LFT热塑性复合材料在汽车轻量化中的设计与应用

LFT热塑性复合材料在汽车轻量化中的设计与应用,方鲲北京化工大学新型高分子材料制备与加工重点实验室北京纳盛通(NST)新材料科技有限公司,LFT(长纤维增强热塑性复合材料)（LongFiberReinforcedThermoplastics,LFTorLFRT)20世纪90年代中期，随着汽车工业快速发展，以及环保和节能意识的普遍增强，特别是能源危机、石油涨价，政府对节能减排的迫切耍求，促使汽车轻量化成为汽车工业发展的主要趋势，也使得再次将注意力转向到了LFT热塑性复合材料的研究、开发及应用上。,1.LFT热塑性复合材料的发展,表1.过去十年我国汽车产量分布图,LFT(长纤维增强热塑性复合材料)己经成为汽车工业界公认汽车轻量化材料的首选之一：(1)安全、节能、轻量化(2)低成本、高性能(3)绿色、环保(4)100%可回收循环再利用,1.LFT热塑性复合材料的发展,1.LFT热塑性复合材料的发展,1.LFT热塑性复合材料的发展,表2.LFT热塑性复合材料应用的不同领域与所占市场份额,1.LFT热塑性复合材料的发展,表3.LFT热塑性复合材料在亚卅一太平洋地区的增长趋势与市场份额,1.LFT热塑性复合材料的发展,表4.LFT热塑性复合材料在欧洲汽车中的应用情况,1.LFT热塑性复合材料的发展,表5.LFT热塑性复合材料在欧洲的应用情况,1.LFT热塑性复合材料的发展,1.LFT热塑性复合材料的发展,LFT在汽车上的飞速发展，主要受到环境、经济和技术三个方面的驱使易于回收：PP、PA轻量化、节约燃油：LFT取代金属铝和钢铁高性价比：用更少的材料获得更高的强度和冲击性能环境安全：用LFT取代金属的速度会加快在汽车用玻纤树脂基复合材料中，近年LFT的发展速度最快.,LFT浸颗粒型,LFT稀释粒型,图1.LFT热塑性复合材料颗粒(12-15mm),图4.LFT热塑性复合材料粒料与SFT塑料粒料的结构特点与区别,3.LFT热塑性复合材料的结构特点,4.LFT热塑性复合材料的性能优势,图8.LFT-PP材料与SFT-PA的力学性能与温度变化的关糸,4.LFT热塑性复合材料的性能优势,6.LFT热塑性复合材料的加工成型,图13LFT热塑性复合材料应用的生产制品加工成型流程图,6.LFT热塑性复合材料的加工成型,图14LFT-G粒料和LFT-D制品的加工成型生产流程图,6.LFT热塑性复合材料的加工成型,大直径喷嘴,广流路挡环,螺杆（耐磨抗腐蚀材料）,原料预热,原料形态,所有LGF-PP材料（原料形态）都可对应,低压缩比，低压缩倾向，最适合Longlead裁断设计GF切断控制和GF解纤分散性,即使裁断不良，有促进溶解的螺杆设计依然可以稳定实现高可塑化能力,抗磨强度高的材料选定和对咬强的特俗螺杆设计,图18.LFT-G粒料加工成型的专用注塑机,6.LFT热塑性复合材料的加工成型,长玻纤增强材料在燃烧后，仍可保持玻纤结构的完整性，从而为制品提供高抗冲击能力,图21LFT-G粒料低温冲击性能的提高,7.SFT塑料与LFT热塑性复合材料性能的对比,图22.LFT-PA66粒料(50LGF)与SFT-PA66粒料(50LGF)蠕变性能的对比示意图,7.SFT塑料与LFT热塑性复合材料性能的对比,总结如下，LFT热塑性复合材料对比SFT塑料的优势：,7.SFT塑料与LFT热塑性复合材料性能的对比,汽车轻量化设计轻量化设计的途径,轻量化的高性能材料设计(如LFT热塑性复合材料),先进制造技术的轻量化设计(如LFT-D),轻量化结构最优集成(如塑料件与金属嵌件的模块化、集成化、几何排布等),概念轻量化设计,8.LFT热塑性复合材料在汽车轻量化中的应用,8.LFT热塑性复合材料在汽车轻量化中的应用,图23.LFT热塑性复合材料在汽车零部件中的应用,1.前端模块LFT-PP-30LGF,主要优势,1设计：零件集成2节能：可减少3.0kg，减重约52%3其他：全塑化、模块化、集成化,案例一、模块化设计与应用,重量轻,环保可回收,设计自由度大,成型工艺简单,无材料浪费,碰撞性能好,可以使用内嵌件,无需进行喷涂，电泳等等后处理,2.蓄电池托架LFT-PP-40LGF,主要优势,1设计：设计自由度高，多功能的统一体2节能：重量轻，可减重40%3安全：硬度强，抗撞击力强4环保：可循环使用5成本：费用小6其他：抗腐蚀能力强，吸收噪音,主要优势,1设计：设计自由度高，成型工序简单2节能：减轻重量约30%3集成：集成分零部件