碳纤维片状模塑料要点

碳纤维片状模塑料(SMC)一、碳纤维片状模塑料片状模压料〔SheetMoldingCompoundSMC〕是由树脂糊浸渍纤维或〔浸料〕。固化，使用时如同刷油漆一般，层层加叠，固化过程释放苯乙烯等有害气体。不黏度的树脂溶液，简称UP，这是不饱和聚酯树脂最大的优点。可以在室温下固化，常压下成型，工艺性能敏捷，特别适合大型和现场制造玻璃钢等制品。力学过选择适当牌号的树脂来满足要求，树脂颜色浅，可以制成透亮制品。品种多，适应广泛，价格较低。缺点是固化时收缩率较大，贮存期限短。环氧树脂较为生疏，此处不再介绍。分类方式1：常用碳纤维按纤维连续与否可分为短切纤维和连续型纤维，连续型纤维的性能好于短切纤维。如所用树脂为乙烯基酯树脂，碳纤维为东丽12KPAN聚丙烯腈纤维，纤维长度为25mm，固化温度145°C-155°C，生产的SMC性能数据如表一所示；所用树脂为乙烯基酯树脂属于变性环氧树脂，秉承了环氧树脂的优良特性，固化性和成型性方面更为精彩〕，碳纤维为东丽12KPAN聚丙烯腈纤维，纤维为连续型，固化温度145°C-155°C，生产的SMC性能数据如表二所示。表一：短切纤维SMC性能表二：连续型纤维SMC性能分类方式2：SMC一XMC可用于模压和挤出成型。两者的区分仅在于材料形态和制作工艺上。BMC中纤壁制品。②厚片状模压料〔ThickMoldingCompoundTMC〕与SMC相像，厚达50mm。由于TMC厚度大，玻璃纤维能随机分布，改善了树压料〔HightMoldingCompoundHMC〕XMC主要用HMC65%SMC制品强度的3倍。XMC用定向连续纤维，纤维含量达70%～80%，不含填料。④ZMCZMC是一种模塑成型技术，ZMC料、注射模塑机械和模具三种含义。ZMC制品既保持了较高的强度指标，又具SMC和BMC的优点，获得了较快的进展。二、性能特点及连接方式性能特点：具有碳纤维复合材料的优点，可以依据实际使用要求调整纤维形〕、等级、树脂种类以及工艺参数〔模具压力等〕等，制备出不同性能等级的产品，局部具体性能参见表一、二。连接方式：SMC的连接方式大致可分为两类，第一类为构件成型时连接，即具体介绍如下。第一类：构件成型与连接同时进展图一a b中为碳纤维SMC料和玻璃纤维SMC料的连接方式，连接于成型同时进展，其a为套接，b为搭接，试验说明搭接处的强度与玻璃纤维材料本身强度接近，即接头并没有降低构件的整体强度，如表三所示。图一a套接 b搭接表三：材料本身及连接后拉伸强度其次类：构件成型后再连接〔1〕SMC工艺生产的复重45%〕。〔2〕螺栓连接：F.E.Devine(Boltedassemblyofengineeringcomponentspressmouldedfromsheetmouldingcompound)SMC螺栓数量、位置、大小等对连接性能的影响。图二风挡截面图优点：①强度好，SMC能与金属材料相抗衡，操作处理便利，增加材料在②重现性好，不受操作者和外界条件的影响〔自动化程度高〕,产品具有耐水性好;高精度外表;性能稳定;绝缘性能好;强度均匀;刚度好;产品尺寸准确,受温度影响小;产品厚度简洁掌握等优良性；③操作环境清洁、卫生，改善了劳动条件；填料的种类与参加量，可降低本钱或使制品轻量化流淌性好，可成型异形制品〔成型性好〕；(依据所用树脂和成品强度要求)，可变范围大，可大幅度降低设备和模具费用；〔短切至连续纤维〕，质量可控性好，适宜于各种构件制造；⑧生产效率高，成型周期短，易于实现全自动机械化操作，生产本钱相对较低SMC生产周期短,平均单件产品成形周期1~8分钟,其它工艺所达不到的,便于集约化生产。在美国,汽车外板的成形周期已降至1分钟,用1副模具每月能压制20000件产品。缺点：①成品收缩率较大；②前期设备投入较大，包括SMC原料制备设备和模压设备；③要求有较大产量来分摊本钱；三、国内外的争论开呈现状GFSMC(玻璃纤维片状模塑料)：玻璃纤维片状模塑料由于应用较早，该领域的的争论也较多。国内、外在该领域的争论主要集中在两方面：1〕原材料的争论；2〕工艺争论；3〕性能争论。国内在该领域的争论主要集中在推广应用、SMC性能试验等。国外争论较为深入，不仅有推广应用、纤维走向、与手糊工艺性能比照、疲乏、拉伸、剪切、压缩、冲击等，争论得很深入和全面。GFSMC(玻璃纤维片状模塑料)：国内对CFSMC纤维片状模塑料生产线于2013年安装完毕。国外对CFSMC有所争论，目前看到的论文涉及以下几方面：E.V.MorozovSMC提出了损伤演化理论模型；HangLi采Jose´M.Jose´M.Castro从降低SMCBruderick等在2003款道奇中批量使用了利用连续玻纤和碳纤制成的SMC零部件，取得了良好的力学性能和减重效果，在汽车风挡和车门使用短切碳纤维编织布〔将编织布切成方形块〕SMC增加材料，争论了该型材料的拉伸、剪切强度等；型材料的拉伸、剪切强度等；J.Palmer争论使用回收的碳纤维作为SMC的增加材料，测定了不同纤维含量下的强度和吸能特性。