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长纤维增强热塑性塑料在汽车轻量化与节能减排中的应用.doc

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本文由chanel2001贡献 pdf文档可能在WAP端浏览体验不佳。建议您优先选择TXT,或下载源文件到本机查看。 方鲲 北 京化工大学新型高分子材料制备 与加工重点  实验室博士 , 副教授 , 北京纳盛通( S 新材料科技有  N T) 限公 司总经理兼总 工程师 。 主要从事汽 车塑料和 电磁  热功 能复合材料科研 与产业化 工作 , 国 内外发表科  在 研 论文 3 余篇 , 0 编译 专著 一部 , 获得 国家 新材料 发 明  专利 6 。 项   长纤维增 强热 塑性 塑料  在汽车轻量化与节能减排中的应用   ■ 方  鲲  ,   吴 丝竹  邓 云 飞   陈一 龙 。   1 北京化 工大学材料科 学与工程 学院  . 2 北京纳直通( S ) . N T 新材料科技 有限公 司   3 中国汽车工程 学会 ,汽车轻量化技术创新战略联盟专家委 员会主任  . 当 今 , 车 工 业 的发 展 提 倡 “ 汽 安  全、 能 、 保 ” 节 环 的新 理 念 。 汽车 保  在 有量持 续增 长的状 况 下 , 不断 降低 汽  车油耗 、 护大 气环境 已在 汽车 工业  保 发达 国 家政 府 和 车 主之 间达 成普 遍  轻量 化 的设 计 与使 用 是 其 中有 效 的  措施之一n 2  -。 l 实 现 轻 量化 设 计 最 有 效 技 术 方  案之一是 采用 高性 能的汽车轻量化材  了汽车 塑料生产技术 与塑料零部件制  造 水平 不断 的提 高。 先进塑 料及复 合  材 料 可 替 代金 属 材料 制 造 汽 车零 部  件, 作为最 重要的汽车轻量化材料 , 它  不 仅 减轻 约 4 %以上 的车 身质 量 , 0 同  时易于 高 度集 成化 使 成本 降低 4 %, 0   节 能减 排效 果显著 。 国际上 越来越 重  料, 而采用先进 塑料( 复合 材料 ) 包括 制  共识 。 燃油 经济性 成 为综 合评价 汽车  性 能的 一项 重要 指标 , 其水 平高 低集  中反映 出汽车 节 能减排 的好坏 。 降低  汽车能 耗与 多种 因素密 切相 关 , 除提  高汽车 发动机 的 热功效 率 、 改善 汽车  传 动系统 效率 、 理化 车身 结构 与风  合 作汽车零部件被 业界公认为是实 现汽  车轻 量 化 的最 重 要和 最 有 效手 段 。 J   统计 资料 显示 , 汽车 整车 质量每 减轻  1%, 0 燃油 能 耗 可 降低 6 %~8 。 当 %在   今 国 际石 油 价格 处 于 高 价位 的 情 况  下, 全球各 大汽 车制 造厂 商都在 努力  视 汽车 塑料与塑料零部件 的开发与生  产, 其用量迅速 上升。 汽车工业发达 国   家 已经将 汽车 塑料( 复合 材料) 用量 作  为衡量 现代汽车设计与制 造技术水平  高低 的一个 重要标志【。 4  J 阻设 计 、 发展 新 能源 汽 车 之 外 , 车  汽 追 求整 车质 量 的轻量 化 , 由此也 促进  圜 A vn e a r lI u t   d acd t isn s y M ea  d r 不 过 相 对 比 而 言 , 国 汽 车 塑  中 类, 以及在汽车塑料零部件 中的具体应  用, 结合其对汽车工业节能减排 的重要  影响 , 出了国内发展L T塑料 的开发  提 F 与应用方 向。   使用 的环保 型LFT 塑料作为 汽车高级  轻量化 材料 的研究 、 发与应用再次引  开 起业 内人士 广泛 重视 。