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多元材料化”趨勢(shì)下,長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)材料為車輛制造提供新思路
2016年11月25日
長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性材料(long fiber reinforced thermoplastics,簡(jiǎn)稱LFT)指由長(zhǎng)的、連續(xù)的玻璃纖維,經(jīng)過(guò)特殊工藝被樹(shù)脂充分浸潤(rùn)、再切成特定尺寸后得到的玻纖增強(qiáng)膠粒材料。通常玻纖長(zhǎng)度為10到25 mm。長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)PP材料價(jià)格低廉,具有不亞于增強(qiáng)工程塑料的卓越性能,從而表現(xiàn)出高性價(jià)比優(yōu)勢(shì),前景良好。
LFT材料制造工藝
傳統(tǒng)的玻纖增強(qiáng)技術(shù)是將玻纖絲束在擠出機(jī)直接與樹(shù)脂基料熔融混合造粒。在螺桿和料筒摩擦剪切的作用下,玻纖絲束被切碎,得到的是短玻纖增強(qiáng)材料。最終制品中大部分玻纖的長(zhǎng)度低于增強(qiáng)的臨界長(zhǎng)度,玻纖的增強(qiáng)能力沒(méi)有充分發(fā)揮。
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不同于短纖增強(qiáng)材料的制備,長(zhǎng)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性材料由長(zhǎng)的、連續(xù)的玻璃纖維,經(jīng)過(guò)特殊工藝被樹(shù)脂充分浸潤(rùn),再切成特定尺寸后得到的玻纖增強(qiáng)膠粒。當(dāng)玻纖長(zhǎng)度超過(guò)臨界長(zhǎng)度Lc時(shí),LFT材料即表現(xiàn)出強(qiáng)度高、耐熱性好等性能優(yōu)勢(shì),可替代短纖增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料。
但是長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料在注塑成型時(shí)存在纖維分散不均勻、纖維/樹(shù)脂界面的結(jié)合不牢、產(chǎn)品的外觀不整潔等問(wèn)題。中廣核俊爾自主開(kāi)發(fā)的俊強(qiáng)?LFT材料,采用特殊的浸漬工藝生產(chǎn),材料中纖維分散均勻,界面結(jié)合優(yōu)異。產(chǎn)品主要包括20%-60%含量的長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)聚丙烯和20%-60%含量的長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)尼龍。
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LFT材料性能特點(diǎn)
(1)優(yōu)異的力學(xué)性能
長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)材料制造的制品中玻纖形成三維立體網(wǎng)狀結(jié)構(gòu),可以承受較大的應(yīng)力和載荷,有效吸收能量,從而使復(fù)合材料達(dá)到更優(yōu)異的力學(xué)性能。下圖為不同纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能:
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由上圖可知,玻纖的加入可有效提高材料的力學(xué)性能,且長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)的復(fù)合材料在拉伸模量和缺口沖擊等力學(xué)性能上明顯優(yōu)于相同玻纖含量增強(qiáng)的短纖增強(qiáng)材料??栕灾鏖_(kāi)發(fā)的俊強(qiáng)?LFT材料也具有優(yōu)異的力學(xué)性能:在相同玻纖含量增強(qiáng)下,受到同樣作用力,長(zhǎng)玻纖增強(qiáng)的PP材料僅發(fā)生韌性發(fā)白,而短纖增強(qiáng)的PP材料發(fā)生脆性斷裂。
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(2)翹曲程度
長(zhǎng)玻纖的加入能明顯降低基體樹(shù)脂的成型收縮率,但有時(shí)玻纖在基體中易產(chǎn)生取向不均,出現(xiàn)熔膠流動(dòng)方向和垂直方向的收縮率差異大等問(wèn)題,最終導(dǎo)致制件翹曲變形而無(wú)法裝配(如圖5所示)??柾ㄟ^(guò)改善提高纖維與基體的界面結(jié)合力,在注塑過(guò)程中大大改善纖維取向的均勻性,明顯降低材料的翹曲變形度。

(3)產(chǎn)品外觀
由于玻璃纖維的加入,玻璃纖維在樹(shù)脂基體中的分布較難控制,導(dǎo)致產(chǎn)品表面出現(xiàn)浮纖,影響產(chǎn)品外觀??柾ㄟ^(guò)特殊工藝,實(shí)現(xiàn)了復(fù)合材料中玻纖的較好控制,使產(chǎn)品表面光潔,無(wú)浮纖。
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LFT材料應(yīng)用
目前,汽車部件和零配件是 LFT應(yīng)用的第一領(lǐng)域,占LFT產(chǎn)量的80%以上,且有繼續(xù)增加的趨勢(shì)。在混合動(dòng)力和電動(dòng)車輛的組件中、發(fā)動(dòng)機(jī)艙區(qū)以及其它結(jié)構(gòu)材料的應(yīng)用中,LFT材料都可以用來(lái)制造高度集成的部件,從而降低重量和成本??柕腖FT材料在作為發(fā)動(dòng)機(jī)周邊用材時(shí),可在長(zhǎng)期耐熱條件下實(shí)現(xiàn)較高的力學(xué)性能保持率;作為汽車內(nèi)飾材料時(shí),具有低VOC、低散發(fā)性等特點(diǎn)。目前公司 產(chǎn)品得到客戶廣泛認(rèn)可,以下是俊爾LFT材料的應(yīng)用實(shí)例:

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