综上，GFSMC材料，测定了不同纤维含量下的强度和吸能特性。综上，GFSMCCFSMC但争论盲点仍较多，有较好的争论和推广前景。国内CFSMC现状：2013年国内首条碳纤维片状模塑料生产线在吉建成，该公司生产的碳纤维片状模塑料中约60%是碳纤维。该公司使用碳纤维片状模塑料研发生产出了多种性能优异的产品，他们生产的刹车片寿命是一般刹车片的2倍，市场潜力巨大。未见其他相关报道。维SMC,现就玻璃纤维SMC在欧美的使用状况作以下介绍。美国GFSMC外板应用像发动机罩那样的大型部FORD)公司的一些外板类部件选用柔性SMC,例如挡泥板等制品。与铝制的外板相比,生产本钱下降了50%～55%,汽车部件的平均重量下降25%,外观质量更好。美国几大汽车公司的主要外板类SMC部件的产量和生产状况如下。WINDSTAR微型行李车:发动机罩,27.2万件/年,10.2kg/件;27.2万件/2.6kg/活动顶盖,27.2万件/年,0.8kg/件;挡泥板,1.5万件/年,15kg/件;LINCOLNCONTINENTAL汽车:7.5万件/14.4kg/7.5万件/10.0kg/挡泥板,7.5万件/年,2.3kg/件;7.5万件/1.1kg/MUSTANG汽车:12万件/13.6kg/后部进气口,12万件/年0.5kg/件;车牌支架,14.5万件/年,1kg/件;6.05万件/6.2kg/此外，美国通用汽车(GM)公司生产的SMC车门、由外层板、内层板与框架构成,承受Piemix公司供给的SMC制造,内外板均承受含30%的短切纤维模压而成,构造框架承受含30%的连续纤维和20%的短切纤维的SMC模压而成,比钢门减轻了18.1kg。美国通用公司研制成功的EVISMC减轻30%)SMC(SMC占10%)加工发动机罩,车顶和车门。V8型车的保险杠要求耐8Km/h的冲击,材料选用了45%玻纤含量的HMC。除此之外,中小型车的保险杠大多使用SMC。1996年福特公司推出的FordTaurus/Sable轿车,上、下散热器支架由SMC制造,组成SMC前脸总成、承受40%短切玻纤/聚酯SMC模塑成型、脱模后需喷E胶衣,本身底2222%套等。欧洲GFSMC在汽车领域的使用状况：SMCSMC的总产量所做的SMC生产国,占SMC总量的35%,SMC中有41.7%用于汽车工业。在欧洲,SMC部件的应用主要有三类:半构造件(如前围板),高强度部件公司装备的SpiderGTVSMC和前脸格栅为一体,这是欧洲生产的第一个大型SMC部件,具有A级外表精度。F355轿车,其前后保险杠均使用SMC。奥迪100c3型轿车的后保险杠加强梁,承受C25/R15的SMC制造,弯曲强度大于340MPa;奥迪200型轿车,其后保险杠横梁承受C40/R20高含量玻纤的SMC制造,纤维含量达60%,弯曲强度大于810MPa;奔驰190型轿车也承受SMCC/R来制造吸能型保险杠。国内GFSMC:1987年以来,先后从日本、英国、德国、美国引进了SMC生产线先后自行研制成功了SMC机组，随着国内乘用车生产技术的引进，首先在乘用车肯定差距，可见SMC材料国内市场有待进一步挖掘。CFSMC〔碳纤维SMC〕在车上的应用：2003款道奇蝰蛇是首款批量运用CFSMC门在重量下降的前提下强度有所提升，车门下垂量得到了很好的掌握。四、SMC工艺工艺，先分别介绍如下。1、SMC片料制备：〔1〕树脂糊的制备及上糊操作树脂糊的制备有两种方法--间歇法和连续法。间歇法程序如下：①将不饱和聚酯树脂和苯乙烯倒入配料SMC配方中的树脂糊局部，分别计量、混匀后，送入SMC机组上设置的相应贮料容器内，在需要时SMC机组的上糊区，〔2〕的牵引下进入短切玻璃纤维沉降室，切割好的短切玻璃纤维均匀沉降在树脂糊纤维浸渍树脂并赶走其中的气泡，形成密实而均匀的连续SMC片料。2、压制成型：将1制成的SMC片料经裁剪、堆叠等步骤后进展模压成型，成型过程中掌握重点掌握温度和压力等参数。SMC工艺流程如以下图所示。片料制作示意图图三SMC工艺流程〔原料到成品〕五、国内玻璃SMC应用现状国内近年来玻璃纤维SMC进展较快，产品按产量排序依次为重卡、工程车轿车、长途客车、火车客车、轻轨地铁。应用的品种有保险杠、后举门、导流罩、车顶、轮罩、水箱面罩、防撞板、散热器罩等数十种内外饰构造件。国产福田重卡、北方奔驰重卡、陕汽德龙、山东重汽、山东工程、BMW、东风悍马、TOYOTA、南汽雅、上海群众、华普、奇瑞、神龙富康、黄海大客、金龙大客、6DH车等披上了SMC轻量、快捷、节能的轻装。据法国INOPIAST集团供给的资料显示，在对轿车后举门承受金属材料和SMC材料的本钱比照中，用金属材料生产8SMC制造汽车零部件在本钱上获得突破是21世纪汽车轻量化最好的选择。北京汽车玻璃钢制品总公司作为国内SMC汽车零部