復(fù)合材料SMC輕量化技術(shù)研究

復(fù)合材料SMC輕量化技術(shù)研究以及在汽車方面應(yīng)用探索江蘇澳明威環(huán)保新材料有限公司撰稿人謝澤新背景資料：國務(wù)院頒發(fā)的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃》規(guī)定，到2020年中國乘用車新車平均油耗要降到百公里5升的水平。國外研究表明：一般情況下，車重每減輕10%，可節(jié)省燃油3%-7%。汽車排放與燃油消耗正相關(guān)，實現(xiàn)汽車輕量化將會減少CO2排放。車身骨架一般占整車重量的22%-25%，其輕量化對降低整車重量意義重大。我國已成為世界第一汽車產(chǎn)銷大國，石油進口已接近60%，如果不能在節(jié)油減碳排放量方面達(dá)到世界先進水平，汽車工業(yè)不能順利發(fā)展。歐盟制定的每公里CO2排放120g的限值，是經(jīng)過精心研究的，該限值是企業(yè)在傳統(tǒng)汽車能夠達(dá)到的。美國的強制法規(guī)更嚴(yán)?。?！中國要達(dá)到上述目標(biāo)，難度非常大。雖然有極大難度，但還是有辦法的，需要多管齊下，其中汽車輕量化就是解決這一課題有效途徑之一。1現(xiàn)狀SMC片狀模塑料已廣泛應(yīng)用于汽車的各組件，壓制后制品比重在1.75-1.85g/cm3之間，雖然與傳統(tǒng)鋼材、鋁材比，已有效減輕汽車組件重量，但要達(dá)到國務(wù)院頒發(fā)的《節(jié)能與新能源汽車發(fā)展規(guī)劃》規(guī)定，到2020年中國乘用車新車平均油耗要降到百公里5升的水平，還相距甚遠(yuǎn)。2啟迪所以，研制超低密度的SMC就迫在眉睫，幸運的是，這一課題現(xiàn)已確定，就是SMC制品密度從原先的1.85g/cm3降至1.20g/cm3左右，降幅達(dá)到35%.汽車輕量化1亞什蘭許可和知識產(chǎn)權(quán)有限公司被駁回的2006年5月5日申請的專利——A：增效填料組合物及其低密度片狀模塑料B：含二乙烯基苯的低密度A級片狀模塑料2無錫新宏泰電器科技股份有限公司被駁回的2009年3月17日申請的專利——低密度SMC聚酯模塑料及其制備方法。3公司在2015年前后，研制的低密度的SMC片狀模塑料。國內(nèi)探索1、2兩家公司雖然專利被駁回，但要感謝他們?yōu)榇俗龀龅呐?，感謝他們?yōu)榇俗龅奶剿骱蛧L試。江蘇澳明威環(huán)保新材料有限公司從本企業(yè)實踐來看1、配方設(shè)計不飽和樹脂185kg乙烯基樹脂20kg低收縮樹脂25kg聚苯（低收縮劑）40kg增韌劑若干PE若干固化劑3.5kgBYK助劑3kg填料玻璃微珠325-375kg輕質(zhì)CaCo325kg其他助劑脫模劑量共20kg阻聚劑增稠劑及其他小料玻纖含量28%歐曼公司的汽車樣件2280面罩普通SMC投料重量12.5公斤低密度SMC投料重量9.45公斤歐曼公司的汽車樣件H4保險杠普通SMC投料重量16.5公斤低密度SMC投料重量12.48公斤其壓制成制品的密度為1.38-1.43之間。如果將玻纖（2.7g/cm3）換成麻纖維或其他的織物纖維，比重降為1.28g/cm3以下，完全有可能。但這也出現(xiàn)一些問題主要問題123流動性下降制品強度下降表面光潔度下降補救措施12局部預(yù)浸織物補強玻璃微珠表面活性處理如果真的要實現(xiàn)1.22g/cm3:1、植物性纖維表面處理玻璃纖維表面處理劑一般稱為浸潤劑，植物性纖維表面處理一般稱之為漿料，這需要類似與東華大學(xué),天津工業(yè)大學(xué)（復(fù)合材料研究所）聯(lián)系。如何開發(fā)適用SMC的植物性纖維的表面處理劑。