95 , 国复  18 年 英 合材料 公司(ci首先成功开 发出L   I ) FT 塑料粒 子( F —G)商品名为Ve tn  LT , ro 。 料 与 国外还 存 在 有 较大 差 距。0 8 20年  中国经 济型 轿 车塑 料 用量 仅 为 5   0~ 6 k 辆 , 型载货车 达到 8kg 辆 , 0 g/ 重 0 /   技术指标远远 落后于 汽车工业 发达 国  家的 汽车 塑料 最 高用 量 30 g 辆 以  0k / 一 、 LT F 塑料发展及现状  L T塑料 是以热塑性树脂为基体 , F   19 年 , 9 3 德国Hoc s C ln s公司( eh t ea ee   后  上、 占整 车质量 2 %的技术 水平 。 O 中国  的 中、 高级 轿车 塑料 用 量 目前 只达 到  汽 车 工 业 发达 国家 2 世 纪 9 年 代 的  0 0 水平 , 10~10 / 随着 汽车轻  为 0 3kg 辆。 量化 水 平不 断提 高 , 计到 2 2 年前  预 00 后, 国外 汽车 最 大塑 料用 量将 会 达到  建立美 国T c n 公司) io a 开发 出可注塑成  型LF T塑料 粒子 生产 技术 , 品 名 为  商 Ces r n, lt a 同时进行产 品设 计与市场  推广 。   以长 纤维( 要为 玻璃 纤维 和碳 纤维) 主   为纤维增 强材料 的热塑性复合材料 , 具  有质量轻 、 强度高、 抗冲击韧性 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 等卓越性 能 , 主要  最 目前 , FT L 塑料 主要存 在 2 种生产  制备 方法 : FT L 塑料 粒料 制备和 直接  在线生产L T F 塑料制品(F - 。 L T D)前者  是先制成半成 品——粒料 , 再将粒料注  射 或模 压成 型为 制 品 ; 后者 则是 一步  工 艺法 , 即在生产 线上配 混玻璃纤 维、   塑 料及添 加剂后直接在 线一步热模 压  或注射 成型为所需制 品, 省去制作粒料  5 0 g 辆 以上 , 0k / 占整车质量 3 %~4 %  0 0 的技术水 平。 由此可见 , 我国 的先 进塑  的优点是性价 比高和相对 密度 较低 。 它  是 纤维增强聚 合物领域 的一 种新型复  合材料 , 可作为重要的汽车轻量化 新材  料使用 。 由于L T F 塑料具有更好的流动  性能 , 比以往 常使 用的GMT 料( 材 玻璃  料 ( 合 材料) 现代 汽车 工业 中的应  复 在 用空 间十 分广 阔。 国家信 息 中心 预  据 测,0 0 国 内轿车 将 开 始 大规 模 进  21年 入普 通 家 庭。0 9 2 0 年底 国 内汽车 市 场  纤维毡增强 聚丙烯) 更适合制作复 杂结  构 的汽车塑料零部件 , 并可以一次加工  成型 。 J   L T塑料包含 长度 为 1 F 0~5 mm  0 的 玻璃纤 维 或碳 纤维 , 用性 和 刚性  耐 强度 较好 , 汽车 工业 中主 要应 用 于半  结构 与结 构 性 的塑料 零 部件 。 O 2 世纪  销售 突破 10 万辆 , 2 1年 需求 量  40 到 05 将 突破 l0 万 辆 , 80 汽车塑 料( 包括 复合  材料 ) 需求量将达 到 10 ~l0 。   万   万t 5 8   的 中间环 节、 减少 生产工 艺步骤 、 降低  能耗、 约生产成 本 , 现汽车塑料 零  节 实 部件生产与集成的高度规模化 , 从而达  到节能减排 的要求 。 J   近 年来 , 国外科 研 单位 和工 业 公  目前 , 汽车 塑料 的 品种 与应 用 范  围也在 不 断扩 大 , 汽车轻 量化 材料  从 技 术 的发展趋 势来看 , 汽车 塑料 在 经  历通用塑料、 程塑料之后, 1 工 自2 世  纪 起 己经迈入 复 合材 料 时代 。 