手糊玻璃鋼樹脂_汽車玻璃鋼樹脂_SMC_BMC_玻璃鋼汽車部件制作_碳纖維
       【科寶化工網www.sscatalogues.com】當前，世界汽車材料技術發(fā)展的主要方向是輕量化、環(huán)保化。減輕汽車自重是降低汽車排放、提高燃燒效率的最有效措施之一，汽車自重每減少10%，燃油的消耗可降低6%～9%。因此輕質高強、耐腐蝕、加工方便、易于零部件一體化、降低制造成本、能有效縮短開發(fā)周期的玻璃鋼（樹脂基復合材料）制品的應用越來越受到整車生產廠的重視，并成為汽車結構的理想材料，特別是在車身大型覆蓋件方面已獲得較廣泛應用。
       國內從50年代末就開始將復合材料應用于汽車工業(yè)，但總體發(fā)展速度緩慢，生產工藝以手糊為主。進入90年代，由于SMC、BMC、RTM等機械化生產工藝的引進和發(fā)展，復合材料用量逐步增加，應用范圍也得到了擴展。但由于行業(yè)之間的阻隔和技術水平的限制，復合材料在汽車行業(yè)并未得到應有的認識和重視，手糊工藝仍然占據(jù)主導地位。
        玻璃鋼制品是由樹脂、增強材料和多種輔助成分合理組合而成，制造工藝種類繁多。
1 FRP制品成型工藝
       FRP的制品往往是材料制造和產品成型同時完成。成型工藝有手糊、RTM、SMC、纏繞、熱塑性塑料（GF/PP）注射模塑及GMT沖壓成型等。
   1.1 手糊成型工藝
       手糊成型工藝是一種簡單成熟的成型工藝，其典型工藝過程是：在涂有脫模劑的模具上，將加有固化劑的樹脂混合料和玻璃纖維織物手工逐層鋪放，浸膠并排除氣泡，層合至確定厚度，然后固化形成制件。
       手糊成型技術的優(yōu)點是：無需專用設備，投資少；不受制品形狀和尺寸的限制，特別適于數(shù)量少、整體式及結構復雜的大型制品的制作；可以根據(jù)設計要求合理利用增強材料，能隨意局部增強，做到以最低成本實現(xiàn)設計要求，而且當設計不合理時能方便地進行修改；操作方便，容易掌握，便于推廣。
       手糊工藝的缺點是：制品質量不易控制，人為因素大；制品的強度和尺寸精度較低；勞動條件差，生產效率低。
    1.2 噴射成型工藝
       噴射成型工藝是手糊成型的改進，屬于半機械化成型工藝。它是將混有引發(fā)劑和促進劑的兩種聚酯樹脂分別從噴槍兩側噴出，同時將切斷的玻纖粗紗由噴槍中心噴出，使其與樹脂均勻混合，沉積到模具上;當沉積到一定厚度時，用輥輪壓實，使纖維浸透樹脂，排除氣泡，固化后成制品。
       噴射成型的優(yōu)點是：用玻纖粗紗代替織物，可降低材料成本；生產效率比手糊的高2～4倍；產品整體性好，無接縫，層間剪切強度高，樹脂含量高，耐腐蝕、耐滲漏性好；產品尺寸、形狀不受限制。
       噴射成型的缺點是：樹脂含量高，制品強度低；產品只能做到單面光滑；污染環(huán)境，有害工人健康。
    1.3 SMC及BMC成型工藝
        片狀模塑料（Sheet Molding Comp，SMC）和團狀模塑料（Bulk Molding Compoun，BMC）是由樹脂糊浸漬纖維或短切纖維氈，兩邊覆蓋聚乙烯薄膜而制成的一類片狀模壓料，屬于預浸氈料范圍。使用時，將兩面的薄膜撕去，按制品的尺寸裁剪、疊層，放入金屬模具中加溫加壓，即得所需要的制品。它是目前國際上應用最廣泛的成型材料之一。
        SMC/BMC成型工藝的主要優(yōu)點是：生產效率高，成型周期短，易于實現(xiàn)專業(yè)化和自動化生產；產品尺寸精度高，重復性好；表面光潔，無需二次修飾；生產成本低。
        SMC/BMC的不足之處在于模具制造復雜，初期投資大。
    1.4 RTM成型工藝
        樹脂傳遞模塑（Resin Transfer Molding，RTM）是以手糊成型工藝改進的一種閉模成型技術，它的基本原理是將玻璃纖維增強材料放到封閉的模腔內，用壓力將樹脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強材料，然后固化，脫模后成制品。
        RTM成型技術主要優(yōu)點是：可以制造兩面光的制品；成型效率高，適合于中等規(guī)模的玻璃鋼產品生產（30000件/年以內）；RTM為閉模操作，不污染環(huán)境，不損害工人健康；增強材料可以任意鋪放，容易實現(xiàn)按制品受狀況合理鋪放增強材料；原材料及能源消耗少；初期投資少。
        RTM缺點是：生產技術要求高；修整工序復雜。
     1.5 拉擠成型工藝
