用數據說話,長玻纖增強塑料為何優于短玻纖?

  長纖維增強熱塑性塑料(Long fibre reinforced thermoplastics), 簡稱LFT。LFT采用多的基體樹脂是PP,其次為PA,也有使用PBT、PPS、SAN等樹脂。值得一提的是,針對不同樹脂需要使用不同的纖維,才可以達到較好的效果。
  一、LFT的發展
  1980年,美國聚合物復合材料公司(PCI)早提出LFT的理論設計概念,并進行了制備研究與產品開發。
  1990年,英國復合材料公司(ICI)先成功開發出商品名為Verton的LFT顆粒。 開始應用于汽車零部件設計與制備。
  2000年,LFT的產品80%用于汽車零部件。在汽車輕量化方面作出了突出貢獻。
  二、LFT與SFT的性能比較
  1.SFT與LFT的外觀比較
  通常情況下,長纖維增強熱塑性復合材料(LFT)長度為6-25mm,短纖維增強熱塑性復合材料(SFT)為0.2-0.6mm。
  表1 SFT與LFT外觀比較
      
  2. SFT-PP與LFT-PP產品性能的對比
  LFT-PP30%拉伸強度、彎曲強度、彎曲模量、沖擊強度、熱變形溫度、收縮率都明顯比SFT優異。
  表2 SFT-PP與LFT-PP產品性能的對比
      
  注:ISO注塑樣條測試結果,如采用專用樣板截取樣條測試會更高
  3. SFT和LFT典型性能比較
  LFT-PP+30%的綜合性能相對SFT-PP+30%更加優良,當玻纖增加至40%時,性能接近SFT-PA6+30%。
      
  4.優異的抗沖性能
  PP+LGF30/40的沖擊強度在25-30KJ/m2之間,明顯優于其他四種材料的沖擊性能。
      
  注:依據ISO179/1eA
  5.蠕變性能
  經過1000小時的測試,PP+LGF40%蠕變性明顯比SFT-PP+GF40%低,甚至比PA66+GF30%性能更優異。
      
  6.耐疲勞性能
  在80/60/50Mpa的壓力幅度下,PP+LGF40的耐疲勞性能遠遠優于PP+GF40。
  表3 PP+LGF40與PP+GF40耐疲勞性對比
      
  注:70℃下的拉伸疲勞
  7.熱膨脹系數
  PP-LGF40的熱膨脹系統與金屬相近,并且遠遠優于PP-GF40。
      
  從上述比較可以看出,LFT-PP材料與SFT-PP材料相比,由于長玻纖在制品中保留長度長,力學性能更優異,抗沖強度比短玻纖高一倍,耐疲勞性能、熱膨脹系數更好,綜合性能明顯由于短玻纖。因此,筆者相信未來長玻纖在汽車上的應用將會越來越廣。
  三、LFT-PP在汽車上的應用
  1.前端支架
      
  采用35%、40%長玻纖聚丙烯注塑成型,比個GMT車的零件減輕了大約30%
  2.尾門檻骨架
  采用30%LFT-PP,30%LFT-PP即使經受 100℃的高溫也不會產生明顯的蠕變,且比SFT-PP有著更好的抗蠕變性能。
       
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