***近幾年,長玻纖改性PP在改性塑料行業(yè)異?;鸨iL玻纖增強(qiáng)PP材料價(jià)格低廉,具有不亞于增強(qiáng)工程塑料的卓越性能;綜合這兩點(diǎn)所表現(xiàn)出的高性價(jià)比***勢,被業(yè)界所廣泛看***。目前這些廠商紛紛投入***量的人力、物力進(jìn)行該類型材料的生產(chǎn)研發(fā)和市場開拓的工作。
PP作為通用塑料材料之一,具有******的綜合性能、******的化學(xué)穩(wěn)定性、較***的成型加工性能和相對(duì)低廉的價(jià)格;但是PP存在強(qiáng)度、模量、硬度低,耐低溫沖擊強(qiáng)度差,成型收縮***,易老化等缺點(diǎn)?;貜?fù)“PP”查看更多
一般說來,PP材料的拉伸強(qiáng)度在 20~30MPa之間,彎曲強(qiáng)度在25~50MPa之間,彎曲模量在800~1500MPa之間。因此,對(duì)其進(jìn)行改性,以使其能夠適應(yīng)產(chǎn)品的需求。如今,每一種改性PP在家用電器***域和車用***域都有著***量應(yīng)用。
玻璃纖維(英文名為:glass fiber或fiberglass )是一種性能***異的無機(jī)非金屬材料,***點(diǎn)是***緣性***、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性***,機(jī)械強(qiáng)度高,但缺點(diǎn)是性脆,耐磨性較差。玻璃纖維主要用途之一為復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。長玻纖一般指長度超過10mm的玻纖。
長玻纖增強(qiáng)PP塑料指含有玻璃纖維長度在10到25mm的改性PP復(fù)合材料,經(jīng)過注塑等工藝形成玻璃纖維長度***于3.1mm的三維結(jié)構(gòu),英文為LongGlassFiberpolypropylene,簡寫為LGFPP。***內(nèi)外有很多資料將長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料簡稱為LFT(即Long-fiberreinforcethermoplastic)。從材料定義看,LGFPP屬于LFT的一種。
作為汽車模塊載體材料,該材料不僅能有效地提高制品的剛性、抗沖擊強(qiáng)度、抗蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性,而且可以做出復(fù)雜的汽車模塊制品。
一般為長度12毫米或25毫米,直徑3毫米左右的柱狀粒子。其中12mm左右長度的粒料主要用于注塑成型,而25mm左右長度的粒料主要用于壓塑成型。在這種粒子中,玻璃纖維有著和粒子同樣的長度,玻璃纖維的含量可以從20%到70%不等,粒子顏色可以根據(jù)客戶要求進(jìn)行配色。
為了使玻璃纖維在塑料中很***地起到提高強(qiáng)度的作用,必須使玻璃纖維長度***于其臨界長度Lo。有關(guān)資料表明,當(dāng)纖維長度小于此臨界長度的纖維增強(qiáng)塑料受到一定載荷時(shí),纖維就會(huì)被拔出,纖維的強(qiáng)度就不能得到充分發(fā)揮。臨界長度Lo與具體的塑料品種有關(guān),就玻纖增強(qiáng)聚丙烯而言,其Lo為3.1mm。
由此表明,模式主要是纖維被拔出而無法滿足模塊載體材料的強(qiáng)度要求。因此,開發(fā)應(yīng)用長玻纖增強(qiáng)聚丙烯及其注射成型技術(shù),就是要制備出增強(qiáng)玻纖長度在10mm左右的聚丙烯原料,并通過改進(jìn)的注射成型工藝,制品中的玻纖長度在3.1mm以上。
汽車工業(yè):前端模塊、車門模塊、換擋機(jī)構(gòu)、電子油門踏板、儀表盤骨架、冷卻風(fēng)扇及框架、蓄電池托架、保險(xiǎn)桿支架、車底防護(hù)板、天窗框架等,用于替代增強(qiáng)PA或金屬材料。該材料在這些***域中的應(yīng)用在歐洲已經(jīng)得到很***推廣,目前的消費(fèi)量為20,000T/Y。
家電行業(yè):洗衣機(jī)滾筒、洗衣機(jī)三角支架、一刷機(jī)滾筒、空調(diào)風(fēng)扇等、用于替代短玻纖增強(qiáng)PA、ABS或金屬材料。
通訊、電子、電器行業(yè):通訊電子行業(yè)的高精度接插件、點(diǎn)火器零組件、線圈軸、繼電器基座、微波爐變壓器線圈架/框架、電氣連接器、電磁閥封裝件、掃描儀組件等。
其他:電動(dòng)工具外殼、水泵或水表外殼、葉輪、自行車骨架、滑雪板、地面機(jī)車腳踏板、軍用/民用安全頭盔、安全鞋包頭等,用于替代短玻纖增強(qiáng)PA、PPO等
對(duì)于汽車前端模塊,采用PP-LGF30材料,可將散熱器、喇叭、冷凝器、托架等超過10個(gè)傳統(tǒng)金屬件集成于一個(gè)整體;相比金屬件更耐腐蝕,密度小、重量減輕約30%,具有更高的設(shè)計(jì)度,可直接回收無需分類處理;降低了制造成本,有明顯的降本***勢。