        拉擠成型工藝是將浸漬樹脂膠液的連續(xù)玻璃纖維束、帶或布等，在牽引力的作用下，通過擠壓模具成型、固化、連續(xù)不斷地生產長度不限的玻璃鋼型材。這種工藝最適于生產各種相同斷面形狀的玻璃鋼型材，如棒、管、實體型材（工字形、槽形、方形型材）和空腹型材（門窗型材、葉片等）等。
         拉擠成型是復合材料成型工藝中的一種特殊工藝，其優(yōu)點是:生產過程完全實現(xiàn)自動化控制，生產效率高；拉擠成型制品中纖維含量可高達80％，浸膠在張力下進行，能充分發(fā)揮增強材料的作用，產品強度高；制品縱、橫向強度可任意調整可以滿足不同力學性能制品的使用要求；生產過程中無邊角廢料，產品不需后加工，故較其它工藝省工，省原料，省能耗；制品質量穩(wěn)定，重復性好，長度可任意切斷。
         拉擠成型工藝的缺點是:產品形狀單調，只能生產線形型材，而且橫向強度不高。但近年來使用纖維布和復合氈拉擠后橫向強度得到了提高。
     1.6 熱塑性復合材料成型工藝
        熱塑性復合材料是以玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等增強各種熱塑性樹脂的總稱，國外稱為FRTP（Fiber Rinforce thermoplastics）。從生產工藝角度分析，熱塑性復合材料分為短纖維增強復合材料和連續(xù)纖維增強復合材料兩大類。短纖維增強熱塑性復合材料的研究和生產始于50年代。進入70年代后，熱塑性復合材料得到快速發(fā)展，美國、法國的公司研究成功連續(xù)纖維增強聚丙烯片狀模塑料。近10年來，熱塑性復合材料發(fā)展很快，每年以15％速度遞增，比熱固性復合材料發(fā)展快幾倍。
      1.7 近年發(fā)展起來的新型成型工藝
         1.7.1 SMC和RTM工藝的結合（LPMC）
        SMC工藝和RTM相比較，雖然有成型壓力大、能耗高、設備維修費用高等不足之處，但SMC是一種技術較完善的干法制造FRP的成型工藝。美國公司開發(fā)了一種LPMC(low pressure molding Compromal)工藝，它將RTM的低壓低溫和SMC的工藝結合起來。形成在RTM條件下即可生產出性能和SMC相似的新工藝。RTM部件可以部分替代鋼制部件。
          1.7.2 TERTM
        TERTM (熱膨脹樹脂傳遞模塑料）使用聚氨酯、PVC聚氨酯泡沫等作為預成型坯中的芯材，在注射過程中樹脂同時滲入芯材和預成型坯中，芯材在加熱條件下發(fā)生膨脹，進而與增強材料(碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維)及環(huán)氧樹脂結合形成復合材料。既減輕了制品重量，又提高了強度。具有理想的扭曲強度和良好的尺寸穩(wěn)定性，膨脹系數(shù)低，可制造汽車防撞檔板。美國、加拿大、日本、西歐等國家和地區(qū)的TERTM都有專利，技術處于領先水平。
          1.7.3 VARTM
        為了在注射時改善模具型腔內樹脂的流動性浸漬性,更好地排盡氣泡，出現(xiàn)了腔內抽真空，再用注射機注入樹脂的VARTM技術，基本原理和RTM工藝是一致的，適用范圍也類似。
模腔內抽真空使壓力趨勢減小，增加了使用更輕型模具的可能性，從而使模具的使用壽命更長、可設計性更好；真空也可提高玻璃纖維與樹脂的比率，使玻璃纖維的含量更高，增加制品的強度；真空還有助于樹脂對纖維的浸潤，使樹脂和纖維的結合界面更完美，提高制品的質量；用VARTM工藝可使直徑38.11mm的致密預成型坯的纖維體積含量為16%～68％，累計孔隙率為1.7％，而普通的預浸料的孔隙率為5%～7％。
          1.8 低密度SMC玻璃鋼材料的應用
       低密度SMC玻璃鋼材料的比重為1.3，比標準的材料（比重為1.8～2.0）重量輕38%以上。美國通用公司的所有克爾維特99款車身的內板和新型的車身頂蓋、內飾都使用低密度SMC玻璃鋼材料；另外，還有車門、發(fā)動機罩、行李箱蓋等美國Dodge Vipex車的發(fā)動機罩也使用了低密度SMC玻璃鋼材料，99款車身有1/2使用這種材料制作發(fā)動機罩。
2 復合材料成型中的各類增強材料、各類輔料及各類助劑
      2.1 助劑
        消泡劑,能夠在凝膠之前消除因攪拌產生的氣泡；潤濕分散劑,改善體系的流動性，穩(wěn)定顏色，能基本避免加填料或顏料產生的浮色發(fā)花現(xiàn)象；觸變助劑,能滿足噴涂過程對低黏度高觸變指數(shù)的要求；表面助劑,可解決制品表面發(fā)粘，可減少苯乙烯的揮發(fā)。
      2.2 脫模劑