汽车塑  料 零部件 将 呈现 更加 轻量 化 、 工费  加 用 更低 , 塑料 模 具费 用 只约 占钢 制件  模 具 1%~2 %, 本 降低 更加 显 著 , 0 0 成   同时汽车 塑料零部件设 计与 应用呈现  司对 作为汽车 高能性轻量 化新材料之  一 8 年 代初 期 , 国聚合 物 复合 材料 公  0 美 司( PCI最早提 出L ) FT的理论 与材料  设 计概 念 , 并且进 行 了产 品研 究与 开  发, 但是 由于 纤维 浸渍 与分 散 的核 心  的L 塑料 进 行 了大 量 系统研 究 、 FT   开发与工业化生产 。 目前 , 美国GE 公司  ( 收购 日本LNP 司)美 国RTP 公 、 公司、   美国Tio a cn 公司、 英国I I C 公司 、 日本大  关键技 术 没有 解 决 , LFT塑料 的特殊  注射、 模压 成 型工 艺 技术及 生产 专 用  赛璐( ac1 司、 D ia) 公 日本智索( h so公  Ci ) s 司、 欧N: 欧化 工公 司、 国欧文斯科  I I ; 美 集成模块化 组合 、 专业化 生产 , 新技术  设 备还 相对 落 后 , 加之 其他 车用 材料  宁( OVC) 司、 国DS 公 美 M复合材 料公  司 、 国圣戈班公司 、 国Aro r公  法 法 j ma i 司、 韩国三博 公司 、 沙特石化 公司等几  十个世 界塑料企 业 已经实现 了工业化  生产L 1 F、 塑料粒子。   含量 将 会更 高 、 品籽会 更 加环 保与  产 舒适 化 , 断满 足汽 车工 业对 节 能减  不 排的更高 要求 。   其 中, 性 能 长 纤 维 增 强 热  高 塑性塑料( o g i e Renf r e L n  F b r i o c  如S T F 塑料 ( 短纤维增 强塑料 ) 、 填充塑  料 和工程塑料 改性技术 己实现工 业化  生产 , 从而导致L T F 塑料新技术的开发  与 应用进程 缓慢 。0 2 世纪 9年 代后 , 0 随  着汽车工业快速发展 , 人们的环保 及节  能意识普遍 增强 , 以及全球不断呈现的  能源 危机、 油涨价 、 石 汽车驾 驶安全性  等 因素影响 , 促使汽车轻量化成为 汽车  工业发展 的必然趋 势。 此时 , 可再 循环  在过去 的 1年 中, F 塑料 以3% 0 LT 0  的年 增 长率上 升 , 即使在 经济 不景 气  的 时期 也 未 受 到影 响 。0 6 世界 的  20年 Th r pa t , e mo lsi 简称L T c F 塑料) 作为车  用复合材料 中的重要一员 , 近年来备受  行业 内人士的高度重视。 本文将重点介  绍LF T塑料的先进 制造技术 、 性能 、 分  L v塑料 (F G F D) 量 已达  Fr L  — 和L T— 用 到 7 。 欧洲 , 万t 在 目前LFT塑 料 的产  新筋龋产业 N 。 0 0—   O 42 1 圜 量 与应 用 已经超过GMT热塑性 片材 ,   l  匠譬窜 悟嚣 / f   关L  塑料 应用的市场调查研究报告   T F 认为 , 预计 20 — 0  O 6 2 1年世界的L 塑  1 FT ^ ●     . 紧懵酷  -   格, 这一阶段在全球汽车塑料市场上其  营业收入将 增加超过 8 ~1亿美元 。 亿 0   美国P i cp 公司也认为 , F 塑料市  rn ia L T 场 已经从卖方市场转向买方市场 , 并且  如 图1根据美国To s n 市场信息  。 