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長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料研究

放大字體  縮小字體 發(fā)布日期:2014-03-08  瀏覽次數(shù):116


       國內(nèi)最新開發(fā)的LFT(Long Fiber Reinforced Thermoplastics,長玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性材料)專用液壓機(jī).可以滿足保險(xiǎn)杠架和水箱前端骨架等汽車零部件的模塊化要求生產(chǎn)的重要裝備。由于具有更好的流動(dòng)性能,從而比GMT更有利于復(fù)雜制件的一次成型。
  LFT是長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(Long Fiber Reinforced Thermoplastics)的英文簡稱,是一種以熱塑性樹脂(如聚丙烯、尼龍、聚酯等)為基體,以長纖維(玻璃纖維、麻纖維、碳纖維和芳綸纖維)為增強(qiáng)材料的復(fù)合材料。它具有重量輕、強(qiáng)度高、抗沖擊韌性強(qiáng)、耐腐蝕、成型加工性能優(yōu)良、可設(shè)計(jì)性好、可重復(fù)回收利用、綠色環(huán)保等卓越性能。由于LFT具有更好的流動(dòng)性能,從而比GMT更有利于復(fù)雜制件的一次成型。
  LFT材料一般包含長度為10mm~50mm的玻璃纖維,因此LFT制件的耐用性和強(qiáng)度較好。而目前常用的是短纖增強(qiáng)塑料粒子,纖維長度較短,一般在3mm以下,纖維在塑料中是無規(guī)的、隨機(jī)的,因此在經(jīng)過注塑工藝,生產(chǎn)的制品中纖維更短,其增強(qiáng)效果受到一定的限制。
  LFT與其他材料相比
  一、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12mm以上的料粒活片材,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(dòng)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LFT技術(shù),不論事模壓還是注射成型,最終測試制品內(nèi)的玻璃纖維平均長度仍然不低于4mm,因此大大提高了制品的機(jī)械性能。和短纖增強(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。
  二、LFT與金屬比較
  和金屬材料相比,LFT材料又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,相比材料的成本較低,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)、注射劑或壓機(jī)、打孔安裝設(shè)備、模具,相比昂貴的金屬?zèng)_擊設(shè)備和模具來說,其成本是很低的,尤其事在生產(chǎn)批量不大的車型,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。
  三、LFT與GMT相比較
  LFT片材是繼GMT(玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性塑料)片材后的新一代的熱塑性復(fù)合材料,它是以長玻璃纖維為增強(qiáng)材料,以聚丙烯(PP)、PA、PET等為基體材料復(fù)合而成。
  LFT片材與CMT片材相比較,其突出的優(yōu)點(diǎn)是:
  1、片材在壓制過程中流動(dòng)性較好。
  2、片材價(jià)格較低。
  3、材料的性能基本上與GMT相同。
  若客戶對材料的抗沖擊性能要求較高時(shí),本公司將會(huì)提供高抗沖擊性能型號的LFT片材以供需要。 
  4、LFT與SMC相比較
  LFT片材的產(chǎn)品制造工藝與熱固性復(fù)合材料玻璃鋼中的SMC(片狀模壓料)十分類似。同樣是用片材在模具中壓制而成。 LFT是硬片材加熱變軟后在模具中冷壓,而SMC是在冷態(tài)軟片材放入模具后熱壓成型。
  LFT片材與SMC片材相比,其技術(shù)性能具有如下優(yōu)點(diǎn):
  1、無毒、無味,可改善工作環(huán)境。
