华东理工大学科技成果——长纤维增强热塑性复合材料(LFT)
长纤维增强热塑性复合材料(LFT)
长纤维增强热塑性复合材料（LFT）
长纤维增强热塑性复合材料(LFT)是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料。
以热塑性树脂为基体，以长纤维(主要为玻璃纤维和碳纤维，10-25mm)为纤维增强材料的热塑性复合材料，具有质量轻、强度高、抗冲击热性强、耐腐蚀、成型加工性能优、可设计与重复回收利用、绿色环保等性能，并具有高的性价比和较低的密度，在汽车轻量化应用中展示了较好前景。
LFT的机械特性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。
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。
”
具体来说，这一材料主要用于汽车仪表板骨架、前端模块(水箱支架)、天窗支架、蓄电池支架、门板支架、引擎盖、换挡器、油门踏板等。
而以仪表板支架为例，其可满足高流动性、高刚度、低蠕变、安全性、尺寸稳定性、轻量化等方面的要求。
+LFT简介
LFT简介LFT是长纤维增强热塑性复合材料（Long Fiber Reinforced Thermoplastics）的英文简称，是一种以热塑性树脂（如聚丙烯、尼龙、聚酯等）为基体，以长纤维（玻璃纤维、麻纤维、碳纤维和芳纶纤维）为增强材料的复合材料。
它具有重量轻、强度高、抗冲击韧性强、耐腐蚀、成型加工性能优良、可设计性好、可重复回收利用、绿色环保等卓越性能。
由于LFT具有更好的流动性能，从而比GMT更有利于复杂制件的一次成型。
LFT材料一般包含长度为10mm～50mm的玻璃纤维，因此LFT制件的耐用性和强度较好。
而目前常用的是短纤增强塑料粒子，纤维长度较短，一般在3mm以下，纤维在塑料中是无规的、随机的，因此在经过注塑工艺，生产的制品中纤维更短，其增强效果受到一定的限制。
典型长玻纤增强塑料（LFT）粒子注塑物性表：LFT与其他材料相比1、LFT与短玻纤增强塑料比较和传统的短玻纤增强塑料相比，具备特殊的螺杆、模头及切割器设计和浸润剂配方的LFT技术可以得到12mm以上的料粒活片材，纤维长度和料粒长度相当，让玻璃纤维在最终制品中拥有更长的玻璃纤维长度。
一般的短纤维增强，在经过螺杆、注射口、模腔内流动这三个过程后，纤维的长度下降的非常厉害，最终制品中的纤维平均长度已经不到1mm，因此对制品的力学性能的帮助非常有限，而LFT技术，不论事模压还是注射成型，最终测试制品内的玻璃纤维平均长度仍然不低于4mm，因此大大提高了制品的机械性能。
和短纤增强的结构件相比，抗冲击、抗蠕变性更好，抗热性能也更优异。
2、LFT与金属比较和金属材料相比，LFT材料又非常低的密度和非常高的比强度，制品加工方法较灵活，材料回收率高，相比材料的成本较低，部件的功能性和整体性很高，LFT的部件加工设备如挤出机、注射剂或压机、打孔安装设备、模具，相比昂贵的金属冲击设备和模具来说，其成本是很低的，尤其事在生产批量不大的车型，LFT更体现出优异的经济性。
LFT技术发展概况
LFT技术发展概况定义长纤维增强热塑性塑料简称LFT或LFRT，是用长玻璃纤维代替原来的短切纤维与PP、PA、PET等热塑性塑料通过挤出、造粒或造片等方法制得的复合材料，可以用玻璃纤维和塑料造粒制成半成品后再经注射或模压成型为最终制品，也可以在同一生产线上把玻璃纤维、塑料混合挤出后直接模压或注射成型为最终制品。
前者称为LFT粒料（LFT-G或LFT-P），后者称为直接LFT（LFT-D或D-LFT）。