wn e d 研 究公 司分析 , T塑料 的市 场增 长  LF 料 年平 均增 长率 略有 降低 , 但不 低于  1%, 2 基于 目前平 均LF T塑料 的销售价  强劲 , 并逐渐进入成 熟阶段。 该公 司有  在今后 5~l年 内, 0 逐步转为相对成熟  l   一  的市场 。 从地 区分布 看, 欧美地 区 占到  LT F 塑料总用量 的9% , 2 并保持 3 以    上增 长率。06 , 20 年 欧洲地 区LF 塑料  T 用量接近 7万t增长率超过 3%。 0 , 2 经过  l}l一 1 _ 、 )     近年快速发展 , L T塑料用量 所占  亚 ̄IF 比重明显提高 , 日本 目前占世界L T F 塑  I   料消费的 1%。 1 中国市场存在 很大 发展  空间 ,06 , 20 年 中国市 场仅 占世界L   FT 塑料 总消 费量 的 3 %~5 排 在 欧洲、 %,   I —  I GT M  北美 和 日本之 后 , 预计 到 2 1年前  但 01 后, 中国市场L T塑料 的用量将会大大  F 1 I 19   98   83 l 985   19   87 l 9 98   1 99t   19   1 93 995   199   7 1 999   20   01 2 3  00 20   05 200   7 超 过 日本 , 到世界消费市场的 1%~ 达 6   1%。04 20 年 世 界LF 8 20 — 0 9 T塑料 的市  场需求量和增长率见表 1 所示  0  ] 。 图1 L T   F 塑料在欧洲市场的年增 长趋势  敦毫■ 主囊  l%  t 其中, 以聚丙烯(P 为基 体的L T P) F  塑料(F —G F — 在汽车工业终  L T 和L T D) 端塑料零部件用途 中占主要应用份额 。   蕾 ‘量  l ,  8‘ 有 关技术 数据 表 明, FT L 塑料 需求 的  8%来 自汽车 工业( 0 汽车零 部件)现 已  , 辞汽车摹毒  锚  在欧洲 品牌 汽车 中得到广泛 的设计 与  应用 , 见表 2 所示 。 美国To sn 公司  wn e d 捧  蔫二  ● %  认为 , 在今后 5 内, F 年 L T塑料( F —G LT   和L FT-D) 用量增 加的近一半将 来 自   遗鼻工t.品 I  I  % 鼻守拖车粤  l   咏 于5 个应用领域 : 前端模块 、 板、   仪表 门 模块、 汽车车 身底板和非汽车行业的常  用物 品( 工业商 品 )如 图 2 汽车业  或 , 。 内人士预 计L T塑料还 有 5~l年的  F 0 图2  LF 塑料 (FT 和L T- T L -G F D)的应用领域  表1 2 0 — 0 9 F 塑料 的市场需求量和增长率    0 4 2 0 年L T 地区   全球  北美洲  西欧  亚洲  2 0 年产量/ 04 百万k ( g百万磅)   18 3) 0( 9 2   4( ) 49   6 3 (4  47 ) 3 (9  16 ) 2 0 年产量/ 09 百万k ( g百万磅)   2 55 1 4( ) 4  7( 9 71 ) 6  7 (6 ) 313  9 (1) 52 o  年平均增长率/   % l  8 1  2 l  7 2  5 、 圜 A vn e  a r lI ut   d acd t i   ds y M ea n r s 料 与聚 合物 基体 的 力学 性能 比较 。 由  表2 LT   F 塑料在欧洲品牌汽车 中的应用情况  制造商  奥迪  宝马  雪 铁 龙  于L T塑料成型 制件 中的保 留纤维 长  F 其它  ■  ■  噪音屏  蔽板  底部挡  泥 板  前端支  保险杠梁  仪表 板  车门板  架  度大 , 并且 在注 塑 制件 内部 可形 成互  相缠 绕 的三 维 网络结 构 , 维增 强效  纤 应更 加 明显 , 因此其 性 能 Ls t FT塑料  一  ■  ■  ■  一  ■  ■  ■  成型制件 更加优异【【l 3l。 