長纖PP材料汽車零部件的春天

1、LFT材料汽車內外飾件以及功能件的又一個春天什么是LFT，GMT，LFT-G，LFT-D？ 什么是LFT    LFT是一個廣義的塑料專用詞匯，在汽車復合材料工業(yè)中有一個非正式但卻約定俗成的定義，即指長度超過10mm的增強纖維（一般是玻璃纖維）和熱塑性聚合物（一般是聚丙烯）進行混合并生產而成的制品。例如：GMT（Glass-Mat Reinforce Thermoplastic）、LFT-G（Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules）、LFT-D（Long-Fiber Reinforce Thermoplastic D

2、irect）等皆屬于LFT范疇，具有低密度、高比強度、高比模量和抗沖擊性強等特性。LFT是纖維增強聚合物領域的一種新型高級輕量化材料，具有可設計性、低密度、高比強度、高比模量和抗沖擊性強等特點，它的出現對鋁合金、纖維增強熱固性復合材料構成了巨大挑戰(zhàn)，逐步成為制作汽車零部件的主流材料。    LFT是英文Long-Fiber Reinforce Thermoplastic的簡稱，中文譯為長纖維增強熱塑性塑料，又習慣稱之為長纖維增強熱塑性復合材料，它是纖維增強聚合物領域的一種新型高級輕量化材料。    在過去的20多年時間里，能源危機和石油漲價促使汽車輕量化

3、逐步成為新型汽車的發(fā)展趨勢，也使得人們將注意力轉移到了LFT低密度材料的研發(fā)上，LFT的材料性能和加工技術也不斷得到改進。    目前，LFT已成為一種可以挑戰(zhàn)鋁合金、纖維增強熱固性復合材料的汽車輕量化新材料，具有很強的市場競爭力。據報道，在最近的幾年中，采用LFT制造的汽車產品的市場份額增加了15%左右，并保持強勁的上升趨勢，這一現象已引起業(yè)內專業(yè)人士的極大關注。    LFT材料的機械特性與增強纖維的材性和所占比例有關。汽車用LFT增強纖維通常為玻璃纖維，理論上這種玻璃纖維在制品中的比例可以達到10%80%（指重量比），而實際上常用玻璃纖維的比例通常

4、為20%40%。此外，LFT的機械特性還與增強纖維的長度有著密切的關系。與相類似的短纖維（纖維長度約小于1mm）增強注塑成型熱塑性復合材料相比，LFT材料無論在強度、抗撞擊性能、能量的吸收率等方面都得到了很大提高。因此，這些特性也為LFT在要求更為嚴格的汽車內外部的結構件和半結構件上的應用創(chuàng)造了條件，成為受汽車行業(yè)青睞的主要原因之一。 LFT的幾種主要材料    近些年來，LFT材料的性能和成型加工工藝都有了很多新的進展：應用較為普及的材料大致可以歸納為三大類GMT、LFT-G和LFT-D；較為成熟的成型技術有壓塑成型和注塑成型，其中GMT材料為壓塑成型，而LFT

5、-G和LFT-D既可以壓塑成型，也可以注塑成型，這需要根據制品的具體技術要求、成本、產量規(guī)模等因素進行選擇。1、 GMT    在20世紀70年代，GMT首先在歐洲得到廣泛應用，而進入80年代后期，GMT片材及其制品已成為國際上極為活躍的復合材料制品之一。GMT片材是指以連續(xù)玻璃纖維氈或短切玻纖氈和熱塑性樹脂（大多是PP樹脂）復合而成的一種片狀模塑料，通常是兩層玻璃纖維氈復合三層熱塑性樹脂薄膜層。采用不同類型的玻璃纖維氈和不同品種的熱塑性樹脂做基體，就可以得到多種多樣的GMT材料。    GMT復合材料制品的生產需要兩個成熟的加工技術：片材（預浸漬）的成

6、型和制品的壓塑成型。制品的壓塑成型需要通過片材的再次裁割、預熱、模壓、脫模一系列工藝過程才能完成加工。    GMT產品具有很多優(yōu)異的性能，如耐化學性好，強度/重量比大，在高、低溫環(huán)境中的抗沖擊性能優(yōu)良等。GMT的最大單項用途是汽車前端模塊框架，其次為座椅骨架、吸能內保險杠等。     2、LFT-G    LFT-G是短玻纖熱塑性顆粒材料（FRTP）技術創(chuàng)新的成果。早期的FRTP粒料長度雖然可達56mm，但經過混煉、切粒、塑化、注塑等工藝流程后，在制品中纖維的最終長度往往小于1mm，僅能作為填充劑增加制品的剛性，