据有关厂商介绍，一般的短切纤维（长度4.5mm、6mm等）增强粒料，在经过螺杆、注料嘴、模腔这些作业区后，纤维的长度大为减少，最终制品中的纤维平均长度已不到1mm，因此对制品力学性能的帮助有限。
而LFT技术可以得到12mm以上的粒料或片料，纤维长度与粒料长度相当，不论是模压还是注射成型，最终制品中的纤维平均长度仍然不低于4mm，因而大大提高了制品的力学性能。
另据外刊文章论述，LFT材料的力学性能与其中增强纤维的长度直接相关。
而“长”是一个非常相对的概念，很难作出明确的定义。
例如，2mm的平均长度在传统的注射成型工艺中被认为“较长”，但在模压成型工艺中则被认为“较短”。
这种讨论有时还被不同的材料和工艺开发者根据自己的兴趣加上各自的色彩。
近年来，汽车工业对节省成本的强劲要求促使LFT领域开发了多种新的材料和工艺。
其结果，在专业文献资料中出现了多种缩写和新的术语，常常在说明同一材料或工艺时所用术语不一致。
这就造成了术语和定义的一些混淆。
然而，最近启动了一项重要举措，即开始制订此行业中各种半成品和加工方法的标准术语，确定标准的评价和测试方法。
这些基础工作由欧洲热塑性复合材料同盟执行。
长纤维粒料LFT获得发展和大量应用的驱动力其实是GMT（玻纤毡增强热塑性塑料）。
虽然GMT是成熟的技术，但它作为新材料新应用“开路先锋”的作用正在受到挑战。
由于汽车等行业对降低成本的明显需求，一些更新的材料和工艺技术陆续问世。
10多年前，用线材包覆法、直角机头挤出法和几种拉挤法制出了长纤维粒料或片料。
LFT-D介绍
三、①GMT工艺特点 • GMT（Glass-Mat Reinforce Thermoplastic） • 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。
PP+纤维+添加剂
半成品材料 工艺设备
板材 板材·加热+压机 ①单螺杆挤出机+ 压机 ②注塑成型 ①双螺杆挤出机+ 压机 ②单螺杆挤出机+ 注塑成型
PP+纤维+添加剂
粒料
PP+纤维+添加剂
无
• GMT、LFT-G、LFT-D在生产工艺过程上的区别
四、GMT、LFT-G、LFT-D成型工艺比较
与另外两种工艺相比LFT-D主要有两个优点，七个特点： 优点： • 一是成本低。由于是直接一步法生产，因此由LFT-D生产 的大型结构部件比两步法生产的GMT或LFT-G压制部件的成 本低20%～50%； • 二是制品的综合性能优异。LFT-D压制成型制品的抗冲击 性能比GMT稍低一些，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比LFT-G高得多。另外，大量的研 究表明，LFT-D注塑的生产效率比采用标准LFT-G粒料的生 产效率高，因为LFT-D低的塑化要求改善了纤维被剪断的 可能性。对于成型周期超过1min的部件，用LFT- 用GMT生产的2005 蓝 旗亚 Y-Epsilon车门 中间板骨架
三、②LFT-G工艺特点
• LFT-G（Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules）
科技成果——长纤维增强热塑性复合材料
科技成果——长纤维增强热塑性复合材料技术开发单位北京大学成果简介长纤维（玻璃纤维、碳纤维等）增强热塑性复合材料（Long Fiber reinforced Thermoplastics，LFT）是20世纪90年代逐渐发展起来的一种新型纤维增强树脂基复合材料，具有高强度、高刚性、高尺寸稳定性、耐高温、低吸水率、低翘曲度、使用寿命长、高低温抗耐蠕变性能优良、可回收再利用等显著特点，可以弥补常规短纤维增强热塑性塑料（SGRT）的许多不足和缺点。
