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LFT是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料,具有可设计性、低密度、高比强度、高比模量和抗冲击性强等特点,它的出现对铝合金、纤维增强热固性复合材料构成了巨大挑战,逐步成为制作汽车零部件的主流材料。
LFT是英文Long-Fiber Reinforce Thermoplastic的简称,中文译为长纤维增强热塑性塑料,又习惯称之为长纤维增强热塑性复合材料,它是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料。
在过去的20多年时间里,能源危机和石油涨价促使汽车轻量化逐步成为新型汽车的发展趋势,也使得人们将注意力转移到了LFT低密度材料的研发上,LFT的材料性能和加工技术也不断得到改进。
目前,LFT已成为一种可以挑战铝合金、纤维增强热固性复合材料的汽车轻量化新材料,具有很强的市场竞争力。据报道,在最近的几年中,采用LFT制造的汽车产品的市场份额增加了15%左右,并保持强劲的上升趋势,这一现象已引起业内专业人士的极大关注。
什么是LFT
LFT是一个广义的塑料专用词汇,在汽车复合材料工业中有一个非正式但却约定俗成的定义,即指长度超过10mm的增强纤维(一般是玻璃纤维)和热塑性聚 合物(一般是聚丙烯)进行混合并生产而成的制品。例如:GMT(Glass-Mat Reinforce Thermoplastic)、LFT-G(Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules)、LFT-D(Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Direct)等皆属于LFT范畴,具有低密度、高比强度、高比模量和抗冲击性强等特性。
LFT材料的机械特性与增强纤维的材性和所占 比例有关。汽车用LFT增强纤维通常为玻璃纤维,理论上这种玻璃纤维在制品中的比例可以达到10%~80%(指重量比),而实际上常用玻璃纤维的比例通常 为20%~40%。此外,LFT的机械特性还与增强纤维的长度有着密切的关系。与相类似的短纤维(纤维长度约小于1mm)增强注塑成型热塑性复合材料相 比,LFT材料无论在强度、抗撞击性能、能量的吸收率等方面都得到了很大提高。因此,这些特性也为LFT在要求更为严格的汽车内外部的结构件和半结构件上 的应用创造了条件,成为受汽车行业青睐的主要原因之一。
LFT的几种主要材料
近 些年来,LFT材料的性能和成型加工工艺都有了很多新的进展:应用较为普及的材料大致可以归纳为三大类――GMT、LFT-G和LFT-D;较为成熟的成 型技术有压塑成型和注塑成型,其中GMT材料为压塑成型,而LFT-G和LFT-D既可以压塑成型,也可以注塑成型,这需要根据制品的具体技术要求、成 本、产量规模等因素进行选择。
1、 GMT
在20世纪70年代,GMT首先在欧洲得到广泛应用,而进入80年代后 期,GMT片材及其制品已成为国际上极为活跃的复合材料制品之一。GMT片材是指以连续玻璃纤维毡或短切玻纤毡和热塑性树脂(大多是PP树脂)复合而成的 一种片状模塑料,通常是两层玻璃纤维毡复合三层热塑性树脂薄膜层。采用不同类型的玻璃纤维毡和不同品种的热塑性树脂做基体,就可以得到多种多样的GMT材 料。
GMT复合材料制品的生产需要两个成熟的加工技术:片材(预浸渍)的成型和制品的压塑成型。制品的压塑成型需要通过片材的再次裁割、预热、模压、脱模一系列工艺过程才能完成加工。
GMT产品具有很多优异的性能,如耐化学性好,强度/重量比大,在高、低温环境中的抗冲击性能优良等。GMT的{zd0}单项用途是汽车前端模块框架,其次为 座椅骨架、吸能内保险杠等。图1为RANGER公司新开发的用GMT生产的2005 蓝旗亚 Y-Epsilon车门中间板骨架。
图1 RANGER公司新开发的用GMT材料生产的2005蓝旗亚Y-Epsilon门中间板骨架
(本文来源:网易汽车综合 )