玻璃纖維增強復合材料與汽車輕量化設計

frpseller

目前汽車上應用的玻璃纖維增強復合材料包括玻璃纖維增強熱塑性材料、玻璃纖維氈增強熱塑性材料(GMT)、片狀模塑材料(SMC)、樹脂傳遞模塑材料(RTM)以及手糊FRP制品。
　　
　　為了改善塑料材料的性能，高分子樹脂的填料研究工作進展十分迅速，由于增強材料和填充材料品種繁多，因此將使用玻纖當做增強材料的材料稱為玻璃纖維增強塑料。由于玻纖的加人大大地改善了塑料的物理機械性能，通用塑料經過增強后，也能作為工程材料采應用。對于某些工程塑料，通過增強擴展了作為結構材料應用領域的深度和廣度。目前汽車上使用韻玻纖增強塑料主要有玻纖增強PP、玻纖增強PA66或PA6以及少量PBT、PPO材料。
　　
　　增強PP主要用于制作發動機冷卻風扇葉片和正時齒帶上下罩蓋等制品，但有些制品存在外觀質量不好、翹曲等缺欠，因此非功能件逐漸被滑石粉添充PP所替代。增強PA材料在轎車、廂式車及載貨車工都已采用，一般都是用于制作一些小的功能件，例如鎖體防護罩、保險楔塊、嵌裝螺母、油門踏板、換擋上下護架-防護罩和開啟手柄等。
　　
　　玻璃纖維氈增強熱塑性復合材料(GMT)，是目前國際上極為活躍的復合材料開發品種。這是工種以


熱塑性樹脂為基體，以玻璃纖維氈為增強骨架的，新穎、節能、輕質的復合材料，一般可以生產出片材半成品，然后直接加工成所需形狀的產品，纖維可以是短切玻璃纖維或連續的玻璃纖維氈，熱塑性樹脂可以是通用塑料，工程塑料或高性能塑料。主要用于生產多功能支架、儀表板托架、座椅骨架，發動機護板、蓄電池托架等。
　　
　　片狀模塑料(SMC，用空心玻璃微珠做填料)是一種較重要、用途廣的模壓復合材料制品的半成品。與鋼制汽車零件相比，SMC生產周妍短，便于汽車改型，投資效益好；質量較輕，節約燃油；設計自由；制件的整體性好，零件的數量很少；耐用性和隔熱性好。但是SMC不可回收，污染環境；雖然性能價格比較好，但一次性投資往往高于對應的鋼制件：如，福特金牛座和水星黑貂轎車的前圍里的下散熱器托架，原鋼制的有22個零件，而SMC的才2件，質量大減，成本降低14%。
　　
　　盡管許多汽車廠在生產汽車車身時都已改用由玻璃纖維為增強的材料來替代相對笨重的金屬，但是玻璃纖維是由熔融玻璃拉成的纖維，它在高溫融化后非常容易重新凝固，這給廢舊汽車回收處理帶來了很大困難。為此，法國國家科學研究中心正在研究一種以大麻和聚氨酯為原料的合成材料，這種材料的特點是除具有金屬和玻璃纖維各有的優點外，價格更便宜，質量更輕，韌度更強，而且可以生物降解。現在，該中心正在對這種材料的強度及其他特性進行測試，一期目標是用這種材料生產出汽車車門。