玻璃纤维增强热塑性复合材料及其应用 (4)

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表& 车名 国外主要使用 ’() 车顶饰情况 车型 使用年度 图% 车顶内饰
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图!
/’% 的湿法工艺
干法也称为熔融浸渍法,它是利用热塑性树脂热熔 冷凝的性能,在热融熔态时使高粘度树脂透过界面 充分渗透到玻纤毡中, 即将玻纤毡层合在树脂中, 冷 却后即成 !23 片材。其模压过程见图 ?。 浆状浸渍工艺也称造纸法和湿法,是仿造纸工
!23 材料具有很好的产业化基础,可实现大
批量生产, 且具有极好的性能和价格比。轻质高强 度的 !23 材料通过结构优化设计后可以替代金属 材料,用 !23 材料可较原金属件减轻 质 量 :89; 其能耗仅为钢制品的 =89;<89 、 铝制品的 :79 <89 , 并且价格低于同体积的金属制品。 ;789,
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后举门门内板 用 &/C 材料可在周期较短的时间内模压制作
后举门门内板, 见图 H。其特点是材料强度高、 韧度 好, 可一次成型 , 并具有良好的碰撞性能和声音阻 尼特性。
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展望
&/C 和由纤维增强热塑性塑料制备的板块半
成品零件的能力还远没有发掘出来, 新的材料概念 使高产量、 低成本地大批量生产大面积薄壁化汽车 结构件成为可能。在欧洲, 由聚丙烯( 制成的 NN)
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图!
后举门门内板
&/C 主 要 用 在 汽 车 工 业 中 表 面 积 大 的 部 件 中 。 6777 年欧洲和全球加工量分别为 OPH 万 4 和 B 万 4, 一半以上的 &/C 材料零件是隔音罩、汽车前部和
汽车内部结构件, 而我国应用的却非常少。 我国 &/C 工业发展较晚,目前只停留在单一 的聚丙烯产品阶段, 而且并未形成规模化生产。因
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保险杠横梁 国外绝大部分汽车已采用具有能量吸收功能的
保险杠系统, 以提高乘用车保险杠的防撞性能。 目前 保险杠横梁大部分采用钢材。国外早有 !"# 保险 杠的报道,近年来一些新车型如 8BCDE、 =333 $%&F 其横梁为矿物填充 GHIJGKJ !ELLECM、 ,NH4NBM +(6 等车型, 并相应地改变结构设计, 见图 >。 ’()F !"# 材料, 4NBM +(6 整个系统的质量比老式的要轻 / A4。
J的温度范围内都具有很好的冲击强度。 隔音罩 !"$ 奥迪 ,B 的隔音装置是由聚酯增强型 &/C 制
成的, 这种复合 物 容 易 成 型 , 同时又具有优良的耐 冲击性能。这种材料特别适合吸收在极差的路面上 产生的震荡和冲击, 并且在这种状况下受到冲击时 织物会将元件结 合 在 一 起 , 不会有碎片出现, 降低 了危险。
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, ABS :SFPR>FBQ $B$SC ASC>SA )*+, [ O] : !""" ( K) KLM= [ G ] F6(%3&. W= $&%)&%.+,= P*16 F+,.*.)&,0; 83(.. 9()
汽车工艺与材料
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车顶棚 车内顶棚是内饰件中材料和品种最多的一种
复合层压制品。它的作用除装饰功能外, 还具有隔
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杨岭等: 玻璃纤维增强热塑性复合材料及其应用 此应加快进行 !"# 材料、 结构设计和 !"# 相关 工艺的深 : ABS :SFPR>FBQ $B$SC ASC>SA , !""" ( K) KL#= [ H ] S,(4/3 P(T/&=E&2&3+’4&,) +5 Q+? E&,.*); 83(..