该新材料在汽车、电子、家电、通讯、机械、化工、军工、体育器材、医疗器械等领域具有广泛应用，市场发展潜力巨大。
应用范围（1）汽车行业保险杠、车门板/自锁刹车系统、小轴和齿轮零件/汽车行李架与缓冲器/汽车蓄电池外壳/铁铝浇注件/轿车座椅骨架、仪表板、汽车椅背、换档器底座等。
（2）机电行业导流管扇叶和电机过滤器罩、风叶/同轴气缸离合器辅助件/高承载力、高扬程潜水电机、水泵/止推轴承、导轴承/机车导轨、真空泵、压缩机转子等。
（3）通讯、电子、电器行业高精度接插件、点火器零组件、线圈轴、继电器基座/微波炉变压器线圈架、框架/电气联结器、继电器、电磁阀封装件/扫描仪组件等。
打印机壳体、软盘传动系统、传真机壳体、风扇叶片、低压电器壳与内支架、电器开关壳、电脑外内支架壳体、电视机调谐器、电视机后盖、洗衣机内桶、烤面包箱底板、电热锅、电安斗把手等。
（4）化工防腐及医疗器械上的应用化工防腐设备、贮罐、管道、电镀槽部件、防腐地板、门窗构件、印染板架框、医疗器械非金属结构件等。
（5）建筑工程上应用LFT在建筑工程上主要用来制作建筑模版、装饰板、保温隔热件、隔音板等材料，大多采用GMT板状材料，用模压、真空模压成型等方法，主要使用材料为玻璃纤维（GF）增强工程塑料，比如GF/PP、GF/PVC、GF/PV、GF/PE等。
近几年来，作为混凝土增强用热塑性复合材料棒材发展很快，这类材料大多用拉挤、拉挤＋模压（根压）、拉挤＋缠绕等成形办法。
长纤维增强热塑性复合材料技术与设备的研究
８ ３
长 纤 维 增 强 热 塑 性 复 合 材 料 技 术 与 设 备 的研 究
贾明印 薛 平 于 建 丁 筠
００ ９； ２ 清华大学高分子研究所 ， ． 北京 （． １北京化工大学塑料机械及塑料工程研究所 ， 北京 １０ ２ １０ ８ ） ００ ４
（） １ 结构设计不理想
熔 融 浸 渍 挤 拉 模 具 结 构 多 为 波 浪 型结 构 或 轮 系型 结 构 ，
其核心技术为 国内外几家大型公司垄断 ， 保密级别很高 。调 研结果表 明， 当前浸 渍挤 拉技 术 的浸渍 和分散 效果 还不 理 想， 单靠波 浪型或轮系型结构很难实现单丝级的分散 和 良好
的浸渍效果 。
料功能化的重要技术之一 ， 已引起国内外科研单位 与工业界 的广泛关注 ， 并争先研究开发 ， 已形成 了一 系列 的技术 ， 现 主 要有长纤维增 强热塑性复合 材料造粒 技术 （ Ｇ—Ｌ ） 长纤 ｎ’、 维增强在线 配混并 直接挤 出成型技术 （ Ｅ—Ｌ ） 长纤 维增 订 、
接 注射 成 型技 术 。
关键词
长 纤 维增 强
热塑性塑料
复 合 材 料
纤维增强复合材料 作为结构 型复合材 料 ， 具有质 量轻 、 强度高 、 耐腐蚀 、 隔热吸音 、 设计和成型 自由度大等优点 而被 广泛用于航空航天 、 舶 、 船 车辆制造 、 建筑 工程 、 化学 工程及 体育等领域。纤维增强复合材料一般是由强度高、 模量 大的 增强纤维与有韧性 、 模量小 的树脂基体组成 。其 中纤维 只有 达到一定长度后 ， 才能 起到增 强作用 ， 而传统 的纤维增 强 复
的纤维 ， 其模量 、 冲击强度 、 耐热性 、 耐蠕 变性 能及成 型收缩 率均 明显优于短纤维增强的热塑性 复合 材料 。 因此 ， 研究连续 ｕ叩对 促进 复 合材料 的发 展 和拓 展纤 维增强复合材料 在工 业上 的应 用具有 重要 的研 究意义 和工
LFT-D(长纤维增强热塑性塑料)生产线.
