热塑性复合材料在汽车领域的应用

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1、热塑性复合材料在汽车领域的热塑性复合材料在汽车领域的 应用应用上海工程技术大学上海工程技术大学 翟建广翟建广2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）欧洲第二届汽车热塑性复合材料会议将于2016年7月5日6日在德国杜塞尔多 夫举行，这将成为汽车生产过程中复合材料应用研发方向转换的一个高潮。会议 中将有众多领先企业进行热塑性复合材料的新兴市场和发展趋势演示，比如纤维 增强材料将广泛用于强量化汽车的生产，显着降低成本并更具再循环能力。加拿大汽车供应商Magna公司与加拿大政府的研发组织国家研究委员会 （简称NRC）于2009年底结成伙伴关系，旨

2、在支持加拿大汽车工业研发安全、 经济、环境友好和燃料效率高的“新一代”车辆。作为合作关系的一部分，双 方将在加拿大安大略省康科德创建一个Magna-NRC复合材料优胜中心，重点研 发热塑性复合材料汽车零部件。2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）聚合物聚合物玻璃化玻璃化 温度（温度（ C)C)熔化温度（熔化温度（ C)C)聚乙烯（LDPE、MDPE、HDPE）-125130-135聚丙烯（PP)-10175聚苯乙烯（PS)100240聚碳酸酯（PC)150-聚对苯二甲酸乙二酯（PET)70265尼龙650215聚甲基丙烯酸甲酯105-1

3、20200聚四氟乙烯（Eeflon)117327聚氯乙烯（PVC)65-802272017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）树脂基复合材料热固性复 合材料SMCRTMBMC热塑性 复合材 料SFTCFTLFT2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）种类种类材料名称材料名称相对密度相对密度拉伸强度拉伸强度/Mpa比强度比强度金属普通钢A37.8540050不锈钢855068合金结构钢50CrVA81300163硬铝合金LY122.8470164铸铁7.425034热固性玻璃钢环氧玻璃钢1

4、.96320163聚酯玻璃钢1.96265135酚醛玻璃钢1.8180100热塑性复合材料（玻 纤含量约30%）玻纤增强尼龙661.34170127（SF)玻纤增强聚碳 酸酯1.4214098（SF)增强聚丙烯1.129080（SF)增强聚氯乙烯1.6111269单向玻纤增强聚丙烯1.3230176纤维毡增强聚丙烯1.13150133纤维毡增强聚氯乙烯1.612101302017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）发展中国家中 新的中产阶级 聚增全球人口增长能源紧张，能 量价格上涨新型电动车辆 和先进电池技 术发展车身减 重重组汽车 供应链车

5、体零件 一体化2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）车用TCP供应链及制造(1）矿物填充的TPC由配混商供应汽车市场，一般采用注塑成型新品级的矿 物微粒填充热塑性塑料将在车身外板中扩大应用，它们常常与LFT配合使用。(2)LFT通过几种竞争途径供应汽车市场： 粒料：配混机长纤维粒料注塑机制品。 长纤维粒料造就了LFT的早期发展。 直接LFT（D-LFT）：无捻粗纱树脂添加剂在线配混挤出机模压 机或注塑机制品。制品中纤维残留长度较长，适于高产量、大制件的生产， 增长潜力大。(3）长纤维浓缩料：浓缩料稀释用纯树脂注塑机制品。这种技术使用原

6、有设备即可，无需追加投资。(4)GMT：毡、无捻粗纱纯树脂挤压机坯料（片材） 预热压机制 品。早期的GMT己被优质GMT取代，目前轻质GMT在汽车车身底部防护板用途中 与直接LFT相竞争。2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）制造商制造商噪声屏噪声屏 蔽板蔽板底部挡底部挡 泥板泥板前端支前端支 架架保险杠保险杠 梁梁仪表板仪表板车门板车门板其他其他奥迪宝马雪铁龙菲亚特福特梅赛德 斯欧宝标致雷诺西亚特斯柯达沃尔沃大众2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）车用TCP技术应用车用车用L