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杨岭等: 玻璃纤维增强热塑性复合材料及其应用
热、 隔音、 吸音等特殊功能。用 &/C 材料制备汽车 , 除具备刚度良好、 成型性好、 尺寸 车顶饰( 见图 D) 稳定性好、 可回收性等特点外, 还具有优异的声学 特性和美学效果,并可以和织物等其他材料复合, 这在国外已经比较普遍。为满足车顶饰要求,
,K0L? 公 司 开 发 了 名 为 <-M5.?’45 的 ?0G&/C。
国外汽车车顶饰使用 &/C 材料的情况见表 6。
图$
保险杠横梁结构设计
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仪表板 用 &/C 材料制作仪表板骨架,在不降低仪表
板总体性能的前提下,可以显著减轻整体质量, 降 幅 可 达 D+E , 成 本 可 降 低 6+EF*+E , 且力学性能优 良, 热膨胀率较低, 翘曲变形和收缩率小, 在 GH+FID
汽车工艺与材料
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文章编号: !334566!7 ( "33" ) 38533"6539
玻 璃 纤 维 增 强 热 塑 性 复 合 材 料 及 其 应 用
杨 岭, 何华珍, 顾海麟, 王东川
( 上海汽车工业技术中心,上海 ?88@:A )
的材料制备、 结构设计和 !23 相关工 艺 的 研 究 开 发 摘要: 简述了玻璃纤维增强热塑性复合材料( !23 ) 及其在汽车工业部件的国内外应用及发展趋势, 表明了玻璃纤维增强热塑性复合材料在汽车等领域有着 广泛的市场应用前景。 关键词: 玻璃纤维增强热塑性复合材料; 应用 中图分类号: !"#$#%&%’ 文献标识码: (
11 的纤维预共混;另一种是用热塑性长纤维成型
来制作一系列的汽车结构件和汽车内饰件,称之为 并且在欧州已经广泛应用。制作者用注 $<@ 过程, 射或模压成型的方式将长纤维与 ,, 共混来制作座 椅骨架、 前端总成、 保险杠横梁、 车身下底板、 车门侧 围和内饰件。
,-. 车底腐蚀隔板。 传统的 !"# 材料通常模压流动成型,厚度为 /0’ 11 的 !"# 材料质量为 2 (((*2 3(( 4 5 1/ 。 新型的 $%&!"# 具有和传统 !"# 一样的优点, 但 / 同样的厚度, 其质量只有 6((*/ ((( 4 5 1 。 $%&!"# 的制作过程和制作纸张相近。原材 料 ( 切断的玻璃纤维、 ,, 和添加剂)在混合槽中分
玻璃纤维增强热塑性复合材料的制备及 " 特性简介
干法、 湿法和 !23 材料的制造工艺有粉末法、 浆状浸渍法等。
收稿日期: ?88?B8>B8? 作者简介: 杨岭( , 男, 安徽合肥人, 毕业于合肥工业大学, 硕士, 研究方向是高分子复合材料的研制及成型工艺。 >CA>B) 图"
/’% 模压示意
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!""! 年第 # 期
玻璃纤维增强热塑性复合材料在汽车工 3 业中的应用及发展
!"# 材料以其优于热固性材料的性能和良好
的性能价格比在汽车工业中广泛应用,同时也具有 减轻质量、 降噪的效能, 可用于制造保险杠横梁、 仪 表板骨架、 发动机罩盖、 防石击罩、 座椅骨架、 电瓶托 架、 车厢底板、 轮罩、 行李架和车顶棚等多种车用零 部件。用 !"# 材料制造汽车的后举门门内板, 零部 件可从 /6 A4 降到 =’ A4, 并可减小背部厚度, 增大 内部空间; 用 !"# 可将风机和散热器座、 发动机罩 搭扣及保险杠固定点等集于一体,从而取代多个金 属部件, 与同等强度的钢部件相比, 质量可减轻 /(), 生产费用降低=()。
入研究开发,使其在汽车或其他工业领域有更广泛 的市场前景。
参考文献: [ K ] O&(, 9, P+554(, = Q*16) (. ( 5&()6&% .)*55 (. ( <+(%[ : IGLIM= O] =9BFP>RS ESA>8R, !""K , KN ( G) [ ! ] S,(4/3 P(T/& = E&2&3+’4&,) (,- F6(%(0)&%*U()*+,