带式产品输送机
换模小车
热塑性液压机
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二、海源长纤维增强热塑性复合材料成套装备介绍
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GMT 成套装备布局示意图 海源 海源GMT GMT成套装备布局示意图
二、海源长纤维增强热塑性复合材料成套装备介绍 成套装备： LFT-D LFT-D成套装备：
自动上料装置 玻纤输送装置 自动称量系统 玻纤计量、切断装置 一阶双螺杆挤出机 二阶双螺杆挤出机 坯料切断装置 保温输送装置 +夹具 机械手 机械手+ 带式产品输送机
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六、海源的支持和服务
海源公司的目标不仅是向用户提供全自动化的成套装备（交钥匙工 程），而且还向用户提供全方位的服务和支持。包括以下内容：
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项目初期的全方位技术咨询服务 厂房工艺布局 材料配方设计 模具设计
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六、海源的支持和服务
位于福州 1、总部 总部位于福州 、 配件储备 2、全国设配件中心库 、全国设配件中心库、 服务网点 3、遍布全国的售后 遍布全国的售后服务网点 4、两个月驻厂保姆式服务 小时响应星级服务 5、24 24小时响应星级服务 6、免费售后服务电话
1、可设计性强，能够快速调整组料和配方 2、保留纤维长度，提高机械性能 3、调整玻纤含量、玻纤均匀分布
技术优势
650Kg/h ） 4、材料的吞吐量大（可达 、材料的吞吐量大（可达650Kg/h 650Kg/h） 5、优越的流动性，提高表面质量 6、生产线全程系统控制，保证产品质量
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四、LFT-D在线模压成型生产线介绍——应用范围
装机功率 对比
传统 泵控 系统
运行速度 对比
KW 5xx 5xxKW
华东理工大学
聚氨酯发泡材料
团队服务方向
代表方向2：高分子材料加工
主要人员： 郑安呐、唐颂超、陈建定、郭卫红 等 方 向： 反应加工、木塑复合材料 、分子自组装抗菌材料 成 果： NSFC重大项目课题1项，NSFC重点课题2项
上海市科技进步一等奖1项，上海市科技进步二等奖1项
木塑产品
抗菌管材
团队服务方向
代表方向3：特种聚合物及复合材料
感谢各位领导莅临指导！
纵向 横向
1770 1564
1833
2469
1000
735
590
503
812
0 06年
07年
08年
09年
(09年获NSFC13项，904万)
科研状况
SCI收录 EI收录
科研论文
150
120
115 125
90
73
60 49
30
0
06年 07年 08年 09年
150
120
116 110
90
68
60
36
(1)
Calcination
(2)SiO2 (3)PDADMAC (2),(3)…
Exposure to solvent
纳米二氧化钛和二氧化硅规模化生产
Hollow Silica spheres
Multilayer-coated particles
Hollow Inorganic-hybrid spheres
主要人员： 李春忠、陈爱平、朱以华、姜复松、杨化桂 等
方 向： 纳米材料工程、氧化硅颗粒材料、纳米磁性粒子
成 果： 杰青1名，NSFC重点项目、863项目、上海市重大项目 国家科技进步二等奖1项，上海市科技进步一等奖2项 超细材料教育部重点实验室
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华东理工大学科技成果——长纤维增强热塑性复合
材料（LFT）
项目简介
LFT已在汽车的防撞内杆、前端框架、仪表盘骨架、车门中间承载板、电瓶箱、座椅骨架板、备胎仓以及车底部护板等结构件和半结构件上得到了广泛应用。
华东理工大学聚合物加工研究室解决了LFT生产的技术难点，自主研发了150吨/年在线混合LFT中试生产线，开发的LFT-PP-30已经应用于发动机防护罩。
技术关键
纤维束的充分分散和纤维长度的有效保留相结合。
纤维的单丝分散率：≥85%；纤维长度：≥5mm；纤维含量：20-40%wt。
技术特点
生产工艺流程短，生产设备相对简单，投资节约；能量利用合理，能耗低；以通用工业原料进行生产；所有原材料立足国内，便于组织生产；材料流动性好，易于加工复杂、薄壁制品；对于压机和模具要求低。
所属领域材料
项目成熟度产业化
应用前景适应汽车轻量化，节能、环保的主要发展方向。
合作方式技术开发、技术转让。