汽车电子展|热塑性复合材料在汽车轻量化中的应用与挑战

汽车电子展了解到，热塑性复合材料（Fiber Reinforced Thermoplastics，简称FRTP）是一种新兴的轻质高强材料，其基体为热塑性树脂，通过纤维作为增强材料制成的复合材料。

通常采用综合性能良好、性价比较高的聚丙烯树脂作为热塑性基体，多数情况下采用玻璃纤维进行增强（GFRTP）。也可选择尼龙、聚甲醛、聚酷、聚孤等热塑性树脂与碳纤维、植物纤维等特殊纤维进行复合，不过这种应用在汽车领域较为罕见。　热塑性复合材料根据制品成型工艺分为注塑型、模压型和特种工艺型。特种工艺型包括拉挤和缠绕等。注塑型热塑性复合材料以长纤维增强颗粒（LFT）为主，这种颗粒的纤维长度在8-20毫米之间，可以通过注塑机直接成型，使纤维均匀地分布在树脂中，从而制成各向同性的制品。　而模压型热塑性复合材料种类更为丰富，包括LFT、GMT、CMT等，大多采用长纤维增强，使纤维按照铺层方向进行分布，可以形成均质或非均质材料。与注塑型相比，模压型热塑性复合材料具有更高的拉伸强度、冲击强度、弯曲强度和模量，同时在制品成型工艺中具备更强的设计灵活性。

汽车电子展了解到，这种工艺可以通过使用不同种类、不同玻璃纤维含量以及不同结构的材料对同一零部件进行模压，从而实现在一个零部件上的不同区域具备不同功能。相较于热固性复合材料的模压成型（如SMC、DMC等），模压型热塑性复合材料具有密度较低、韧性优越、耐冲击性良好、耐水和溶剂性能强、成本低、可回收利用等特点。而且其原材料易于储存，生产效率高且能耗低。　由于在轻量化和环保方面具有显著优势，模压型热塑性复合材料近年来得到快速发展，并在汽车领域的应用日益广泛。

LFT（长纤维增强热塑性塑料）是一种广义上指代所有以长玻璃纤维增强的热塑性塑料，狭义上则指挤出的热塑性复合材料颗粒或薄片。

这些颗粒可以通过注塑成型制成产品，而薄片则可以通过模压成型制成产品。模压型LFT片材因其生产设备简单且投资较少，可以使用单螺杆或双螺杆挤出机进行制造。

汽车电子展了解到，相对于其他模压型热塑性复合片材，它具有一定的价格优势。然而模压型LFT片材的冲击强度相对较低。一般来说，玻璃纤维含量约为30%，冲击强度不超过30 kJ/m²。这一冲击强度低于GMT和CMT片材的强度。由于受到成型工艺的限制，模压型LFT片材的玻璃纤维含量通常不能超过40%。所以无法通过增加玻璃纤维含量来提高片材的强度。在需要更高冲击强度的产品中，可以使用特种增强型LFT（LFTex）片材与普通LFT片材进行复合模压成型。LFTex片材是由聚丙烯纤维与玻璃纤维编织而成的片状复合材料，其冲击强度比普通LFT片材高出3到5倍。LFTex片材还能够提高玻璃纤维含量，从而实现更高的强度。在产品模压成型之前，可以将LFTex片材层铺在普通LFT片材之间，以整体或局部地提升制品的强度。

文章来源：复材应用技术--微信公众号