7、FT制品制品应用情况应用情况前端组件欧美已成熟仪表板及结构管件聚丙烯类复材（注塑与压塑） 欧美开始应用车身底部防护板轻质GMT与LF-PP相竞争车门组件LF-PP注塑后仓门外板滑石粉填充PP，内板LF- PP，开始采用连续纤维增强 PP承重底板取代GMT备胎仓取代SMC和金属座椅SFT与LFT竞争发动机罩开始采用开然纤维复材蓄电池箱/架开始应用-车顶内衬/顶置控制台开始应用 2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）长纤维增强聚丙烯模塑成型汽车

8、仪表盘骨架材料：玻纤（30%）+PP 重量：3.2kg 尺寸：1530mm500mm290mm 成型时间：40s2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）热塑性复合材料制备技术2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）连续纤维增强热塑性塑料( Continuous Fiber Rein-forced Thermoplastic Plastics， 简称CFRTP)CFRTP较之连续纤维增强热固性塑料具有以下几方面突出的优点： (1)预浸料可长期保存； (2)综合性能优良，特别是在高温、高

9、湿度下仍能保持良好的力学性能； (3)成型适应性广、生产效率高； (4)制品可重复加工、再生利用。2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）单向连续纤维增强热塑 性复合材料钢比强度注塑级复合材料2倍4倍刚性/重量8倍聚丙烯尼龙PBTPESPEEK2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）熔融浸渍法制备热塑性预浸带广州金发上海杰事杰江苏奇一台州家得宝常州新创北京航空航天大学北京化工大学浙江大学华东理工大学东华大学中科院宁波材料所哈尔滨玻璃钢研究所上海工程技术大学TENCATECYTECTi

10、conaGREEN TWEEEDBOND Laminate2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）连续纤维增强聚丙烯带材制造工艺方案设计1234567分丝 装置浸渍口模挤出机冷却定型装置二次冷却装置牵引收丝装置2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）纤维束铺展工艺（a）初始状态（b）展开状态（c）展开后2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）0气流速度 (m/s)24681048121620分丝宽度 (mm)2017（第三届）复

11、合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）熔融浸渍口模设计2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）连续纤维增强热塑性复合材料的应用之有机混杂注塑有机混杂注塑2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）德国ZF Friendrichshafen公司的刹车踏板2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）朗盛公司的

12、TEPEX连续纤维增强热塑性 复合材料发动机罩油箱盖烟道外罩聚丙烯+47%玻纤粗 纱及单层纤维嵌入2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）层压法制备板材2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）模压型热塑性复合材料LFT片材CMT片材GMT片材2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）在汽车工业普遍采用的塑料板件种类中, 轻质的玻纤增强型聚丙烯 板材正日渐占据主导地位, 由美国Azdel 公司生产的 SuperLite 板材 早已用

13、于制造车顶内衬、小搁板和遮阳板, 从 2004 年夏天开始, 这 种品牌板件首次出现在福特汽车的门板、仪表板、上或下 A / B 支柱、 仪表盘边托板、以及其它的柔软饰件上。引擎盖和车尾箱盖加工 SuperLite 塑料板材采用类似于造纸法那样的淤浆工艺, 在充 气PP 基体材料上掺入 42%55%份量的切碎长玻璃纤维, 与同样玻纤 含量和厚度的片材相比, 密度降低至 0.30.8g/cm3, 板 件 的 基 本重 量 在 6002000g/m2之 间 。2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）热塑复合材料厢体2017（第三届）复合材料模

14、压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）05101520热塑板材泡沫/GRP泡沫/铁胶合板图图 11610.97.54.5图1为不同型材的单位质量 对照，由此可见，热塑板材 是目前应用到汽车运输行业 中最轻的厢体材料。050010001500热塑板材玻璃钢铁板胶合板图图2960712 497343图2为四米长的货车厢体在使用不 同材料时的质量对照，依左至右 分别为热塑板材、玻璃钢/泡沫、 铁板泡沫、胶合板。可以看出， 使用热塑板材的车身最轻，比使 用胶合板和铁瓦楞板车厢要轻400 公斤。2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM） 连续纤维增强 聚丙烯带材 模压GMT板材 各类热塑性注 压成型工艺开 发2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）翟建广 上海工程技术大学 电话：180 1857 1257 邮箱： zhai_2017（第三届）复合材料模压成型工艺技术与市场应用研讨会-会议讲座资料（FRPAPP.COM）