】     目前 , LFT塑料 中所 用 的增 强纤  菲亚特  ■  ■  维 主 要 有 : 璃 纤 维 、 纤 维 、 纤  玻 碳 铜 福特  梅赛德斯  欧 宝  ■  ●  ■  ■  ■  ●  ■  维、 不锈 钢 纤维 、 纤 维、 硼 天然 植物 纤  维 、 香族 聚酰胺 纤维 和超 高相 对 分  芳 子 质 量 聚 乙烯 纤 维 等 。 中 , 璃 纤  其 玻 维( GF) 来源广 、 度好 、 强 性价 比高 , 实  际应 用最 为 普遍 , 占总 用量 的 9 % 约 8  左 右 。   LFT塑料 采用 的塑料 基 体主要  标致  雷 诺  ■  ■  ■  ■  西亚特  斯 柯 达  沃 尔 沃  ■  ●  ■  ■  ■  是聚 丙烯( PP, 8 %以上)其它还有  占 0 , 聚酰 胺( PA)聚碳酸 酯(   、 、 PC)聚对苯  二 甲酸 丁二 醇酯 ( BT) 聚对苯 二 甲 P 、   酸 乙二 醇酯( PET)聚苯 硫醚( 、 PPS 、 )   大众  ●  ■  ■  '   聚 醚 醚酮( PEEK)热 致液 晶聚 合物  、 ●  1o   ‘ J .   一  (C 、 L P)热塑 性聚氨f ( U) l TP 和改性 热   ̄ 塑性 树 脂与 塑料 合 金等 多种 品种 。 同  时 , 维浸 润剂 的选 择 与应 用也 会对  纤 ● ■ ● l■        -  J   囡 ■ 1-   -   l   提高L T塑料 的综合性能起 到一定 的  F 协 同作用 。   概 而 言之 , T塑料 具有 以下显  LF \   量 1a —  竭  0  \   Au J Iml  m  篓  萱  曩  I — ㈣   0_ __ ___ 一   著 优点 。 ①密度 小 、 强度 高。 T塑料  LF 的密 度只 有 1 1~16 /c , 为钢  . .g m 仅 的 1 5~1 7S 材料 的 1 3~1 4  / / 、 MC / /, 10   一 1 _ _   — 1_'■ _  ■■■_一 ——一 ~   却具 有 更高 的机 械 强度 。 ②性能 可设  计的 自由度大 。 LFT 塑料 的物 理、 化学  O量   和力学性 能都可 以通过合理选 择原材  11 1   12 0  .  1 O 1   I5 1  0 料种 类 、 比、 工成 型方 法 、 维含  配 加 纤 量进 行设 计 。 由于 热塑性 复 合材料 的  基膏摹疑  冲击叠座_(g ? / ) / k |叫I     图3 F 塑料 、ST  L T F 塑料与聚合物基体的力学性能比较  基 体 材料 种 类 比热 固性 复 合材 料 多  高速 发展 时期 , 别是在汽车零部件制  特 造设计与应用领域将会快速增长  。   低 翘 曲度 、 用 寿 命 长、 蠕 变 等 优  使 耐 点, 比聚合 物基 体和SFT 料具 有 更  塑 很多 , 因此 , 材设计 的 自由度 也就更  选 大。 ③纤 维 长度 较 长 , 且分 布 均匀 , 可  以在 基 体 中形成 三 维 网络状 结构 , 从  加 优异 的综 合性 能 , 以替 代s 可 FT塑  i 一 、 LT F 塑料 的特点  L T塑料( F G和L F L T— FT— 具  D) 料和 G   热塑性 片材 , 泛用于汽 车  MT 广 结构 件 , 发 动机机 罩 和发 动机 冷 却  如 风扇 等。 3 示为LFT塑料 、 图 所 sFT塑  而 可 以提 高 塑 料 成 型 制 品 的综 合 力  学 性 能, 特别是 耐冲击 强度显著提 高 ,   可 以提 高 3~4 。 