7、而對拉伸強度、抗沖擊性能的提高十分有限。因此，在當時FRTP并非主流的復合材料。    為充分發(fā)揮注塑成型生產效率高、成本低的優(yōu)勢，努力將斷纖程度降至最低，20世紀80年代初LFT-G誕生。LFT-G制品生產的工藝與GMT相似，也需要兩個成熟的工藝，即長顆粒的成型和制品的注塑成型或壓塑成型。    LFT-G粒料的直徑大約為3mm，長度有12mm和25mm兩種，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LFT-G粒料注塑成型過程中，盡管注塑成型機經過很多改良，但限于注塑工藝原因，在最后的制成品中纖維只能達到3

8、.26.4mm。雖然這個長度比FRTP注塑成型的纖維長，產品的抗沖擊性能也明顯提高，但是比LFT-D注塑或者壓塑成型的纖維要短，強度和抗沖擊性也比LFT-D差。下圖為用LFT-G生產的2004起亞 Cerato混合結構前端框架。  3、LFT-D    LFT-D是長纖維增強熱塑性復合材料在線直接生產制品的一種工藝技術，它區(qū)別于GMT和LFT-G的關鍵因素是半成品步驟被省去了，在材料的選擇上也更加靈活。在LFT-D技術中，不僅纖維的含量和長度，而且連其基體聚合物也可以直接調整到最終部件的要求。通過添加劑的用量多少可以改變和影響制品的機械性能和特殊應用材料

9、的特性，如熱穩(wěn)定性、著色性、紫外穩(wěn)定性以及纖維與基體的粘結特性等，這也意味著每一種特殊應用都可以通過LFT-D獲得其獨特的材料配方。    LFT-D典型的工藝是聚合物基體顆粒和添加劑被輸送到重量分析給料單元組合中，該單元根據部件的機械性能要求確保適度的混合。經混合后的原料進入雙螺桿擠塑機塑化，其熔融化合物通過一個薄膜模頭形成類似瀑布的聚合物薄膜，直接進入雙螺桿混煉擠塑機的開口處。而玻璃纖維粗紗則通過特別設計的粗紗架，經過預熱、分散等程序被引入到聚合物薄膜的頂端，與薄膜匯合一同進入到雙螺桿擠塑機中，由螺桿切割粗紗，并把它們柔和地混合到預熔的聚合物當中，然后直接送入壓制模具中

10、成型（見下圖）。    LFT-D的優(yōu)點主要體現在兩方面：一是降低了成本。由于是一步法生產，LFT-D生產的大型結構件比二步法生產的GMT或LFT-G壓制件的成本低20%50%；二是制品綜合性能優(yōu)異。    LFT-D壓制成型制品的抗沖擊性能比GMT略低，但由于比LFT-G成型后的纖維長很多，因此其抗沖擊性能明顯高于LFT-G。另外，據大量的研究表明，LFT-D注塑的生產率比標準的LFT-G粒料高，因為LFT-D低的塑化要求改善了纖維發(fā)生斷纖的狀況。對于成型周期超過1min的部件用LFT-D注塑設備在30s內就能完成。下圖為使用 LFT-D生產的2003

11、 大眾 Golf V前端框架。      LFT的特點    LFT除了具有熱塑性塑料的特點之外，還由于混配了長玻纖，使其產生了更為優(yōu)良的機械物理性能和力學性能。其特點如下：    1、密度小、強度高。LFT的密度為1.11.6g/cm3，僅為鋼材的1/51/7，比SMC輕1/41/3，它能夠以較小的單位質量獲得較高的機械強度。    2、可設計性的自由度大。LFT的物理、化學和力學性能都可以通過合理選擇原材料的種類、配比、加工方法、纖維含量來進行設計。由于熱塑性復合材料的基體材料種類比熱固性復

12、合材料多很多，因此，其選材設計的自由度也就更大。    3、熱性能提高。一般塑料的使用溫度為50100，用玻璃纖維增強后，可提高到100以上，一些特殊的LFT使用溫度甚至可提高到200以上；線膨脹系數比未增強的塑料低1/41/2；成型收縮率小，僅為0.2，提高了制品的尺寸精度；導熱系數為0.30.36W(m2?K)，與熱固性復合材料相近。    4、耐化學腐蝕性。該特性主要由基體材料的性能決定，熱塑性樹脂的種類很多，每種樹脂都有自己的防腐特點，因此，可以根據LFT的使用環(huán)境和介質條件，對基體樹脂進行優(yōu)選。    5、良好的介電性能。

