LFT(长纤维增强热塑性复合材料,Long Fiber Reinforced Thermoplastics)是一种以热塑性树脂为基体、长纤维为增强材料的高性能复合材料。由于其优异的机械性能、轻量化特性和可回收性,LFT近年来成为“以塑代钢”的热点材料,广泛应用于汽车、航空航天、电子电气等领域。

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▲图源:胜美科
胜美科机械(无锡)有限公司于2024年重磅推出全新升级的全套LFT生产线设备作为专注于长玻璃纤维增强热塑性塑料(LFT)复合材料生产设备研发的领先企业,该设备生产速度高达60米/分钟,可灵活满足玻纤含量20%、30%、40%、50%、60% 的不同配方需求。
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当使用2400TEX规格的高强度玻璃纤维时,其单线产能达到1500kg/h。更值得信赖的是,生产线运行稳定,产品良品率高达99%,玻纤分散与树脂包覆效果卓越,有效保障了最终复合材料制品的高品质与性能一致性。其先进技术和可靠性已获市场验证,成功服务于多家国内上市的改性材料企业。

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▲图源:胜美科
为增强客户直观的产品信心,胜美科在其无锡工厂内专门配备有一套完整的48根料条示范生产线。您可以直接观察到设备在高速运行状态下的稳定性、优异的分丝效果以及最终料条的高品质表现,通过下方生产线视频了解设备运行的卓越表现,多角度展现核心工艺环节:
 
 

LFT的材料特点

LFT与短纤维增强复合材料(SFT)相比,具有以下显著优势:

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更高的机械性能:长纤维在基体中形成连续的三维网络结构,显著提高了材料的强度、刚性和抗冲击性。
更好的抗疲劳性:长纤维的增强效果使LFT在循环载荷下表现出更好的耐久性。
更高的纤维长度保持率:在加工过程中,LFT的纤维长度保持较好,通常可达5-25 mm,而短纤维增强材料的纤维长度通常小于1 mm。
轻量化:LFT的密度低于金属,可实现显著的减重效果。
设计自由度:LFT可通过注塑、模压等工艺成型复杂形状的零部件。
可回收性:基于热塑性树脂的LFT材料可回收再利用,符合环保要求。
 

LFT的制造工艺

LFT的制造工艺主要包括以下两种:

直接法(D-LFT)
工艺过程:将热塑性树脂、纤维和添加剂直接在线混炼,然后通过模压或注塑成型。
优点:减少了中间环节,降低了成本;纤维长度保持较好,制品性能优异。
应用:适合大规模生产,广泛应用于汽车零部件等领域。
 
间接法(LFT-G)
工艺过程:先将树脂和纤维制成颗粒(LFT-G颗粒),然后通过注塑或模压成型。
优点:工艺灵活,适合小批量生产;颗粒易于储存和运输。
应用:适合复杂形状零部件的制造。
 

LFT的最新发展

LFT技术近年来在材料、工艺和应用方面取得了显著进展,主要体现在以下几个方面:

1.1 材料创新
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新型基体树脂:除了传统的聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)等基体树脂,研究人员开始采用高性能树脂(如PEEK、PPS、PEKK等)作为基体,进一步提升LFT的耐高温性、耐化学性和机械性能。
纤维种类多样化:除了玻璃纤维,碳纤维、玄武岩纤维、芳纶纤维等高性能纤维也被用于LFT,显著提高了材料的强度、刚性和轻量化效果。
功能化改性:通过添加纳米填料、阻燃剂、导电剂等功能性添加剂,赋予LFT抗菌、阻燃、导电等特性,拓展其应用场景。
1.2 工艺优化
直接在线混炼工艺(D-LFT):D-LFT技术将树脂、纤维和添加剂直接在线混炼并成型,减少了中间环节,降低了成本,同时提高了材料的性能和一致性。
3D打印技术:LFT材料开始与3D打印技术结合,用于制造复杂结构的零部件,进一步扩大了其应用范围。
模压成型与注塑成型结合:通过优化成型工艺,LFT制品的纤维长度保持率更高,力学性能更优异。
1.3 回收与可持续发展
可回收性:LFT材料基于热塑性树脂,具有良好的可回收性,符合环保和可持续发展的要求。
生物基树脂的应用:采用生物基树脂(如聚乳酸PLA)作为基体,开发环保型LFT材料,减少对石油资源的依赖。
 

LFT的应用领域

LFT凭借其高强度、轻量化和设计自由度高的特点,在多个领域实现了“以塑代钢”的应用突破:

2.1 汽车工业

LFT在汽车领域的应用最为广泛,主要用于轻量化和高性能零部件的制造:

  • 结构件:前端模块、车门模块、座椅骨架、保险杠支架等。
  • 功能件:发动机罩、电池托盘、底盘部件等。
  • 优势:相比金属材料,LFT可减重30%-50%,同时具有优异的抗冲击性和耐疲劳性。

 

2.2. 航空航天

  • 内饰件:座椅框架、行李架、面板等。
  • 结构件:无人机机身、卫星支架等。
  • 优势:LFT具有高比强度、耐腐蚀性和耐疲劳性,适合航空航天领域的轻量化需求。

     

 

2.3 电子电气

  • 外壳与支架:电器外壳、连接器支架等。
  • 功能件:阻燃、绝缘的电气部件。
  • 优势:LFT具有良好的绝缘性、阻燃性和尺寸稳定性。

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2.4 建筑与基础设施

  • 模板与支架:建筑模板、脚手架等。
  • 管道与储罐:耐腐蚀的管道和储罐。
  • 优势:LFT具有耐腐蚀、耐候性和长寿命的特点。

 

2.5 体育与休闲

  • 运动器材:自行车架、滑雪板、头盔等。
  • 优势:LFT具有高强度和轻量化的特点,适合高性能运动器材的制造。
 

LFT的未来发展趋势

LFT作为一种高性能复合材料,未来将持续发展:

更高性能的材料:通过开发新型树脂基体和增强纤维,进一步提升LFT的力学性能和功能性。更广泛的应用领域:拓展LFT在新能源、医疗器械、智能穿戴等新兴领域的应用。更环保的解决方案:推动生物基树脂和可回收LFT材料的研发,满足可持续发展的需求。更智能的制造技术:结合数字化和智能化制造技术,实现LFT制品的高效、低成本生产。

LFT作为“以塑代钢”的热点材料,凭借其优异的性能和广泛的应用前景,正在推动多个行业的轻量化和高性能化发展。随着材料、工艺和应用的不断创新,LFT将在未来发挥更加重要的作用,成为高性能复合材料领域的重要支柱。


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胜美科机械(无锡)有限公司

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作者 808, ab