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長玻璃纖維增強熱塑性復合材料研究

放大字體  縮小字體 發布日期:2014-03-08  瀏覽次數:121


       國內最新開發的LFT(Long Fiber Reinforced Thermoplastics,長玻璃纖維增強熱塑性材料)專用液壓機.可以滿足保險杠架和水箱前端骨架等汽車零部件的模塊化要求生產的重要裝備。由于具有更好的流動性能,從而比GMT更有利于復雜制件的一次成型。
  LFT是長纖維增強熱塑性復合材料(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)為增強材料的復合材料。它具有重量輕、強度高、抗沖擊韌性強、耐腐蝕、成型加工性能優良、可設計性好、可重復回收利用、綠色環保等卓越性能。由于LFT具有更好的流動性能,從而比GMT更有利于復雜制件的一次成型。
  LFT材料一般包含長度為10mm~50mm的玻璃纖維,因此LFT制件的耐用性和強度較好。而目前常用的是短纖增強塑料粒子,纖維長度較短,一般在3mm以下,纖維在塑料中是無規的、隨機的,因此在經過注塑工藝,生產的制品中纖維更短,其增強效果受到一定的限制。
  LFT與其他材料相比
  一、LFT與短玻纖增強塑料比較
  和傳統的短玻纖增強塑料相比,具備特殊的螺桿、模頭及切割器設計和浸潤劑配方的LFT技術可以得到12mm以上的料粒活片材,纖維長度和料粒長度相當,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,在經過螺桿、注射口、模腔內流動這三個過程后,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不到1mm,因此對制品的力學性能的幫助非常有限,而LFT技術,不論事模壓還是注射成型,最終測試制品內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械性能。和短纖增強的結構件相比,抗沖擊、抗蠕變性更好,抗熱性能也更優異。
  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的部件加工設備如擠出機、注射劑或壓機、打孔安裝設備、模具,相比昂貴的金屬沖擊設備和模具來說,其成本是很低的,尤其事在生產批量不大的車型,LFT更體現出優異的經濟性。因此,與鋼制結構件相比,LFT使產品重量減輕了很多,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(玻璃纖維氈增強熱塑性塑料)片材后的新一代的熱塑性復合材料,它是以長玻璃纖維為增強材料,以聚丙烯(PP)、PA、PET等為基體材料復合而成。
  LFT片材與CMT片材相比較,其突出的優點是:
  1、片材在壓制過程中流動性較好。
  2、片材價格較低。
  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,本公司將會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片材的產品制造工藝與熱固性復合材料玻璃鋼中的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是在冷態軟片材放入模具后熱壓成型。
  LFT片材與SMC片材相比,其技術性能具有如下優點:
  1、無毒、無味,可改善工作環境。
  2、質輕,密度只有1~1.2g/cm3。
  3、邊角料及廢品可循環使用,最大限度減少浪費。
  4、強度比SMC高,抗沖擊韌性尤為突出。
  5、耐腐蝕、電性能更優良。
  6、產品壓制速度比SMC快數倍,生產效率大幅提高。
  LFT加工工藝
  1、用體積計算法或不同材料間密度換算法計算出產品的片材用量
  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℃的溫度下預熱8--12分鐘,使其發軟
  4、取出,立即放入壓機的模具中,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,產品即成
  長纖維增強熱塑性復合材料(LFT-D-ILC)的應用優勢
  ·熱固性符合材料發展較早,而且至今其產量仍處于主要地位。
  ·熱塑性復合材料再近20年中,增長速率持續較快,是熱固性的3倍。
  ·熱塑性復合材料的發展是由其自身優勢決定的。
  ·熱固性復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反應,可快速成型,適應大規模生產。
  ·可回收,與環境友好,有利于可持續發展。
  ·短纖維增強熱塑性復合材料(SFRT)中纖維長度短,機械性能低,特別是韌性差。
  ·制造成本較低,易于成型加工為復雜制品,具有較好的熱穩定性和抗蠕變性。
  ·在整個熱塑性復合材料中占用最大份額,在1/3以上。
  ·長纖維增強熱塑性復合材料(LFRT)中纖維長度適中,具有優異的力學性能和加工性能。
  ·LFR-G采用熱熔拉擠工藝生產,生產效率低,成本相對較高。ILC-LFT采用在線混合工藝生產,生產效率高,成本低,并且可以和成型設備如壓機和注塑機連接,實現直接成型的工藝。玻璃纖維氈增強熱塑性復合材料(GMT)以玻璃纖維氈為原材料,采用熔融浸漬工藝生產,原材料成本高,加工流動性差。
  ·在汽車節能、環保、安全總趨勢的推動下,適應汽車輕量化、零部件模塊化、降低零部件成本、回收再利用的基本要求,熱塑性復合材料品種、制造、應用技術不斷發展。
  ·在線混合直接成型長纖維增強熱塑性復合材料(LFT-D-ILC)作為其代表材料得到了迅速的發展。
  LFT-ILC的開發,標志以下技術進步和效益
  ·集成了各項復合材料的加工工藝,成本減低;
  ·功能集成、零部件模塊化:減重、高效;
  ·采用纖維增強材料,有利于環保、回收、減重、降低成本;
  ·熱塑性復合材料取代熱固性復合材料進一步發展;
  ·LFT-ILC制造成型方便,成本降低,更利于可持續發展。
  在國外汽車用復合材料經歷了熱固性復合材料(主要是SMC片狀模塑料和BMC團狀模塑料)向GMT的發展,LFT的市場主要在于取代GMT的原有應用,以及部分的熱固性復合材料的應用。
  在國內,汽車用復合材料是熱固性復合材料(主要是SMC片狀模塑料和BMC團狀模塑料)占據絕對的統治地位,LFT的市場主要在于取代熱固性復合材料的原有應用,以及少量的GMT應用。 
 
 
 

 
 
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