***近幾年,長玻纖改性PP在改性塑料行業(yè)異常火爆。長玻纖增強(qiáng)PP材料價(jià)格低廉,具有不亞于增強(qiáng)工程塑料的卓越性能,綜合這兩點(diǎn)所表現(xiàn)出的高性價(jià)比優(yōu)勢(shì),被業(yè)界所廣泛看好。
目前這些廠商紛紛投入大量的人力、物力進(jìn)行該類型材料的生產(chǎn)研發(fā)和市場(chǎng)開拓的工作。
PP材料
PP作為通用塑料材料之一,具有優(yōu)良的綜合性能、良好的化學(xué)穩(wěn)定性、較好的成型加工性能和相對(duì)低廉的價(jià)格;但是PP存在強(qiáng)度、模量、硬度低,耐低溫沖擊強(qiáng)度差,成型收縮大,易老化等缺點(diǎn)。
一般說來,PP材料的拉伸強(qiáng)度在20M~30MPa之間,彎曲強(qiáng)度在25M~50MPa之間,彎曲模量在800M~1500MPa之間。因此,對(duì)其進(jìn)行改性,以使其能夠適應(yīng)產(chǎn)品的需求。如今,每一種改性PP在家用電器領(lǐng)域和車用領(lǐng)域都有著大量應(yīng)用。
長玻纖
玻璃纖維(英文名為:glass fiber或fiberglass )是一種性能優(yōu)異的無機(jī)非金屬材料,優(yōu)點(diǎn)是絕緣性好、耐熱性強(qiáng)、抗腐蝕性好,機(jī)械強(qiáng)度高,但缺點(diǎn)是性脆,耐磨性較差。玻璃纖維主要用途之一為復(fù)合材料的增強(qiáng)材料。長玻纖一般指長度超過10mm的玻纖。
長玻纖PP這么多年,都流向了哪些應(yīng)用領(lǐng)域?
長玻纖增強(qiáng)PP塑料
長玻纖增強(qiáng)PP塑料指含有玻璃纖維長度在10到25mm的改性PP復(fù)合材料,經(jīng)過注塑等工藝形成玻璃纖維長度大于3.1mm的三維結(jié)構(gòu),英文為LongGlassFiberpolypropylene,簡寫為LGFPP。國內(nèi)外有很多資料將長纖維增強(qiáng)熱塑性塑料簡稱為LFT(即Long-fiberreinforcethermoplastic)。從材料定義看,LGFPP屬于LFT的一種。
作為汽車模塊載體材料,該材料不僅能有效地提高制品的剛性、抗沖擊強(qiáng)度、抗蠕變性能和尺寸穩(wěn)定性,而且可以做出復(fù)雜的汽車模塊制品。
長玻纖增強(qiáng)PP的粒子形態(tài)
一般為長度12毫米或25毫米,直徑3毫米左右的柱狀粒子。其中12mm左右長度的粒料主要用于注塑成型,而25mm左右長度的粒料主要用于壓塑成型。在這種粒子中,玻璃纖維有著和粒子同樣的長度,玻璃纖維的含量可以從20%到70%不等,粒子顏色可以根據(jù)客戶要求進(jìn)行配色。
為什么有些領(lǐng)域要使用長玻纖增強(qiáng)PP,而不是短玻纖增強(qiáng)PP?
LFT與短纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料相比具有以下優(yōu)點(diǎn):
? 纖維長度較長,明顯提高制品的力學(xué)性能。
? 比剛度和比強(qiáng)度高,抗沖擊性能好,特別適合汽車部件的應(yīng)用。
? 耐蠕變性能提高,尺寸穩(wěn)定性好,部件成型精度高。
? 耐疲勞性能優(yōu)良。
? 在高溫和潮濕環(huán)境中的穩(wěn)定性更好。
? 成型過程中纖維可以在成型模具中相對(duì)移動(dòng),纖維損傷小。
長玻纖增強(qiáng)PP常應(yīng)用在哪?
前端模塊、車門模塊、換擋機(jī)構(gòu)、電子油門踏板、儀表盤骨架、冷卻風(fēng)扇及框架、蓄電池托架、保險(xiǎn)桿支架、車底防護(hù)板、天窗框架等,用于替代增強(qiáng)PA或金屬材料。該材料在這些領(lǐng)域中的應(yīng)用在歐洲已經(jīng)得到很大推廣,目前的消費(fèi)量為20,000T/Y。
家電行業(yè)
洗衣機(jī)滾筒、洗衣機(jī)三角支架、一刷機(jī)滾筒、空調(diào)風(fēng)扇等、用于替代短玻纖增強(qiáng)PA、APS貨金屬材料。
長玻纖PP這么多年,都流向了哪些應(yīng)用領(lǐng)域?
