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玻璃纤维复合材料在汽车创新领域有什么突破性的技术?(近几年汽车内饰有哪些新的材料开始运用,或者未来汽车)

玻璃纤维复合材料在汽车创新领域有什么突破性的技术?(近几年汽车内饰有哪些新的材料开始运用,或者未来汽车)

近几年汽车内饰有哪些新的材料开始运用,或者未来汽车

LFT是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料,具有可设计性、低密度、高比强度、高比模量和抗冲击性强等特点,它的出现对铝合金、纤维增强热固性复合材料构成了巨大挑战,逐步成为制作汽车零部件的主流材料。

LFT是英文Long-Fiber Reinforce Thermoplastic的简称,中文译为长纤维增强热塑性塑料,又习惯称之为长纤维增强热塑性复合材料,它是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料。

在过去的20多年时间里,能源危机和石油涨价促使汽车轻量化逐步成为新型汽车的发展趋势,也使得人们将注意力转移到了LFT低密度材料的研发上,LFT的材料性能和加工技术也不断得到改进。

目前,LFT已成为一种可以挑战铝合金、纤维增强热固性复合材料的汽车轻量化新材料,具有很强的市场竞争力。据报道,在最近的几年中,采用LFT制造的汽车产品的市场份额增加了15%左右,并保持强劲的上升趋势,这一现象已引起业内专业人士的极大关注。

什么是LFT

LFT是一个广义的塑料专用词汇,在汽车复合材料工业中有一个非正式但却约定俗成的定义,即指长度超过10mm的增强纤维(一般是玻璃纤维)和热塑性聚合物(一般是聚丙烯)进行混合并生产而成的制品。例如:GMT(Glass-Mat Reinforce Thermoplastic)、LFT-G(Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules)、LFT-D(Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Direct)等皆属于LFT范畴,具有低密度、高比强度、高比模量和抗冲击性强等特性。

LFT材料的机械特性与增强纤维的材性和所占比例有关。汽车用LFT增强纤维通常为玻璃纤维,理论上这种玻璃纤维在制品中的比例可以达到10%~80%(指重量比),而实际上常用玻璃纤维的比例通常为20%~40%。此外,LFT的机械特性还与增强纤维的长度有着密切的关系。与相类似的短纤维(纤维长度约小于1mm)增强注塑成型热塑性复合材料相比,LFT材料无论在强度、抗撞击性能、能量的吸收率等方面都得到了很大提高。因此,这些特性也为LFT在要求更为严格的汽车内外部的结构件和半结构件上的应用创造了条件,成为受汽车行业青睐的主要原因之一。

LFT的几种主要材料

近些年来,LFT材料的性能和成型加工工艺都有了很多新的进展:应用较为普及的材料大致可以归纳为三大类——GMT、LFT-G和LFT-D;较为成熟的成型技术有压塑成型和注塑成型,其中GMT材料为压塑成型,而LFT-G和LFT-D既可以压塑成型,也可以注塑成型,这需要根据制品的具体技术要求、成本、产量规模等因素进行选择。

1、 GMT

在20世纪70年代,GMT首先在欧洲得到广泛应用,而进入80年代后期,GMT片材及其制品已成为国际上极为活跃的复合材料制品之一。GMT片材是指以连续玻璃纤维毡或短切玻纤毡和热塑性树脂(大多是PP树脂)复合而成的一种片状模塑料,通常是两层玻璃纤维毡复合三层热塑性树脂薄膜层。采用不同类型的玻璃纤维毡和不同品种的热塑性树脂做基体,就可以得到多种多样的GMT材料。

GMT复合材料制品的生产需要两个成熟的加工技术:片材(预浸渍)的成型和制品的压塑成型。制品的压塑成型需要通过片材的再次裁割、预热、模压、脱模一系列工艺过程才能完成加工。

GMT产品具有很多优异的性能,如耐化学性好,强度/重量比大,在高、低温环境中的抗冲击性能优良等。GMT的最大单项用途是汽车前端模块框架,其次为座椅骨架、吸能内保险杠等。图1为RANGER公司新开发的用GMT生产的2005 蓝旗亚 Y-Epsilon车门中间板骨架。

2、LFT-G

LFT-G是短玻纤热塑性颗粒材料(FRTP)技术创新的成果。早期的FRTP粒料长度虽然可达5~6mm,但经过混炼、切粒、塑化、注塑等工艺流程后,在制品中纤维的最终长度往往小于1mm,仅能作为填充剂增加制品的刚性,而对拉伸强度、抗冲击性能的提高十分有限。因此,在当时FRTP并非主流的复合材料。