13、LFT不反射無線電波，透過微波性能良好。在LFT中加入導電材料可改善其導電性能，防止產生靜電。    6、廢料能循環(huán)利用。LFT可重復加工成型，廢品和邊角余料能循環(huán)利用，不會造成環(huán)境污染。    7、較強的柔韌性、抗沖擊性能，良好的抗破壞能力和阻尼性能。      LFT在歐美及中國汽車市場的應用    現代汽車工業(yè)向著以減輕車身自重為主的節(jié)能降耗方向發(fā)展。當前，國際上已把塑料的用量作為衡量一個國家汽車工業(yè)水平的重要標志之一。輕質高強的LFT材料也已從小批量的、少數的汽車零部件的生產擴

14、展到大批量的、廣泛的汽車零部件生產，逐步成為制作汽車零部件的主流材料，尤其是在那些機械強度要求高的領域，如前端框架、吸能防撞保險杠、座椅骨架、車身底護板等。 據統計，汽車行業(yè)的LFT消耗量約占世界LFT行業(yè)總消耗量的80%。而在汽車行業(yè)中，歐美LFT消耗量大約占95%，其中歐洲占80%，美國占15%，如下圖所示。2003年LFT在歐洲的總消耗量以及在各種汽車零部件中的應用比例    LFT材料在中國的研發(fā)始于20世紀80年代未、90年代初，應該說和歐美相比在時間上相差不多，但是產業(yè)化進程和應用開發(fā)相對滯后。目前，中國己形成具有自主知識產權的GMT、LFT-G和LF

15、T-D產品，并形成了一定的生產能力，但在產品質量和品種門類上與世界先進水平還有相當大的距離。在己知的國產汽車中，LFT零件原材料90%以上都從歐美、韓國引進，而且其應用主要集中在從歐美、韓國引進的車型中。巨大的市場前景    可以說，LFT是汽車復合材料工業(yè)中的希望之星。美國Principia咨詢公司的市場報告顯示（見下表），2004年全球LFT市場需求量約為1.08億kg(2.39億磅)，銷售額為4.5億美元。LFT完全可以替代汽車業(yè)、工業(yè)以及園林草坪業(yè)中的壓鑄件、鋼質沖壓金屬件以及短玻纖增強熱塑性復合材料件，但是目前汽車行業(yè)仍然是LFT主要的應用領域。汽車中應用LFT的

16、零部件主要包括：前端模塊框架、車身底護板、儀表臺骨架、蓄電池托架、備胎倉、外罩、抗沖構件及其他?？傮w上看，20042009年LFT的市場預計增長率平均可達18%，其中亞洲的增長率最為強勁，約為25%；西歐和北美洲的增長率預計分別可達17%和12%。表 20042009年LFT產量和增長率另據專家統計，目前在全世界LFT的銷售總額中，GMT約占52%，LFT-G約占32%，而LFT-D僅占16%。隨著新材料、新工藝、新技術的不斷普及和推廣，專家預測除GMT以外，LFT的銷售量每年將增長30%，其中LFT-D的增長速度會更快。    2006年，中國的汽車產銷已突破700萬輛，

17、超過德國成為世界第三大汽車生產國。從汽車行業(yè)的LFT消耗量約占世界LFT行業(yè)總消耗量的80%這一統計數字來看，中國LFT材料大有市場。作者：意大利朗基爾股份有限公司上海代表處 蔣鼎豐    來源：AI汽車制造業(yè)世界上第一輛全復合材料車身的汽車誕生55年以來，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展以及大眾環(huán)保意識和節(jié)能意識的不斷增強，尤其是在世界能源危機和石油漲價而使得汽車工業(yè)向輕量化方向發(fā)展的大背景下，作為汽車輕量化主流輕質材料之一的汽車復合材料的材料性能和加工工藝技術也因此而得到了快速發(fā)展?，F在，無論是歐、美、日等汽車工業(yè)發(fā)達國家，還是中國、巴西和印度等汽車工業(yè)快速發(fā)展中國家，都已在汽車