        便于脫模，優(yōu)質脫模劑不會影響制品的后涂裝；在使用雙面模時能增加樹脂的流動性、玻纖的浸潤性等特性。
      2.3 增強材料
        氈類制品（改善表面效果、提高多種強度）、纖維類制品常用，如玻璃纖維、碳纖維等）、連續(xù)氈（對改善表面效果有突出的效果、提高制品的耐候性）。
      2.4 輔料
        輔料有膠衣、固化劑、促進劑、添加劑、拋光膏、氣相二氧化硅、紫外線吸收劑等。
3 國內汽車的玻璃鋼材料使用情況
        玻璃鋼具有質輕、比強度高、耐腐蝕、電絕緣、耐瞬時高溫、傳熱慢、隔音、防水、成型方便、具有可設計性（可實現(xiàn)復雜的設計結構）等優(yōu)點，廣泛應用于保險杠、車身頂蓋、導流板、遮陽罩、電瓶箱、擋泥板、前臉零部件、車身裙邊零部件、車身殼體等。
4 國內復合材料在汽車工業(yè)的應用中存在的問題和前景展望
        與發(fā)達國家相比，我國復合材料在汽車上的應用比例非常低。美國1997年復合材料總用量為155萬噸，在汽車行業(yè)中的用量占46％。為49.8萬噸，而我國2000年的用量僅為1.8萬噸。國外復合材料應用較成功的國家，常常是以大的汽車集團牽頭，根據(jù)市場和自身發(fā)展的需要，進行技術研究和產品開發(fā)，在資金和人力資源上都有非常大的投入，技術的轉化比較直接。因此，新興的復合材料成型工藝如RTM、GMT等，經過短短十幾年的發(fā)展，已變得很成熟，成功地應用于各種汽車部件的生產。RTM生產效率可以和SMC相媲美，GMT的生產效率已縮短到一分鐘以內。
        我國復合材料應用與汽車工業(yè)歷史并不算短，但發(fā)展速度很緩慢。其原因是多方面的，一方面是由于行業(yè)之間的封閉，使得汽車生產在設計之初就很少考慮復合材料的使用；另一方面，國內復合材料生產企業(yè)技術水平層次不齊，與國外還有著很大的差距，尤其是手糊產品質量不高，使得汽車行業(yè)的很多人士對復合材料的應用持不信任態(tài)度；再者，復合材料在汽車行業(yè)的應用，相對投資較大，風險較高，在市場不容易認可的情況下，企業(yè)也不愿意投資進行技術研究；第四，復合材料制品普遍比金屬材料（主要是鋼材）制品的價格要高，不易被汽車企業(yè)所接受。
        因此，要提高國內復合材料制造水平，推廣復合材料在汽車工業(yè)中的應用，需要做好以下幾方面的工作。
      a.加強行業(yè)間溝通，正確認識復合材料。
        復合材料作為新材料的代表，有著很多自身的優(yōu)勢，在汽車制造領域都有非常適用的場合。利用行業(yè)協(xié)會和學會的權威作用，組織技術交流，使汽車行業(yè)人士對復合材料能夠有全面的認識，做好復合材料的系統(tǒng)推廣工作，如市場調研、策劃、質量、價格及服務等，建立起產品結構、規(guī)模、質量、效益相協(xié)調的科技工業(yè)體系。
      b.提高復合材料工業(yè)技術，使之適于汽車工業(yè)發(fā)展。
        首先完善現(xiàn)有的工藝技術，盡快解決原材料的國產化配套，解決復合材料生產設備、模具及其他工裝的加工配套問題。原材料是基礎，我國復合材料產品質量水平不高，很大程度上是由于原材料質量不高造成的。模具和專用設備的發(fā)展相對滯后，也影響產品的應用。因此，各個行業(yè)需要緊密協(xié)作，結合引進原材料、生產技術及國產化攻關，為各種成型工藝解決配套問題。
      c.建立一定權威性的協(xié)調組織，加強宏觀控制和科學管理。
        通過具有定權威性的協(xié)調組織，承擔可行性研究，組織技術攻關，使各種材料在設計之初就考慮到性能、制造成本和對整車的影響，充分發(fā)揮不同材料和不同成型工藝的優(yōu)點，使復合材料在汽車工業(yè)中真正發(fā)揮作用。
       d.降低復合材料制品的價格，使之適合于國內汽車企業(yè)的實際情況。
         復合材料制品的價格主要取決于原材料的成本（各類樹脂、增強材料、添加劑及各類助劑）、工藝成本和勞動力成本。生產企業(yè)和各類研究機構應在此三方面做長期、深入的工作，避免短期行為。
       隨著汽車行業(yè)的發(fā)展，整車生產廠越來越重視整車的輕量化以降低燃油效率損耗。玻璃鋼材料及其制造工藝研究的進一步深入，可以預料比重小的玻璃鋼材料將在汽車工業(yè)上的應用越來越廣泛。其重要性不言而喻，開發(fā)并使用全玻璃鋼車身已不是夢想.

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