不飽和樹脂復合材料7


    以往車輛部件用SMC/BMC樹脂絕大多選用玻璃纖維作為增強材料,隨著人們對車輛的輕量化、低油耗、高安全性、環保等要求的提高,高強度纖維復合材料,特別是碳纖維復合材料(CFRP)因其質量小,高強度、高剛性和良好的耐蠕變與耐腐蝕性,而成為很有前途的汽車用輕量化材料。碳纖維復合材料在汽車上的應用,美國開展得好。碳纖維增強復合材料具有重量輕、高力學性能的優點,特別是彎曲模量(剛度)出色。為了大程度降表4汽車型SMC和高強度乙烯基酯樹低重量,碳纖維增強材料傳統上使用不含填料的環氧樹脂制成。由于使用手糊成型或樹脂傳遞模塑成型工藝,該材料通常用于制造小批量的航空部件、賽車等特殊產品。
    環氧樹脂的高成本、碳纖維價格的昂貴和勞動密集的成型工藝限制了碳纖維復合材料的規模工業化應用。為此國內外業界致力于規?;?、低成本碳纖維增強復合材料的研發,事實上過去20年中創造了2個6年間產量翻番的紀錄,碳纖維的價格已下降,應用也得到促進。如果進一步抓住機遇加快發展,碳纖維復合材料實現大規模汽車應用就有非常客觀的可能性。汽車部件應用碳纖維增強SMC(CF-SMC)可使重量明顯降低,隨之連接件、承載構件、緊固件等附件的重量也可減輕。汽車部件通常要承受多種載荷,如果發揮材料50%的拉伸和50%的彎曲強度作用,那就意味著CF-SMC部件的壁厚可以比傳統的SMC減少40%,因此基于剛性,如用CF-SMC替代標準SMC應該可以降低重量55%左右。
    近,歐洲的公司推出了用于非A級表面的半結構和結構汽車部件用的乙烯基酯CF-SM。原材料和成型設備由德國Ludwig-shafcn公司提供。所產CF-SMC提供了極好的工藝性、很輕的重量和高的機械性能組份為Atlac XP810乙烯基酯樹脂和分散型大絲束(48K)碳纖維增強材料。CF-SMC顯示出良好的流動性和均勻的纖維分布性,閉模速度和固化時間可參照標準SMC。模壓件的力學性能(表5)和比重明顯優于同等的玻璃纖維增強SMC。

表5 碳纖維增強CF-SMC(含50%纖維)力學性能

參數

測試標準

數值

拉伸強度/MPa

ISO-527

175

拉伸模量/GPa

ISO-527

27

斷裂延伸率/%

ISO-527

1

彎曲強度/MPa

ISO-178

315

彎曲模量/GPa

ISO-178

23

斷裂延伸率/%

ISO-178

1.6

    加入世貿組織,對的FRP企業機遇大于挑戰,前亞洲(去除日本)人均復合材料的消耗量只有0.3kg左右,非常低。因此,復合材料的發展在亞洲具有很大的潛力和空間。近幾年的FRP將繼續有長足發展,FRP的增長速度以超過經濟發展平均增長速度而發展,但對FRP制品質量的要求也會愈來愈高,為此,各大公司不斷開發新產品以滿足客戶更廣泛的需求。