铝 材 的 比强 度  倍 ④ 有 强度高 、 刚度大 、 耐冲 击 、 尺寸稳定 、   新毫斟产业 N 42 1 】 l O. 0 0■丽     为 9 8 而L 塑料 比强度可 以高达  .%, FT l .%, 72 变形 性较 小 , 别有 利于 在汽  特 头 , 时 向模 头供 入 热 塑性 树 脂 , 同 模  头 中 的无 捻 粗 纱 被 强 制 散 开 , 受  又 到熔融树脂 充分浸渍 , 因此 每 根 纤  维 都 被 树 脂 包 覆 , 后 经 冷 却后 切  最 塑料 和 助 剂 ; 后 强机 械 力搅 拌 和  然 均 匀塑 化 熔体 并达 到 无应 力 影 响状  态 ; 后再 利 用双 螺 杆 的高速 旋 转 , 最   自动拉 人玻 璃纤 维 , 打断 成一定 的保  留 长度 纤 维后 使 其 被树 脂 熔 体充 分  车 塑料 零部件 制造 中的设计 与应 用。   ⑤成 型收缩率小 、 蠕变性能好 、 抗 制品  尺寸 稳定、 耐疲劳性 能优 良。 ⑥热性能  成 较 长 的 粒 料 ( l~2 mm ) 1 5 。由于  该 方法 使 纤 维完 全 被 树脂 浸 渍 与包  高, 一般塑 料使用 温度为 5 0~10   0 ℃, 当用 玻璃 纤 维增 强 塑 料 后 可提 高 到  10 0 V以上 , 特殊L 塑料 的使 用温度  FT 甚 至可 提高 到 2 0 以上 ; 0℃ 线膨 胀 系  数 比未增 强塑料 要低 1 4~1 2 成型  / /, 收缩率小, 02 , 仅为 .% 能够降低制品成型  浸渍 。 配混 坯料 随后再 经 过去挥 发组  分 、 割 、 离等 工序步 骤 , 切 分 最后 由机  械 手送人 压 塑机进 行热压 模 塑成型 ,   最 终 形成 LFT汽车 零部 件 或 其它 塑  料 制品 。   () 在 线 配料 直 接 注射 成 型 2   覆 , 使 注 射 成 型 时 纤 维 受 旋 转 螺  可 杆 搅 拌 的 损 伤 程 度 降 到 最 低 , 而  从 在 最 终 成 型制 件 中可保 持 较 长 纤维  长度及 广 泛分布 。   对 ES T塑料 中的增 强纤维长度  匕F 02-0 6 . .mm, 颗粒长度 1~3 ;F   mm L T 塑料 中的增 强纤维 长度 为 6 2mm,   5   颗粒 长度为 6~2 mm。 F 5 L T塑料粒料  的结 构 与特 点 如 图 4 示 , 中长玻  所 其 过程中的模收缩率, 提高制 品的尺寸精  度。 ⑦导热系数为03~0 ̄W/m2K) - . ( ? ,   与热固性复合材料相似 。 ⑧设计 自由度  比GMT 材料 更高, 更易 于注射和模压  成型 , GMT 材料 只能进行压塑成型 。 ⑨  德 国KRAUS  MAF E 公司采  S F I 用一 台双 螺杆挤 出机和一 台注 塑机在  线复 合生 产L FT塑料制 品。 玻纤 无  将 捻粗 纱 喂入一 台双 螺杆挤 出机 , 连  使 续纤 维在 其 中断裂 与分散 , 并与熔 融  P 充分 混合 , P 配成 6 %P 与 4 " 纤  0 P 00 / 玻 璃 纤维含量 为 3 %~5 %( 0 0 质量分 数) ,   具 有 特 殊 性 能要 求 的“ 浓 度” 料  超 粒 中 的长玻 璃 纤 维 含量 甚 至 可 以达 到  6 % ~ 7 %。 5 5   流动  好 , 模塑成型性 能 ̄S T塑料更  LF 好, 纤维以长尺寸的形态在成型制件中  } 合 的混 配物 坯料 , 昆 混配 坯料 进入 储  料器 , 输进一 台注 塑机 就可 以在 线  再 直接注射成型L T塑料 制品。 F   可以移动 , 伤少。 损 ⑩可 循环 回收重复  使用 , 是绿色环保 的高性能轻质热塑性  复合材  ”。 