为充分发挥注塑成型生产效率高、成本低的优势,努力将断纤程度降至最低,20世纪80年代初LFT-G诞生。LFT-G制品生产的工艺与GMT相似,也需要两个成熟的工艺,即长颗粒的成型和制品的注塑成型或压塑成型。

LFT-G粒料的直径大约为3mm,长度有12mm和25mm两种,其中12mm左右长度的粒料主要用于注塑成型,而25mm左右长度的粒料主要用于压塑成型。在LFT-G粒料注塑成型过程中,尽管注塑成型机经过很多改良,但限于注塑工艺原因,在最后的制成品中纤维只能达到3.2~6.4mm。虽然这个长度比FRTP注塑成型的纤维长,产品的抗冲击性能也明显提高,但是比LFT-D注塑或者压塑成型的纤维要短,强度和抗冲击性也比LFT-D差。图2为用LFT-G生产的2004起亚 Cerato混合结构前端框架。

3、LFT-D

LFT-D是长纤维增强热塑性复合材料在线直接生产制品的一种工艺技术,它区别于GMT和LFT-G的关键因素是半成品步骤被省去了,在材料的选择上也更加灵活。在LFT-D技术中,不仅纤维的含量和长度,而且连其基体聚合物也可以直接调整到最终部件的要求。通过添加剂的用量多少可以改变和影响制品的机械性能和特殊应用材料的特性,如热稳定性、着色性、紫外稳定性以及纤维与基体的粘结特性等,这也意味着每一种特殊应用都可以通过LFT-D获得其独特的材料配方。

LFT-D典型的工艺是聚合物基体颗粒和添加剂被输送到重量分析给料单元组合中,该单元根据部件的机械性能要求确保适度的混合。经混合后的原料进入双螺杆挤塑机塑化,其熔融化合物通过一个薄膜模头形成类似瀑布的聚合物薄膜,直接进入双螺杆混炼挤塑机的开口处。而玻璃纤维粗纱则通过特别设计的粗纱架,经过预热、分散等程序被引入到聚合物薄膜的顶端,与薄膜汇合一同进入到双螺杆挤塑机中,由螺杆切割粗纱,并把它们柔和地混合到预熔的聚合物当中,然后直接送入压制模具中成型

LFT-D的优点主要体现在两方面:一是降低了成本。由于是一步法生产,LFT-D生产的大型结构件比二步法生产的GMT或LFT-G压制件的成本低20%~50%;二是制品综合性能优异。

LFT-D压制成型制品的抗冲击性能比GMT略低,但由于比LFT-G成型后的纤维长很多,因此其抗冲击性能明显高于LFT-G。另外,据大量的研究表明,LFT-D注塑的生产率比标准的LFT-G粒料高,因为LFT-D低的塑化要求改善了纤维发生断纤的状况。对于成型周期超过1min的部件用LFT-D注塑设备在30s内就能完成。图4为使用 LFT-D生产的2003 大众 Golf V前端框架。

LFT的特点

LFT除了具有热塑性塑料的特点之外,还由于混配了长玻纤,使其产生了更为优良的机械物理性能和力学性能。其特点如下:

1、密度小、强度高。LFT的密度为1.1~1.6g/cm3,仅为钢材的1/5~1/7,比SMC轻1/4~1/3,它能够以较小的单位质量获得较高的机械强度。

2、可设计性的自由度大。LFT的物理、化学和力学性能都可以通过合理选择原材料的种类、配比、加工方法、纤维含量来进行设计。由于热塑性复合材料的基体材料种类比热固性复合材料多很多,因此,其选材设计的自由度也就更大。http://www.okeycar/

3、热性能提高。一般塑料的使用温度为50~100℃,用玻璃纤维增强后,可提高到100℃以上,一些特殊的LFT使用温度甚至可提高到200℃以上;线膨胀系数比未增强的塑料低1/4~1/2;成型收缩率小,仅为0.2%,提高了制品的尺寸精度;导热系数为0.3~0.36W(m2·K),与热固性复合材料相近。

4、耐化学腐蚀性。该特性主要由基体材料的性能决定,热塑性树脂的种类很多,每种树脂都有自己的防腐特点,因此,可以根据LFT的使用环境和介质条件,对基体树脂进行优选。

5、良好的介电性能。 LFT不反射无线电波,透过微波性能良好。在LFT中加入导电材料可改善其导电性能,防止产生静电。

6、废料能循环利用。LFT可重复加工成型,废品和边角余料能循环利用,不会造成环境污染。

7、较强的柔韧性、抗冲击性能,良好的抗破坏能力和阻尼性能。

玻璃纤维增强塑料在汽车工业上有哪些应用?

