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車用熱塑性復合材料輕量化技術趨勢
2012-1-13 來源:中國聚合物網
關鍵詞:熱塑性復合材料 汽車 輕量化
    汽車材料技術發展的另一個主要方向是使汽車輕量化,減輕汽車自身重量是降低汽車排放、提高燃油效率的最有效措施之一。汽車的自身重量每減少10%,燃油的消耗可降低6%~8%。預計未來10年內,轎車自身重量還將繼續減輕20%。除了高強度鋼材和鋁鎂合金的使用,汽車輕量化最重要的手段是新型輕量化塑料材料的開發與應用,目前“以塑代鋼”已經從汽車結構件擴展到整個汽車的內外飾件。

    在內飾材料中,一個顯著的趨勢是LFT材料的應用。LFT是英文“Long-FiberReinforceThermoplastic”的簡稱,中文譯為長纖維增強熱塑性塑料,又習慣稱之為長纖維增強熱塑性復合材料,它是纖維增強聚合物領域的一種新型高級輕量化材料。據最新統計,汽車行業的LFT消耗量約占世界LFT行業總消耗量的80%。其中,歐美LFT消耗量大約占95%(歐洲占80%,美國占15%)。LFT材料目前在汽車內飾應用最多的是PP長玻纖增強材料,主要應用于軟質儀表板骨架。長玻纖材料不僅具有良好的剛性和強度,而且其抗沖擊強度也遠比過去的短玻纖填充材料高。這種玻纖增強材料已開始在汽車門內模塊內大量使用,以取代過去的鋼鐵。因為長玻纖增強材料不僅可以降低整個零件的重量,而且其設計自由度大幅提高,從而方便了工程人員的設計。內飾件的薄壁化也會減輕汽車的重量,目前內飾部件的平均壁厚已從過去的3mm減少到現在的2.2mm左右,而且還有更薄的趨勢。由于薄壁化需要材料具有更高的模量和流動性,因此從長玻纖增強材料在更加輕薄內飾件中將會得到更多的應用。這里順便提及的是,通過結合高低溫冷熱成型(heatandcold)技術,長玻纖增強材料還能夠更好地實現在零件A級面上的使用。例如,對于儀表板除霧格柵產品,采用PBT/ASA+15%GF的材料替代傳統的PC/ABS材料,不需要二次噴涂,就可直接通過材料和模具實現啞光的效果。

    在外飾材料中,“以塑代鋼”的案例更多,保險杠的前端模塊近幾年開始使用PP長玻纖增強材料;保險杠緩沖梁則由PC/PBT材料替代過去的鋼鐵材料;一些SUV車型上的行李支架越來越多的由工程塑料制成;可以和白車身一起進行電泳涂裝的PA/PPE材料目前也已經開始應用在翼子板上,如東風標致雪鐵龍的多款車型都采用了這種塑料翼子板。值得注意的是,使用塑料翼子板的趨勢在汽車行業已越來越明顯。

    在汽車發動機周邊零件中,“以塑代鋼”的趨勢則更為顯著,包括進氣歧管、汽車發動機蓋及油箱等諸多零件。這些零件通常采用的材料以尼龍玻纖填充材料為主。

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