18、制造中大量采用汽車復合材料，涉及的車輛有商用車、乘用車、工程車、農用車、運動車以及休閑車、軍用車和摩托車等幾乎所有的車種，主要應用范圍也從外履件發(fā)展到汽車的各個部分，可以說從車頭到車尾，從外飾件到內飾件，從A級表面的車身面板到結構件、半結構件，從車門、車窗到車蓋、車頂，從皮卡車廂、車身底護板到發(fā)動機氣門蓋、油底殼，從座椅骨架、底盤到儲氣罐、傳動軸和板彈簧等，到處都有汽車復合材料的應用。那么，這些形狀各異、技術性能各不相同，甚至規(guī)格和產量規(guī)模都相差甚遠的汽車復合材料零部件是如何生產出來的呢？其主要生產工藝有哪些？與常規(guī)金屬汽車零部件生產相比又有什么優(yōu)缺點？我們知道，汽車復合材料是一種可設計的材料

19、，能夠方便地實現整體綜合優(yōu)化設計。其中汽車復合材料制造工藝的可設計性帶給了汽車復合材料制造行業(yè)無窮的想像力和創(chuàng)新機會。目前，我們己知的汽車復合材料制造工藝技術就多達幾十種，并且還處于不斷的創(chuàng)新發(fā)展之中。由于篇幅有限，本文就汽車復合材料主要且常用的6種加工工藝和技術做一初步介紹。 手糊成型工藝和技術 簡單地說，手糊成型工藝(Hand Lay-up Molding)是手工作業(yè)把玻璃纖維織物和樹脂交替地鋪層在已被覆好脫模劑和膠衣的模具上，然后用壓輥滾壓壓實脫泡，最后在常溫下固化成型為汽車復合材料制品，如圖1所示。盡管在現代汽車復合材料成型新工藝不斷涌現的情況下，手糊成型工藝顯得比

20、較原始，但是，該工藝卻具有其獨特的不可替代性，仍然為世界各國汽車復合材料行業(yè)特別是中國汽車復合材料行業(yè)所廣泛采用。  圖1 手糊成型工藝示意圖圖2所示為手糊成型工藝流程。從該工藝流程可以看出，手糊成型工藝具有以下優(yōu)點：不需要復雜的設備和模具，投資低；生產技術容易掌握，且產品不受尺寸形狀的限制，適合小批量和大型制件的生產；可與其他材料如金屬、木材及塑料泡沫等同時復合制成一體。這些優(yōu)點使得手糊成型工藝至今仍然作為汽車復合材料的一種主要成型工藝而被用于小批量地加工各種汽車復合材料制品，如客車和重型卡車的前/后圍面板、高頂、導流罩、引擎罩蓋、保險杠、擋泥板以及休閑車、農用車的車身等

21、。此外該工藝還被用于新車開發(fā)，如制造概念車和新車樣件試制。 圖2 手糊成型工藝流程手糊成型工藝的缺點是生產效率低，生產周期長，工作環(huán)境差，因此對于大批量車型的產品不太適合。此外，由于這種工藝與操作人員的技能水平和制作環(huán)境條件有很大的關系，受此影響，在我國，由手糊成型工藝生產的汽車零部件的質量往往不夠穩(wěn)定，從而影響了汽車復合材料的聲譽。 需要說明的是，手糊成型工藝并不是劣質汽車復合材料零部件的代名詞。只要嚴格按照手糊成型工藝的流程和工藝規(guī)范，準確掌握手糊工藝的技術要領，同樣能夠制作出一流水平的汽車復合材料制品。實際上，國外很多昂貴和精致的高檔跑車以及在展會上熠熠生輝的很多概念

22、車均出自于手糊成型工藝之手。圖3所示的Chevrolet Corvette跑車，其車身即為用手糊成型工藝生產出來的。  圖3 用手糊成型工藝生產的跑車車身噴射成型工藝和技術 圖4所示為噴射成型工藝(Spray Up Molding)示意圖。該工藝是將混有引發(fā)劑和促進劑的兩種聚酯分別從噴槍兩側噴出，同時將切斷的玻纖無捻粗紗由噴槍中心噴出，使其與樹脂在空間均勻混合后沉積到模具上。當沉積到一定厚度時，用壓輥滾壓使纖維浸透樹脂，排除氣泡，在經常溫固化后成型為汽車復合材料制品。噴射成型工藝是在手糊成型工藝的基礎上發(fā)展起來的。由于該工藝是借助于機械的手工操作工藝，因此也被稱為