】   2 直接在线生产L T . F 塑料制品  直 接 在 线生 产 LFT塑料 制 品是  在 生产 线上 直 接} 原 料后 加 热 成  昆配 四 、L T F 在汽车 零部件上 的应  用状况及优势  高 性 能 的LFT 料( T—G 塑 LF 和  LF T—D) 是结构性纤维增强改性工程  塑料 , 主要应用于汽车半结构与结构零  部件制造 , 取代轻质金属和 昂贵工程塑  三.L T F 塑料的制备  以下重点 介绍LFT 塑料 的 2 种主  要生 产制备方法 : LFT 塑料粒料 和直  接在 线生 产L T F 塑料 制品。   LFT塑 料 制 品 的制 备 方法 。 种 生  这 产 工艺 技 术 己有 1 年 以上 的 发展 历  0 史 , 欧 美 地 区 的 汽 车 零 部 件 生 产  在 厂 获 得 了广 泛 应 用 , 代 表 了未 来  并 先进 的高 性 能纤 维 增 强 热塑 性 复 合  材料 与 零 部件 制 品的 重要 技 术 发展  1 L T 料 粒料 制 备  .F 塑 LFT 料 粒 料生 产 工 艺技 术 包  塑 括 电缆 式包 覆法 、 末 浸渍 法 、 粉 融熔  料, 特别适应 了当前汽车“ 减轻质量、 节  能、 环保” 的要求 , 提高 了汽车工业节能  减排 , 符合国际能源短缺和供应紧张下  对汽 车“ 轻量化 、 安全化 、 低能耗化” 的  未来 发展 规划和 回收再利用 的绿色环  保标准 。 因此 , FT L 塑料在 汽车制造工  业 中获得 了广 泛应 用, 图5 如 显示 了其  方 向, 主要形 式有 以 下 2 种…  : 】l I  ( )在 线 配 料 直接 模压 成 型  1 浸渍法等 多种工艺与制备方 法。 该  工 艺 技术 采 用拉 挤 工 艺 成型 技 术将  玻璃 纤 维 无捻 粗 纱 连 续通 过 特 殊模  德 国W P 公司采用双 螺杆 挤 出机  和 压 塑 机在 线 模压 制 备LFT塑料 制  品。 生产 线上 游设 置一 台连续供 给混  配 塑料 的双螺 杆挤 出机 , 据设计 与  根 生 产 的 需要 , 以配 置 添 加 剂 、 料  可 颜 等 辅料 的重 力 加料 机 等 相 关辅 助 设  备。 玻纤 无 捻 粗 纱从 纱 筒 拉 出 , 接  直 进入 双螺 杆挤 出机 。 螺杆挤 出机 中  双 图4 不 同生产工艺技术 制备的LT F 塑料粒  料的结构与特点  在轿车塑料零部件的设计与应用 。 J   当前欧洲 较的多使用直接在 线}   昆 配成 型LFT塑料 制品技 术 , 而美 国较  多使用LFT塑料 粒料生产 。 造成LFT   塑料 应用技术在 不同区域发展不 同的  具有 特殊 设计 的螺杆 构 型 , 以完 成  可 以下 特 殊 功 能 : 先 熔 融 基 体 混 合  首 主要 原 因有 2 : 是 欧洲 的劳 动力  条 一 困 A v ne a r lI ut   d acd t i sn s y M ea  d r 电池托架( a tr  ta s、 B te y r y )内门嵌板  ( d lr in r d o  a es、 Mo ua   n e  o r p n l)结构  框 架(tu trlp c a e s e e) Srcu a ak g   h l s   v   等 , 图6 如 所示 。 根据 欧洲 复合 材料 联  盟 (ATC 统计 , F 塑 料 已经成功 应  E ) LT 用在Au iB d 、 MW 、 i o n Fa 、 od C t e 、 itF r   r 及Mec ds re e等汽车车型上 。   