長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料介紹

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1、長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料為了滿足汽車工業(yè)發(fā)展的種種要求，與傳統(tǒng)金屬材料的使用相比，越來越多的非金屬材料被廣泛地使用到汽車的生產(chǎn)當(dāng)中，包括工程塑料，橡膠，熱固性、熱塑性玻璃鋼材料等。而由于工程塑料和熱塑性玻璃鋼材料所具備的可回收性和很高的力學(xué)性能，這些材料越來越多的被設(shè)計(jì)和應(yīng)用到汽車工業(yè)中，目前國際上已把汽車對工程塑料的用量，作為衡量一個(gè)國家汽車工業(yè)水平的重要標(biāo)志之一。在汽車機(jī)械強(qiáng)度要求高的領(lǐng)域，短纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，如短纖維增強(qiáng)PA、ABS等，已經(jīng)得到很多的應(yīng)用，但隨著對部件強(qiáng)度及生產(chǎn)加工工藝性要求的提高，長纖纖維強(qiáng)

2、熱塑性復(fù)合材料（LFT）愈加廣泛地被使用到汽車工業(yè)中。所謂長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料（LFT），就是通過利用不同的方法如電纜包覆、在線擠出等方法，和PP、PA、PET等樹脂復(fù)合，用長纖維代替原來的短纖維，得到復(fù)合材料粒料或板材，再通過注射或模壓工藝，或者在線混合后直接采用注射或模壓成型，生產(chǎn)出機(jī)械性能更高的汽車結(jié)構(gòu)件，像前端模塊、保險(xiǎn)杠、儀表盤、備用輪胎襯板等。LFT與短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的主要區(qū)別，也就是優(yōu)點(diǎn)在于采用LFT制備的產(chǎn)品中纖維長度很長，一般為2-3mm，甚至可以達(dá)到10mm以上，則與短纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制備的產(chǎn)品

3、的0.5mm左右的纖維長度有了顯著的提高。以電纜包覆生產(chǎn)料粒，然后進(jìn)行注射或模壓加工的，稱LFT-G，而以在線混合擠出成為板材半成品，然后模壓成型的，稱為LFT-S，以在線混合擠出，然后直接注射或模壓成型的，稱為LFT-D。1.LFT與金屬比較和金屬材料相比，LFT材料有非常低的密度和非常高的比強(qiáng)度，制品加工方法較靈活，材料回收率高，相對材料的成本較低，部件的功能性和整體性很高，LFT的部件加工設(shè)備如擠出機(jī)、注射機(jī)或壓機(jī)、打孔安裝設(shè)備、模具，相比昂貴的金屬沖擊設(shè)備和模具來說，其成本是很低的，尤其是在生產(chǎn)批量不大的車型時(shí)，

4、LFT更體現(xiàn)出優(yōu)異的經(jīng)濟(jì)性。因此，與鋼制結(jié)構(gòu)件相比，LFT使產(chǎn)品重量減輕了很多，并擁有部件合并性能，這樣可以降低成本。2.LFT與短玻纖增強(qiáng)塑料比較和傳統(tǒng)的短玻纖增強(qiáng)塑料相比，具備特殊的螺桿、模頭及切割器設(shè)計(jì)和浸潤劑配方的LFT技術(shù)可以得到10mm以上的料粒或片材，纖維長度和料粒長度相當(dāng)，讓玻璃纖維在最終制品中擁有更長的玻璃纖維長度。一般的短纖維增強(qiáng)，在經(jīng)過螺桿、注射口、模腔內(nèi)流動這三個(gè)過程后，纖維的長度下降的非常厲害，最終制品中的纖維平均長度已經(jīng)不到1mm，因此對制品的力學(xué)性能的幫助非常有限。而注射成型的LFT技術(shù)，最

5、終測試制品內(nèi)的玻璃纖維平均長度仍然不低于2mm，而模壓成型的LFT技術(shù)，最終測試制品內(nèi)的玻璃纖維平均長度可以達(dá)到10mm或者更高，因此大大提高了制品的機(jī)械性能。和短纖維增強(qiáng)的結(jié)構(gòu)件相比，抗沖擊、抗蠕變性更好，抗熱性能也更優(yōu)異。3.LFT與GMT比較一般GMT適合生產(chǎn)結(jié)構(gòu)較簡單的產(chǎn)品。采用LFT-G/P進(jìn)行注射成型，料粒的價(jià)格低于GMT片材價(jià)格，由于注射模具比模壓模具有更高的精確度和完整性，可加工結(jié)構(gòu)復(fù)雜、有很多孔、嵌件的部件，同時(shí)浪費(fèi)較少。而采用LFT-B模壓成型的方法，模腔內(nèi)時(shí)間一般只有120s甚至更低，LFT-B的預(yù)

6、熱、流動性優(yōu)于GMT，需要的壓機(jī)噸位明顯低于GMT，并且LFT-B的價(jià)格低于GMT。邊角料回收容易，加工成本低，制品的厚度更薄，以及生產(chǎn)效率高，這使得LFT-B的加工比GMT有著更低的成本。從制品中的纖維分布看，GMT由于纖維和PP的相容性及受壓時(shí)的流動性原因，玻璃纖維在部件中的分部均勻性不是很高，尤其在制品的邊角處，PP的含量非常高而纖維含量非常少，造成局部強(qiáng)度不夠，而通常邊角處都需要打孔，安裝，因此會產(chǎn)生一些后處理的問題。LFT則不存在這些問題，實(shí)驗(yàn)證明，采用LFT工藝生產(chǎn)的制品，在燒去PP后，剩下的纖維仍有非常好的

7、分布狀態(tài)，一些機(jī)械性能的測試數(shù)據(jù)也表明，LFT的機(jī)械性能完全優(yōu)于GMT。4.LFT與SMC比較一般SMC可以成型的產(chǎn)品，LFT-B都可以成型。如果在原有的SMC生產(chǎn)設(shè)備上加工LFT產(chǎn)品，只需要添置用于LFT-B預(yù)熱的烘箱設(shè)備。SMC由于存在儲存時(shí)間短，產(chǎn)品不能回收利用的缺點(diǎn)，而LFT-B沒有儲存期的問題，并且由于原材料為熱塑性塑料，可以完全回收利用。通過工藝和配方的改進(jìn)，LFT-B完全可以在SMC原來的成型壓機(jī)上進(jìn)行模壓成型復(fù)雜零件，如前端／水箱框架、儀表板等，簡單零件如發(fā)動機(jī)吸音罩／底護(hù)板、車身底板的成型更加容易。由于

8、SMC大量添加了填料，使得其密度一般在1.8左右，而LFT-B的一般密度為1.2左右，相同的產(chǎn)品，采用LFT-B制作的質(zhì)量更輕，可以減少2/3。SMC制品模壓成型時(shí)，由于樹脂固化的需要，生產(chǎn)周期長，制品的生產(chǎn)成本增加，而采用LFT-B模壓成型的方法，模腔內(nèi)時(shí)間一般只有120s甚至更低。SMC的生產(chǎn)環(huán)境惡劣，生產(chǎn)現(xiàn)場充