=3++ 年 8BCDE 开始使用 :O%<$ 公司的 !"# 用 于 制 作 雅 阁 的 保 险 杠 横 梁 。 =33( 年 的 8BCDE 因其保险杠显著 :PPBQD 车型进入到美国汽车市场,
减轻了整体质量并且综合性能优异而在美国的汽车 市场名声显赫。同时通过了按标准( 要求的 @"-;;) 冲击试验, 性能水平比大多数同类竞争对象高。
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前言
玻璃纤维毡增强热塑性复合材料( !"#$$ %#& ’()
湿法是以水为分散介质, 将纤维、 树脂粉末、 乳 胶和絮凝剂混合成悬浮液, 分离出来后干燥, 形成的 毡在高于基体树脂玻璃化温度下压紧,卷成 !23 材料, 参见图 >。
, 简称 !23 材料, 是以热塑 *+,-’.(/ &0(’%-1"#$&*.$) 性树脂为基体, 以玻璃纤维毡为增强骨架的板片状 结构材料。基体树脂可以是 44、 纤维可 45、 463 等, 以是玻璃纤维毡或切短的纤维等。 !23 材料具有 韧度好、 强度高、 密度小、 优良的耐腐蚀性和耐热 性、 成型性好、 保存期长和废料可再生利用等优点, 是低能耗、 无环境污染的绿色环保材料, 有着广泛 的应用领域。 国 外 !23 材 料 主 要 应 用 于 汽 车 工 业 ( 789 。和金属材料相比, !23 材料用于汽车工业) !23 材料具有质量轻、 设计灵活性大、 耐化学腐蚀性能 以及尺寸稳定性好等优点。
散。通过真空形成一种均匀的泥浆状纤维网。湿网 通过干燥装置去湿并且融化 ,,。通过干燥装置, 复 合成特殊的薄片,再贴上一层织物, 然后连续切成 需要的尺寸规格。 比聚氨酯( 、 波 $%&!"# 能 够 直 接 成 型 , ,7) 纹板和玻璃纤维顶饰材料具有更多的优势。据报 道, $%&!"# 基 材 比 ,7 和 波 纹 纸 板 顶 篷 具 有 更 好 的 声 学 特 性 , 尤 其 在 / ’(( 89 以 上 ( :;#" 。 <=(’( 测试标准) 矿物填充 $%& 材料( !"* %+,-./0)1+00-2 $%&) 矿物填充 !"# 材料是在热塑性基材中使用矿 物和长纤维填充形成的, 可用作填充物的材料包括 滑石粉、 碳酸钙、 云母、 硅石灰以及硫酸钡等, 可提 高力学性能并同时降低材料成本。这项技术不同于 传统的热塑性基材的 ;". 材料, ;". 材料不能象 矿物填充 !"# 材料一样实现回收。 矿物填充的 !"# 有 > 种类型:第一种使用连 续的无规则取向的玻璃毡来赋予复合物在三维方 向上有很好的刚度和强度平衡; 第二种是使用定向 玻璃纤维毡在单一方向上提高刚度和强度; 第三种 是使用切断的玻璃纤维毡来提高材料的流动性和
!"# 片 材 及 制 品 的 性 能 和 材 料 工 艺 直 接 相 关,用不同工艺获得的 !"# 材料具有不同的形态
和性能, 如湿法工艺产品的特点是增强纤维均匀分 布在基体树脂材料中, 而熔融浸渍法工艺的产品是 层状分布的,但其力学性能比湿法产品高。国外
!"# 片材大部分采用熔融法制造。
几种高性能的玻璃纤维增强热塑性复合 ! 材料
汽车工艺与材料
杨岭等: 玻璃纤维增强热塑性复合材料及其应用
艺在造纸机械上开发的。
能量分布, 仅仅有少量的刚度损失。 这几种矿物填充 的 !"# 均显著提高了冲击强度。 此外, 由于矿物填充的热膨胀率( 比 ,, .#<) 基材低, 部件比标准的 !"# 复合物成型收缩率小、 表面缺陷少, 同时矿物填充具有更高的热传导率, 这 样提高了熔体质量, 减少了不同的收缩和翘曲变形, 缩短了成型周期。
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低密度 $%& 材料( ’()$%&) 长纤维混合物, 比常 $%&!"# 是一种低密度、 规的 !"# 轻 ’()*+’), 称为超轻材料, 它目前适用 于非结构内饰件, 如顶棚、 地板、 遮阳板以及车厢底 板。它具有好的环境友好性, 可回收, 也可替代传统
!"!
长纤维增强聚丙烯材料 ( ’1&) 聚丙烯材料成型中最常用的增强方法是用 =/0?
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