***眾、福***等外資品牌汽車前端模塊塑料化成功應(yīng)用多年。近年來,自主品牌車企逐步開始進(jìn)行自主化設(shè)計(jì)與新材料應(yīng)用研究。比如,上汽主導(dǎo)的FCV-863項(xiàng)目,對(duì)前端模塊實(shí)施塑料化,減重達(dá)3.03kg。長安汽車,在2011年車展并展示了款配有全塑料前端模塊的CX30緊湊型轎車,將22個(gè)金屬零部件組成一個(gè)注塑成型部件,極***地簡化了CX30車型的前端結(jié)構(gòu),使該部件減重高達(dá)40%,并且減輕了汽車總重量約4kg。長安逸動(dòng)2015款塑料前端模塊原鋼件10.13kg,塑料件6kg,預(yù)計(jì)減重4.13kg,減重率41%;并將推廣應(yīng)用到C201、C206、C2X等量產(chǎn)車型上。長城汽車2014年6月量產(chǎn)的***款汽車已采用塑料前端模塊,重量減輕30%至4.7kg。江淮汽車目前也在量產(chǎn)車上推廣塑料前端模塊等產(chǎn)品。2011年,奇瑞汽車承擔(dān)的“纖維增強(qiáng)塑料前端模塊開發(fā)及其在目標(biāo)車型上集成應(yīng)用”***家科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目,對(duì)塑料前端模塊進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā),并成功應(yīng)用到量產(chǎn)車型(比如艾瑞澤7)上。
在卡車前端模塊塑料化方面,SABIC與SCANIA合作成功開發(fā)了卡車前端框架,并形成模塊化供貨,將部件由5.15kg減重至3.29kg,減重效果達(dá)33%。
對(duì)于軟質(zhì)儀表板骨架材料,采用LGFPP比填充PP材料強(qiáng)度更高、彎曲模量更改,流動(dòng)性更***些,在相同強(qiáng)度下,儀表板設(shè)計(jì)厚度可減薄從而減重,一般減重效果約20%。同時(shí),可將傳統(tǒng)的多個(gè)部件儀表盤托架發(fā)展為單個(gè)模塊。此外,儀表板前除霜風(fēng)道本體、儀表板中間骨架選材,一般與儀表板本體骨架采用同一種材料,可進(jìn)一步提升減重效果。
2011,福***翼虎及福***Kuga儀表板(采用TrexelMuCell微孔泡沫注塑成型技術(shù)和SABIC的PP-LGF20制造),和普通注塑制造的填充聚丙烯儀表板相比,此應(yīng)用產(chǎn)品將每輛車減輕了0.45kg,生產(chǎn)時(shí)間縮短15%,成本降低3美元。目前,寶馬、奧迪等中高端軟質(zhì)儀表板骨架,***多采用長玻纖塑料制造作為儀表板骨架材料。比如,2010年BMW公司7系轎車儀表板骨架通過采用長玻纖塑料,儀表板成品能夠比傳統(tǒng)材料重量降低20%。同時(shí),長玻纖聚丙烯材料可與BMW公司自動(dòng)化整體發(fā)泡注塑技術(shù)相兼容;采用較少的原材料就能實(shí)現(xiàn)更高的強(qiáng)度和剛度,并且能夠使儀表板具有更******的性能。目前,寶馬3/5/7系、奔馳E等高端汽車儀表板骨架皆采用LGFPP材料。
合資品牌車企中,一汽***眾、上海***眾、長安福***等多款量產(chǎn)車的儀表板骨架均已采用LGFPP。在自主品牌中,長城高端SUV儀表板骨架PP-LGF20代替改性PP由3mm減為2.2mm,并成功批量化生產(chǎn)。比亞迪騰勢、上汽榮威550等中級(jí)以上乘用車的儀表板骨架也逐步采用LGFPP材料。
曾經(jīng)采用SABICSTAMAX長玻纖聚丙烯的現(xiàn)代索納塔塑料車門模塊,獲得了在美***塑料工程師協(xié)會(huì)(SPE)創(chuàng)新***。新福***Fiesta車型前門模塊集成了多種功能元件,諸如門鎖、車門玻璃升降器、揚(yáng)聲器、防盜裝置等。馬自達(dá)6車門內(nèi)板,一汽奔騰B70等皆采用LGFPP制造?;貜?fù)“汽車”查看更多
換擋機(jī)構(gòu)主要采用金屬材料和短纖維尼龍材料,目前,***外少數(shù)車型換擋機(jī)構(gòu)骨架已嘗試采用長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料替代短玻纖尼龍材料。尼龍材料容易吸水,成品件吸水率一般在0.7%以上。在高溫高濕下,存在發(fā)生失效的風(fēng)險(xiǎn);若改為不易吸水的長玻纖聚丙烯材料,則可避免此類問題的發(fā)生。同時(shí),采用長玻纖增強(qiáng)PP材料,可起到減重降本的作用。
電子油門踏板臂需要承受較***的力,因此,其選用材料需要有極***的力學(xué)性能,較***的韌性,在高低溫下材料性能不能有***的變化。目前電子油門踏板臂以玻纖增強(qiáng)PA材料為主。泰科納材料商曾成功用長玻纖塑料(牌號(hào)CelstranPP-LGF40/50)用于電子油門踏板上,具有低氣味性且高強(qiáng)度的******性能,比增強(qiáng)PA材料的成本低。