  2、質(zhì)輕,密度只有1~1.2g/cm3。
  3、邊角料及廢品可循環(huán)使用,最大限度減少浪費(fèi)。
  4、強(qiáng)度比SMC高,抗沖擊韌性尤為突出。
  5、耐腐蝕、電性能更優(yōu)良。
  6、產(chǎn)品壓制速度比SMC快數(shù)倍,生產(chǎn)效率大幅提高。
  LFT加工工藝
  1、用體積計(jì)算法或不同材料間密度換算法計(jì)算出產(chǎn)品的片材用量
  2、將LFT片材裁成與制品面積大致相同的尺寸及附加片并稱重
  3、在190℃--220℃的溫度下預(yù)熱8--12分鐘,使其發(fā)軟
  4、取出,立即放入壓機(jī)的模具中,迅速合模(模具溫度在90℃左右)
  5、合模1--3分鐘后,即可取出
  6、去除少量毛邊、飛刺,產(chǎn)品即成
  長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LFT-D-ILC)的應(yīng)用優(yōu)勢
  ·熱固性符合材料發(fā)展較早,而且至今其產(chǎn)量仍處于主要地位。
  ·熱塑性復(fù)合材料再近20年中,增長速率持續(xù)較快,是熱固性的3倍。
  ·熱塑性復(fù)合材料的發(fā)展是由其自身優(yōu)勢決定的。
  ·熱固性復(fù)合材料面臨著突出的問題:脆性、對水敏感、制造周期長。
  ·熱塑性樹脂具有高韌性、加工過程中不涉及化學(xué)反應(yīng),可快速成型,適應(yīng)大規(guī)模生產(chǎn)。
  ·可回收,與環(huán)境友好,有利于可持續(xù)發(fā)展。
  ·短纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(SFRT)中纖維長度短,機(jī)械性能低,特別是韌性差。
  ·制造成本較低,易于成型加工為復(fù)雜制品,具有較好的熱穩(wěn)定性和抗蠕變性。
  ·在整個(gè)熱塑性復(fù)合材料中占用最大份額,在1/3以上。
  ·長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LFRT)中纖維長度適中,具有優(yōu)異的力學(xué)性能和加工性能。
  ·LFR-G采用熱熔拉擠工藝生產(chǎn),生產(chǎn)效率低,成本相對較高。ILC-LFT采用在線混合工藝生產(chǎn),生產(chǎn)效率高,成本低,并且可以和成型設(shè)備如壓機(jī)和注塑機(jī)連接,實(shí)現(xiàn)直接成型的工藝。玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(GMT)以玻璃纖維氈為原材料,采用熔融浸漬工藝生產(chǎn),原材料成本高,加工流動(dòng)性差。
  ·在汽車節(jié)能、環(huán)保、安全總趨勢的推動(dòng)下,適應(yīng)汽車輕量化、零部件模塊化、降低零部件成本、回收再利用的基本要求,熱塑性復(fù)合材料品種、制造、應(yīng)用技術(shù)不斷發(fā)展。
  ·在線混合直接成型長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料(LFT-D-ILC)作為其代表材料得到了迅速的發(fā)展。
  LFT-ILC的開發(fā),標(biāo)志以下技術(shù)進(jìn)步和效益
  ·集成了各項(xiàng)復(fù)合材料的加工工藝,成本減低;
  ·功能集成、零部件模塊化:減重、高效;
  ·采用纖維增強(qiáng)材料,有利于環(huán)保、回收、減重、降低成本;
  ·熱塑性復(fù)合材料取代熱固性復(fù)合材料進(jìn)一步發(fā)展;
  ·LFT-ILC制造成型方便,成本降低,更利于可持續(xù)發(fā)展。
  在國外汽車用復(fù)合材料經(jīng)歷了熱固性復(fù)合材料(主要是SMC片狀模塑料和BMC團(tuán)狀模塑料)向GMT的發(fā)展,LFT的市場主要在于取代GMT的原有應(yīng)用,以及部分的熱固性復(fù)合材料的應(yīng)用。
  在國內(nèi),汽車用復(fù)合材料是熱固性復(fù)合材料(主要是SMC片狀模塑料和BMC團(tuán)狀模塑料)占據(jù)絕對的統(tǒng)治地位,LFT的市場主要在于取代熱固性復(fù)合材料的原有應(yīng)用,以及少量的GMT應(yīng)用。 
 
 
 

 
 
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