车身部件:包括车身壳体、车蓬硬顶、天窗、车门、散热器护栅板、大灯反光板、前后保险杠等以及车内饰件。

结构件:包括前端支架、保险杠骨架、座椅骨架、地板等,其目的在于提高制件的设计自由度、多功能性和完整性。

功能件:其主要特点是要求耐高温、耐油腐蚀,以发动机及发动机周边部件为主。如:发动机气门罩盖、进气歧管、油底壳、空滤器盖、齿轮室盖、导风罩、进气管护板、风扇叶片、风扇导风圈、加热器盖板、水箱部件、出水口外壳、水泵涡轮、发动机隔音板等。

雨伞玻璃纤维伞骨好还是刚骨好?玻璃纤维是不是很容易断?

纤维骨的,不上锈

纤维

(生物及化学概念)

纤维(美:Fiber;英:Fibre)是指由连续或不连续的细丝组成的物质。在动植物体内,纤维在维系组织方面起到重要作用。纤维用途广泛,可织成细线、线头和麻绳,造纸或织毡时还可以织成纤维层;同时也常用来制造其他物料,及与其他物料共同组成复合材料。

雨伞

(生活工具)

伞是一种遮阳或遮蔽雨、雪的工具。一般用油纸、油布或塑料布等做成。雨伞的英文Umbrella来自拉丁文的Umbra,有遮阳、阴影处的意思。伞的制作材料通常包括了具延展性的布料,和其他可用作骨架的材料与缠线。使用时以手将之举起,虽然伞在最初发明时的主要目的,是用来阻挡阳光,但是现在最常被当作雨天挡雨的工具。雨伞的其它作用包括作为装饰物、拐杖甚至兵器,香港的老字号梁苏记雨伞就是可作兵器的雨伞之一。

玻璃纤维环氧树脂复合材料在哪些领域

总结碳纤维复合材料的现实应用有以下几个方面: (1)宇航工业用作导弹防热及结构材料如火箭喷管、鼻锥、大面积防热层;卫星构架、天线、太阳能翼片底板、卫星-火箭结合部件;航天飞机机头,机翼前缘和舱门等制件;哈勃太空望远镜的测量构架,太阳能电池板和无线电天线。 (2)航空工业用作主承力结构材料,如主翼、尾翼和机体;次承力构件,如方向舵、起落架、副翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等,此外还有C/C刹车片。 (3)交通运输用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等制件;船舶和海洋工程用作制造渔船、鱼雷快艇、快艇和巡逻艇,以及赛艇的桅杆、航杆、壳体及划水浆;海底电缆、潜水艇、雷达罩、深海油田的升降器和管道。 (4)运动器材用作网球、羽毛球和壁球拍及杆、棒球、曲棍球和高尔夫球杆、自行车、赛艇、钓杆、滑雪板、雪车等。 (5)土木建筑幕墙、嵌板、间隔壁板、桥梁、架设跨度大的管线、海水和水轮结构的增强筋、地板、窗框、管道、海洋浮杆、面状发热嵌板、抗震救灾用补强材料。 (6)其它工业化工用的防腐泵、阀、槽、罐;催化剂,吸附剂和密封制品等。生体和医疗器材如人造骨骼、牙齿、韧带、X光机的床板和胶卷盒。 编织机用的剑竿头和剑竿防静电刷... 总结碳纤维复合材料的现实应用有以下几个方面: (1)宇航工业用作导弹防热及结构材料如火箭喷管、鼻锥、大面积防热层;卫星构架、天线、太阳能翼片底板、卫星-火箭结合部件;航天飞机机头,机翼前缘和舱门等制件;哈勃太空望远镜的测量构架,太阳能电池板和无线电天线。 (2)航空工业用作主承力结构材料,如主翼、尾翼和机体;次承力构件,如方向舵、起落架、副翼、扰流板、发动机舱、整流罩及座板等,此外还有C/C刹车片。 (3)交通运输用作汽车传动轴、板簧、构架和刹车片等制件;船舶和海洋工程用作制造渔船、鱼雷快艇、快艇和巡逻艇,以及赛艇的桅杆、航杆、壳体及划水浆;海底电缆、潜水艇、雷达罩、深海油田的升降器和管道。 (4)运动器材用作网球、羽毛球和壁球拍及杆、棒球、曲棍球和高尔夫球杆、自行车、赛艇、钓杆、滑雪板、雪车等。 (5)土木建筑幕墙、嵌板、间隔壁板、桥梁、架设跨度大的管线、海水和水轮结构的增强筋、地板、窗框、管道、海洋浮杆、面状发热嵌板、抗震救灾用补强材料。 (6)其它工业化工用的防腐泵、阀、槽、罐;催化剂,吸附剂和密封制品等。生体和医疗器材如人造骨骼、牙齿、韧带、X光机的床板和胶卷盒。 编织机用的剑竿头和剑竿防静电刷。