由于L T塑料( F G F D) F L T— 和L T—   具有优 异性能 , MC、 与S BMC 和GWT   等玻 纤增 强 热 固性 复 合材 料相 比, 其  成型方 法具 有下列 优势 : 制件 的形状  可 自由设 计 , 不 需 要后 机 械加 工 ; 且   图5 LT   F 塑料在轿 车塑料 零部件中的设计与应用  能耗 低 ; 塑压 力 低 ; 具磨 损 低 ; 模 模   熔 体 流 动性 好 ; 纤 含量 均 匀 、 控  玻 可 制( 即使在 零 部件 薄壁 处 ) 制件 可设  ; 计 、 观优 良 ; 产 回料 可 回 收再 循  外 生 环 利用 ; 材料 成本 低 ; 原 生产 周期调  整 ( 更换产 品) ; 产线所 需 占用  如 快 生 空 间较小 。 除此之 外 , F L T塑料产 品具  有 优异 的 机械 性 能 , 碰 撞和蠕 变性  抗 能, 以及 低翘 曲率 。   图6 F — 直接模 塑成型 制作 的汽车前 端支 架   L T D 表4 汽车轻 量化材 料的减 重效果及相对成本  零部件  软合金钢  车  身  结  由于采用 了高强度 的玻璃纤维增  强 塑料 , 汽车 塑料 零部 件在 成 本和 减  减 重幅 度/   % 比较基准  l  0 4 0~5  0 2 5~3  5 材料相对成本  1O .  11 .  40 .  30 .  零配部件相对成本  10 .  10 .  20 .  O8 .  重 方 面 效 果 明显 , 4 出 了汽 车零  表 列 部件分 别使用软 合金钢 、 高强度 钢 、 铝  镁合 金及玻璃 纤维增强塑 料时的相对  成本及 减重 幅度 等数据_ 。 1    德 国宝马 2 0 款Mi i lto m  02 n P af r 高 强度钢  铝镁合金  玻纤增强塑料  构  件  车 的前端支 架是 3 %长玻纤 的L 0 FT—   P 塑 料应用 的典型代表 。 P 这个 每年 1  2 成本、 环保 标 准要 求 比美 国和 亚洲 等  其 它地 区更 高 , 同时汽 车塑 料 零部件  制 备厂 商 又相对 集 中, 更适 合直 接在  线混配成型LFT塑料制 品技术 ; 而美  国、 日本 汽车 塑料 零部件 是 全球 采 购  体 制 , 造商 遍 布 全 球 , 而 更 适合  制 从 8 %的LF O T塑料( FT—G和LF L T—D)   万辆 车 的宝 马计 划 , 括在 美 国销售  包 的Mi i o e s 。 n Co p r车 整体设 计的宝马  应 用 在 汽 车 行 业 制 造 大 型 汽 车 组  合塑料零部件。 目前 , F 塑 料 在 国  L T 外 汽 车 塑 料 零 部 件 制 造 工 业 的 下  列 部 件 中 得 到 设 计 与 应 用 : 端 组  前 车前 端支架 采用 3% 0 长玻纤 的L T— F   P 塑 料注射 成型 , P 把散 热器 、 叭、 喇 冷  凝器 、 托架等 约 2 个前 端部 件都 整合  0 件( d l r r nt e d )保 险杠  Mo u a  f o   n s、 支架 ( mp r e ms、 Bu e  b a )仪表板 支架  “ 挂 ” 为一 个 系统 集成 零部 件 , 悬 成 使  L T塑料粒料生 产技术制 备汽车塑料  F 零部件产 品 。   汽车质量 大大减 轻 , 降低了成本 , 以  与 前使用 的G MT 塑料零 部件相 比 , 质量  减轻 3 %, 耗 下 降 3 2 节 能减 排  0 油 .%, 综合效率 降低 2 7   .%。 ( ah or ar r 、 椅框 架( a D sb ad cri s 座 e) S t e  fa s、 r me )车底防护板 ( Und r d  
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