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热塑性复合材料新应用及趋势

2015-6-18 22:11| 发布者: xunyang| 查看: 703| 评论: 0

摘要: 热塑性复合材料新应用及趋势FRT(GFRT和CFRT)是当前最有发展前途的高性能汽车轻量化材料之一,相比传统非可再生的FRP和铝镁金属材料,价格也更具有竞争力,同时又具有复合材料和制件的结构设计与成型制造一体化完成 ...
热塑性复合材料新应用及趋势

 

FRT(GFRT和CFRT)是当前最有发展前途的高性能汽车轻量化材料之一,相比传统非可再生的FRP和铝镁金属材料,价格也更具有竞争力,同时又具有复合材料和制件的结构设计与成型制造一体化完成的突出优势,更加节能与环保。近期,国际知名市场咨询调研公司Lux Research发布最新报告指出,从2015年至2025年,碳纤维复合材料(CFRT和CFRP)将有望成为全球汽车市场的主流使用关键材料,市场价值估算达到60亿美金。

 

FRT不但是汽车工业优选的轻量化材料,近年来传统使用FRP的航空工业也开始高度关注与研发CFRT应用的可行性。空客公司在A350XW问世之前,投入巨资研发CFRT和部件制造技术,己经有超过1500个不同的飞机零部件采用CFRT生产,如连续编织物CF/PPS复合材料舱门;美国隐身战斗机上也采用CF/PEEK复合材料制造非金属紧固件,起到很好的吸收电磁波,达到隐身效果。

 

FRT也己经成为建筑行业的新宠。GFRT建筑模板、下水槽的GFRT盖板、CFRT建筑柱加固等都得到广泛应用。最近,Fiberlite公司采用连续玻璃纤维编织布GFRT模压制造彩色井盖,获得普遍欢迎。

 

连续纤维增强技术在汽车FRT应用需求巨大,特别是CFRT更加广泛,巴斯夫(BASF)、塞拉尼斯(Celanese)、RTP、普立万(Polyone)、沙伯基础工业、帝斯曼(DSM)、杜邦(Dupont)、艾曼斯(EMS)、米拉克龙(Milacron)、阿博格(Arburg)、恩格尔、克劳斯玛菲、Diffenbacher、Vision等国际化工、成型设备、模具、在线检测、产品设计公司等分别或联合推出FRT(GFRT和CFRT)汽车零部件、产品在线检测工具,并且形成一个完整的从技术研发、自动化生产与装备、在线测试、产品设计等系列配套的完整产业链。2012年,宝马(BMW)公司与西格里(SGL)碳纤维公司的合资公司推出的BMWi3和BMWi8纯电动汽车成功采用了大量的碳纤维复合材料(CFRP和CFRT),用以制造汽车内外饰关键承受力零部件,推动了碳纤维复合材料的在汽车中的应用。

 

2013年德国朗盛公司收购CFT国际领先的Bond Laminates公司,正式进入汽车轻量化的复合材料生产;2014年德国拜耳公司收购TCG复合材料公司,从而进入高性能的连续纤维增强PC热塑性复合材料(片材)生产,制造具有密度小、超薄化、轻量化的连续纤维热塑性预浸料(CFT);2014年日本东丽碳纤维公司与美国通用汽车公司合作开发了CFRT汽车部件,正在进行投入量产前的最终测试。

 

2014年9月,全球领先的CFRP制造商-西格里集团宣布,为适合新型CFRT的相容性碳纤维专门研究开发出了一种新的上浆系统,并且在苏格兰Muir of Ord生产基地正式投产,全部产品应用在汽车行业。

 

FRT己成为国际上热门的前沿技术发展方向。未来发展趋势将呈现如下特点:1)多专业、跨行业、上下游全产业链一体化的联合开发己经成为一种有效的、快速的、互惠共利的协同发展模式;2)新技术、新工艺、新设备趋向更加成熟与广泛应用;3)FRT材料数据库建立、产品结构设计与计算机仿真CAE技术广泛应用;4)轻质、高强、环保、低成本的连续碳纤维热塑性复合材料(CFRT)在新能源电动汽车上将优先获得应用。

 

FRT虽然具有上述种种突出优势,但是在生产和应用中仍存在许多问题:(1)纤维编织物(丝、带、毡)中的纤维各向异性分布与有效控制差,将导致制品不同位置的力学性能不一致;(2)低粘度、高流动的热塑性树脂基体开发与改性技术缺少,品种单一,价格偏高;(3)树脂基体与纤维(GF/CF)的界面粘合强度仍需要进一步提高,以及加强界面(相)结构设计与控制技术;(4)FRT制件与金属材料(构件)的各种连接技术与综合疲劳性能评价缺少;(5)低成本、低能耗、高效率、自动化的FRT生产装备技术开发与工程应用缺少;(6)没有建立FRT与制件(如汽车零部件)的行业(国家)测试标准与评价标准。就中国国内而言,FRT企业的制备技术水平与欧美国家相比仍然还有较大的差距,缺少专业人才,协同研发创新不足,特别是在制备工艺技术和生产装备制造技术上还需要下大功夫提高与改进。


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