2、樹脂用生物基樹脂替代石油基樹脂，根本上解決SMC的可降解與回收利用，且比重也減10%我在馬來西亞見過美國用大豆樹脂做的SMC材料，而國內(nèi)尚無樹脂廠家做這方面的研發(fā)生產(chǎn)超低密度,可回收SMC從目前1.38-1.43g/cm3，降至1.22g/cm3，需要高校、科研院所、材料制造商、SMC材料組份供應(yīng)商、汽車廠家、汽車配件供應(yīng)商通力合作，加之政策扶持，這些美好目標(biāo)才能在中國較快的實現(xiàn)。汽車技術(shù)發(fā)展的永恒主題安全節(jié)能環(huán)保用比重僅1.20-1.50的植物纖維替代比重2.7的玻璃纖維。用生物基樹脂替代石油基樹脂，根本上解決SMC的可降解與回收利用，且比重也減10%用納米粘土（1.40左右）或經(jīng)表面改性的中空玻璃微珠（300g/L)替代碳酸鈣（2.6）或ATH考慮上述因素，SMC原材料降低比重的途徑：公司展示的LDSMC的配方公司展示的制品實例壓制傳統(tǒng)SMC成型的氣缸蓋1.83g/cm31395g生物基低密度SMC成型的氣缸蓋1.19g/cm3905g公司展示的制品實例注射傳統(tǒng)SMC成型的氣缸蓋1.74g/cm31884g生物基低密度SMC成型的氣缸蓋1.19g/cm31249gSMC生產(chǎn)工藝典型的SMC配方公司的SMC機組天然纖維0.3~0.8美元/磅1.3~1.5g/cm3玻璃纖維0.5~0.9美元/磅2.6g/cm3纖維分析SMC優(yōu)勢介紹減輕重量設(shè)計自由度高耐化學(xué)腐蝕性好適合各種涂裝工藝部件集成化體統(tǒng)成本降低回收SMC/BMC設(shè)計自由度高SMC具有A級表面質(zhì)量，線性熱膨脹系數(shù)與鋼鐵相似，SMC能與鋼鐵、鋁材料配合使用。耐化學(xué)腐蝕性好不同介質(zhì)下的浸泡實驗顯示：強度沒有明顯的變化！集成化設(shè)計，使工藝簡單金屬件需要10-12付鋼模（沖壓及定型），SMC制件只需要2付模具。有案例證明，鋼鐵+塑料的設(shè)計由19個部件組成，而使用SMC的設(shè)計集成為1個部件適合各種涂裝工藝：SMC材料耐熱性能好，能達(dá)到200℃且與電泳涂料兼容性好能適合各種涂裝工藝系統(tǒng)成本降低：原材料成本、壓機、模具投資、制造成本熱固性復(fù)合材料的回收：ERCOM組織，回收系統(tǒng)運行3000噸/年回收材料的應(yīng)用粒徑在直徑300um:替代填料，用量在3-15%取決于制品表面效果和機械性能要求纖維和大顆粒：30%有機物焚燒（水泥制造過程能量回收），70%回收至無機物。目前的交通部件應(yīng)用。A級表面系統(tǒng)palapregpremiumPremiumA級表面，市場上VOC排放量最低；和鋁重量相近，比鋼輕45%；節(jié)約成本。Turane樹脂應(yīng)用于車身結(jié)構(gòu)生產(chǎn)時間減少，重量減少，排放量減少。碳纖維SMC復(fù)合材料方案最后可能專家會有疑問：對覆蓋件、表面件、半結(jié)構(gòu)件，用低密度SMC加上局部補強能夠?qū)崿F(xiàn)。

但對于結(jié)構(gòu)件，只能通過碳纖維才能實現(xiàn)。通過實踐以及國外資料和應(yīng)用實例,我認(rèn)為：

用碳纖維增強制成SMC是一種制造結(jié)構(gòu)件的途徑。但現(xiàn)在隨著SMC的設(shè)備、工藝和配方設(shè)置完全可以制造更高性價比的結(jié)構(gòu)件。雪弗蘭和CSP聯(lián)合生產(chǎn)出低密度的汽車翼子板.

我單位生產(chǎn)的高強度SMC制品的原料有：連續(xù)纖維預(yù)浸料、織物預(yù)浸料、復(fù)合織物預(yù)浸料等。用其中一種或幾種復(fù)合織物加之短切纖維的SMC料模壓成型?？梢陨a(chǎn)出更高強度的SMC制品。

例如：石