在節(jié)能減排政策收緊和輕量化、智能化趨勢不可逆的背景下,汽車新材料成為人們關(guān)注的熱點(diǎn),未來市場規(guī)模或達(dá)數(shù)萬億元。
在諸多新材料中,“以塑代剛”等輕質(zhì)材料在汽車中的應(yīng)用已經(jīng)蔚然成風(fēng),尤其是長玻纖增強(qiáng)熱塑性塑料(LFT)越來越受到汽車制造商的青睞,被大量應(yīng)用于包括寶馬、奧迪、福特、大眾等全球知名汽車的生產(chǎn)中。
長纖維增強(qiáng)塑料在主流汽車廠商生產(chǎn)中的應(yīng)用情況(來源:華創(chuàng)證券)
LFT:汽車輕量化材料的優(yōu)質(zhì)之選
據(jù)了解,LFT是指由長的、連續(xù)的玻璃纖維,經(jīng)過特殊工藝被樹脂充分浸潤、再切成特定尺寸后得到的玻纖增強(qiáng)膠粒材料。通常長玻纖長度為10到25mm。作為一種出色的輕量化復(fù)合材料,LFT具有輕質(zhì)高強(qiáng)、適合模塊化設(shè)計(jì)、減少零部件數(shù)量和工序數(shù)量以及成本低、設(shè)計(jì)靈活和耐腐蝕等優(yōu)勢,是汽車輕量化材料的優(yōu)質(zhì)之選。
以中廣核俊爾自主開發(fā)的俊強(qiáng)®LFT材料來看,該產(chǎn)品主要包括20%-60%含量的長玻纖增強(qiáng)聚丙烯和20%-60%含量的長玻纖增強(qiáng)尼龍,具備如下材料性能特點(diǎn):
(1)優(yōu)異的力學(xué)性能
長玻纖增強(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:
不同纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的力學(xué)性能
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_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。
長玻纖和短玻纖增強(qiáng)材料的沖擊韌性對比
(2)翹曲程度
長玻纖的加入能明顯降低基體樹脂的成型收縮率,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題,最終導(dǎo)致制件翹曲變形而無法裝配(如圖4所示)??柾ㄟ^改善提高纖維與基體的界面結(jié)合力,在注塑過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。
長玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的翹曲(1)傳統(tǒng)材料(2)俊爾材料
(3)產(chǎn)品外觀
由于玻璃纖維的加入,玻璃纖維在樹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^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,無浮纖。
長玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的改觀(1)傳統(tǒng)材料(2)俊爾材料
長玻纖增強(qiáng)塑料千億市場初具雛形
隨著汽車輕量化發(fā)展趨勢的不可逆轉(zhuǎn),汽車行業(yè)對于LFT材料的需求正在放開。
據(jù)中汽協(xié)統(tǒng)計(jì)數(shù)據(jù)顯示,2016年,我國汽車產(chǎn)量為2811.9萬量,預(yù)計(jì)到2020年將達(dá)3000萬輛。
若以平均車重1100kg、增強(qiáng)塑料用量占比20%計(jì)算,到2020年長玻纖增強(qiáng)塑料潛在市場需求達(dá)660萬噸,以3.5萬/噸的價(jià)格計(jì)算,潛在市場空間達(dá)2310億元。
汽車行業(yè)長玻纖增強(qiáng)塑料市場空間預(yù)測(來源:華創(chuàng)證券)
不過,業(yè)內(nèi)人士認(rèn)為,目前LFT材料在國內(nèi)的推廣還受到制造加工工藝不高等因素的限制,產(chǎn)量并不高。
俊爾的俊強(qiáng)®LFT材料突破技術(shù)瓶頸,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。
在作為發(fā)動(dòng)機(jī)周邊用材時(shí),俊強(qiáng)®可在長期耐熱條件下實(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),廣泛應(yīng)用在電池托架、前端框架、換檔器底座、內(nèi)門板等,得到客戶的一致認(rèn)可。
俊強(qiáng)®LFT材料的應(yīng)用實(shí)例
據(jù)了解,隨著中廣核技在今年2月成功上市,中廣核俊爾將獲得8億多元上市配套募集資金,主要投向中廣核俊爾的“技術(shù)研究開發(fā)中心擴(kuò)建項(xiàng)目”,部分用于“年產(chǎn)2.4萬噸長玻纖增強(qiáng)聚丙烯車用結(jié)構(gòu)材料(LFT)生產(chǎn)建設(shè)項(xiàng)目”。屆時(shí),國內(nèi)LFT材料的產(chǎn)能將進(jìn)一步釋放。