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长玻纤增强聚丙烯材料材料开发的难度和重点

汽车材料发展趋势,主要有:低气味、环保回收简易、同时还有尽可能减少材料种类。长玻纤增强PP正是因为以上优点,在汽车上逐渐取代短玻纤增强尼龙。今天我们来了解下长玻纤增强聚丙烯材料材料开发的难度和重点;



长玻纤增强聚丙烯材料在汽车部件上的研究与应用,是近年来的热点之一。长玻纤增强聚丙烯塑料指含有玻璃纤维长度在10到25mm的改性聚丙烯复合材料,经过注塑等工艺形成三维结构,英文为Long Glass Fiberpolypropylene,简写为LGFPP。国内外亦有很多资料将长纤维增强热塑性塑料简称为LFT,即Long fiber reinforce thermoplastic的缩写。从材料定义看,LGFPP属于LFT的一种。


 图:长玻纤与端玻纤粒子中玻纤长度比较(来源塞拉尼斯)


材料特点


微观结构决定宏观性能,因此10~25mm长玻纤增强塑料(简写LGFPP)相比普通4~7mm短玻纤增强塑料(简写GFPP)具有更高的强度、刚度、韧性,以及尺寸稳定性、翘曲度低等优势。此外,长玻纤增强聚丙烯材料即使经受100℃的高温也不会产生明显的蠕变,且比短玻纤增强聚丙烯有着更好的抗蠕变性能。


在注塑成品上,长玻纤交错成立体网络结构,即使聚丙烯基材灼烧后,长玻纤网络仍形成一定强度的玻纤骨架,而短玻纤灼烧后一般则成无强度的纤维骨架。造成这种情况,主要因为增强纤维的长径比值决定增强效果,临界长径=L/D,临界长径比小于100的填料和短玻璃纤维没有增强作用,而临界长径比小于100的长玻璃纤维则起到增强作用。


与金属材料和热固性复合材料相比,长玻纤塑料密度低,相同部件重量可减轻20~50%;长玻纤塑料能为设计人员提供更大的设计灵活性,比如可成型形状复杂的部件,集成零部件使用数量,节约模具成本(一般长玻纤塑料注塑模具的成本约为金属冲压模具成本的20%),减少能耗(长玻纤塑料的生产能耗仅为钢制品的60~80%、铝制品的35~50%),简化装配工序。


基于长玻纤材料的应用优势,其在汽车应用已越来越广泛,在主流车型新车型上,我们已越来越多看到以下部件采用长玻纤增强聚丙烯材料,长纤维增强聚丙烯被用于轿车的仪表板本体骨架、电池托架、前端模块、控电盒、座椅支撑架、备胎盘、挡泥板、底盘盖板、噪音隔板、后车门框架等。


材料开发的难度和重点


减重降本一直是整车比较关注的话题,相比外资车企将PP-LGF作为轻量化新材料的成功应用,自主品牌在实施过程中还有许多困难需要克服。比如:


(1)树立理EVI(EarlyVendorInvolvement的缩写)概念:即材料供应商系统零件供应商,在概念开发阶段介入新车型项目,充分了解主机厂用户对材料的需求,从而提高更改性能的产品和服务;如果仅以标杆车企用材作为选材依据,则在车型上市与标杆车已有约5年的选材差距。


 (2)成本分析:若单纯从原材料成本考虑,每公斤塑料价格高于金属材料;但前期模具费用投入较少,塑料件注塑模具仅同部件钢质模具的50%,模压模具仅为同部件钢质模具30~40%;集成周边部件,模块化供货,可进一步节省主机厂装配等费用、减少装配工具、节约场地。


 (3)其他方面:部件用材料种类的改变,材料收缩率变化需要开发新模具;同时针对长玻纤特殊材料,需要采用不同于常规注塑机等加工设备。虽然,作为外购件大部分技术攻关由一级供应商来承担进行,但在主机厂需要做好长玻纤材料产业化过程中的各种技术问题的应对措施。


在长玻纤增强塑料的应用开发方面,外资车企在应用开发方面更为深入和超前,国内自主品牌则更多地借鉴吸收应用外资车企的成熟应用案例和先进技术。(以上来源:尚红波,汽车“联姻”长玻纤增强聚丙烯塑料,部分内容)


长玻纤增强PP目前国内已经进入了2.0

国内改性塑料企业从过去两年纷纷进入这个领域,从PP原材料,长玻纤模头等机械设备发展,生产出来LFT-PP,已经不是什么难事了,我们称之为1.0;欢迎加入长玻纤材料群,扫描下方二维码,和行业内人士共同讨论!

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