通訊、電子、電器行業(yè)
通訊電子行業(yè)的高精度接插件、點(diǎn)火器零組件、線圈軸、繼電器基座、微波爐變壓器線圈架/框架、電氣連接器、電磁閥封裝件、掃描儀組件等。
其他
電動(dòng)工具外殼、水泵或水表外殼、葉輪、自行車骨架、滑雪板、地面機(jī)車腳踏板、軍用/民用安全頭盔、安全鞋包頭等,用于替代短玻纖增強(qiáng)PA、PPO等。
下面,來看幾個(gè)長玻纖塑料典型應(yīng)用部件案例吧!
前端模塊
對(duì)于汽車前端模塊,采用PP-LGF30材料,可將散熱器、喇叭、冷凝器、托架等超過10個(gè)傳統(tǒng)金屬件集成于一個(gè)整體;相比金屬件更耐腐蝕,密度小、重量減輕約30%,具有更高的設(shè)計(jì)自由度,可直接回收無需分類處理;降低了制造成本,有明顯的降本優(yōu)勢(shì)。
大眾、福特等外資品牌汽車前端模塊塑料化成功應(yīng)用多年。近年來,自主品牌車企逐步開始進(jìn)行自主化設(shè)計(jì)與新材料應(yīng)用研究。早在2011年,奇瑞汽車承擔(dān)的“纖維增強(qiáng)塑料前端模塊開發(fā)及其在目標(biāo)車型上集成應(yīng)用”***科技支撐計(jì)劃項(xiàng)目,對(duì)塑料前端模塊進(jìn)行系統(tǒng)開發(fā),并成功應(yīng)用到量產(chǎn)車型。
儀表板本體骨架
對(duì)于軟質(zhì)儀表板骨架材料,采用LGFPP比填充PP材料強(qiáng)度更高、彎曲模量更改,流動(dòng)性更好些,在相同強(qiáng)度下,儀表板設(shè)計(jì)厚度可減薄從而減重,一般減重效果約20%。同時(shí),可將傳統(tǒng)的多個(gè)部件儀表盤托架發(fā)展為單個(gè)模塊。此外,儀表板前除霜風(fēng)道本體、儀表板中間骨架選材,一般與儀表板本體骨架采用同一種材料,可進(jìn)一步提升減重效果。
合資品牌車企中,一汽大眾、上海大眾、長安福特等多款量產(chǎn)車的儀表板骨架均已采用LGFPP。在自主品牌中,長城高端SUV儀表板骨架PP-LGF20代替改性PP由3mm減為2.2mm,并成功批量化生產(chǎn)。比亞迪騰勢(shì)、上汽榮威550等中級(jí)以上乘用車的儀表板骨架也逐步采用LGFPP材料。
車門模塊(車門中間板骨架)
曾經(jīng)采用SABIC STAMAX長玻纖聚丙烯的現(xiàn)代索納塔塑料車門模塊,獲得了在美國塑料工程師協(xié)會(huì)(SPE)創(chuàng)新大獎(jiǎng)。新福特Fiesta車型前門模塊集成了多種功能元件,諸如門鎖、車門玻璃升降器、揚(yáng)聲器、防盜裝置等。馬自達(dá)6車門內(nèi)板,一汽奔騰B70等皆采用LGFPP制造。
換擋機(jī)構(gòu)
換擋機(jī)構(gòu)過去主要采用金屬材料和短纖維尼龍材料,目前,國外少數(shù)車型換擋機(jī)構(gòu)骨架已嘗試采用長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料替代短玻纖尼龍材料。
尼龍材料容易吸水,成品件吸水率一般在0.7%以上。在高溫高濕環(huán)境下,存在發(fā)生失效的風(fēng)險(xiǎn);若改為不易吸水的長玻纖聚丙烯材料,則可避免此類問題的發(fā)生。同時(shí),采用長玻纖增強(qiáng)PP材料,可起到減重降本的作用。
長玻纖PP這么多年,都流向了哪些應(yīng)用領(lǐng)域?
電子油門踏板
電子油門踏板臂需要承受較大的力,因此,其選用材料需要有極好的力學(xué)性能,較好的韌性,在高低溫下材料性能不能有大的變化。目前電子油門踏板臂以玻纖增強(qiáng)PA材料為主。
泰科納材料商曾成功用長玻纖塑料(CelstranPP-LGF40/50)用于電子油門踏板上,具有低氣味性且高強(qiáng)度的良好性能,比增強(qiáng)PA材料的成本更低。