地区汽车市场而研发的。

Compel LFRT产品的制备工艺使长纤维在制备中被充分浸润,从而为塑料基体提供了优化的增强效果。与常规的短纤增强材料不同,Compel LFRT部件中具有更长的增强纤维,而且它们相互缠绕,形成了一种纤维骨架,它能限制各向异性收缩,显著降低翘曲。Compel LFRT的玻纤标准长度是25mm,比Celstran? LFRT中使用的10mm的玻纤更长。其结果是它具有更优越的抗冲强度

它通过使用玻纤和碳纤来提供满足各种苛刻应用的综合性能。典型的基体塑料为聚丙烯或尼龙。所有牌号都是热稳定级。

通常,车顶模块和天窗前端部件都装有集成电路。这些部件需要具备优质的抗摩擦性能,同时在-40~80℃的温度范围内具有稳定的机械性能。对此,设计者常选用泰科纳的Celstran LFRT和Celanex PBT材料,例如,大众汽车的天窗框架。

技术领域取得的重大进展还不仅于此,D-LFT对热固性材料加工技术也加速研发,使得SMC材料在生产中能够降低更多生产成本。Fraunhofer ICT公司(位于德国的Pfinztal)聚合物工程部的总监Frank Henning表示,在德国的热塑性材料目前有大发展,他们称之为“DuroVision”。

综合其优异的力学、抗冲击、抗蠕变和低翘曲等性能,LFRT产品是金属替代材料的理想候选者。典型应用包括汽车前端、仪表板骨架和控制面板。
 

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