23、“半機械手糊成型工藝” 。圖5所示為該工藝的工藝流程。  圖4 噴射成型工藝示意圖 圖5 噴射成型工藝流程與手糊成型工藝相比，噴射成型工藝的效率提高了24倍甚至更高。其優(yōu)點是：由于使用無捻粗紗代替了手糊工藝的玻璃纖維織物，因而材料成本更低；成型過程中無接縫，這使得制品的整體性和層間剪切強度更好；可自由調節(jié)產品的壁厚、纖維與樹脂的比例以及纖維的長度，因而滿足了汽車零部件的不同機械強度要求。由于噴射成型工藝具有效率高、成本低及產品尺寸形狀不受限制的優(yōu)點，因此該工藝在國外汽車復合材料行業(yè)中，有逐步取代傳統的手糊成型工藝的趨勢，例如，客車和重型卡車的很多前/后圍面板、側面

24、護板、高頂及導流罩等都已由噴射成型工藝制作。 噴射成型工藝的缺點是：產品的均勻度在很大程度上取決于操作人員的操作熟練程度；由于噴射成型的樹脂含量高且增強玻纖短，因而制品強度較低；陰模成型比陽模成型難度大，小型制品比大型制品生產難度大；生產現場工作環(huán)境惡劣，環(huán)境污染程度一般均大于其他的工藝方法；初期投資比手糊成型工藝大。盡管如此，近年來，噴射成型工藝的缺點正在得到極大的改善。在國外，已采用機械手編程來替代人工噴射，從而大大提高了產品質量的穩(wěn)定性，原材料的損耗也被明顯降低。同時，通過對生產現場采取全封閉的管理措施以及進行空氣排放處理，使得環(huán)境污染問題得到明顯改善。圖6所示為采用噴射成型工

25、藝生產的KENWORTH重卡高頂。  圖6 采用噴射成型工藝生產的重卡高頂纏繞成型工藝和技術 纏繞成型工藝(Filament Winding)是在控制纖維張力和預定線型的條件下，將浸過樹脂膠液的連續(xù)纖維（或布帶、預浸紗）按照一定的規(guī)律連續(xù)地纏繞到相應于制品內腔尺寸的芯?；騼纫r上，然后在室溫或加熱條件下使之固化、脫模，獲得一定形狀的汽車復合材料制品，如圖7所示。根據纖維纏繞成型時樹脂基體的物理化學狀態(tài)不同，分為干法纏繞、濕法纏繞和半干法纏繞三種。其中，濕法纏繞的應用最為普遍。濕法纏繞工藝顧名思義是將連續(xù)玻璃纖維粗紗或玻璃布帶浸漬樹脂膠后，直接纏繞到芯?；騼纫r上而成型

26、并經固化的成型方法。而干法纏繞一般僅用于高性能、高精度的尖端技術領域中。  圖7 纖維纏繞成型工藝示意圖纖維纏繞成型工藝的優(yōu)點是：能夠按產品的受力狀況設計纏繞規(guī)律，以充分發(fā)揮纖維的強度；比強度高。一般來講，纖維纏繞壓力容器與同體積、同壓力的鋼質容器相比，重量可減輕40%60%；可靠性高。纖維纏繞制品易實現機械化和自動化生產，工藝條件確定后，纏出來的產品質量穩(wěn)定、精確；生產效率高。采用機械化或自動化生產，只需少數操作工人，纏繞速度快（240m/min）；成本低。在同一產品上，可合理配選若干種材料（包括樹脂、纖維和內襯），使其再復合以達到最佳的技術經濟效果?，F在用纖維纏繞成型工

27、藝生產的CNG/LPG高壓氣瓶、傳動軸和板狀彈簧等已廣泛應用于大客車、轎車和卡車上。纖維纏繞成型工藝的缺點是：纏繞成型適應性小，不能纏任意結構形式的制品，特別是具有凹形表面的制品。這是因為纏繞時，纖維不能緊貼在芯模表面，而是處于架空狀態(tài)；纏繞成型需要有纏繞機、芯模、固化加熱爐、脫模機及熟練的技術工人，不僅投資大，而且技術要求高，因此只有大批量生產時才能獲得較大的經濟技術效益。圖8所示為采用纖維纏繞成型工藝生產的CNG乘用車用高壓氣瓶。 圖8 采用纖維纏繞成型工藝生產的CNG車用氣瓶樹脂傳遞模塑成型工藝和技術 樹脂傳遞模塑成型工藝(Resin Transfer Mouldin

28、g)簡稱RTM。該技術始于1950年代，是從濕法鋪層手糊成型工藝和注塑成型工藝中衍生出來的一種新的閉模成型工藝。該工藝一般是在模具的型腔中預先放置玻璃纖維增強材料（包括螺栓、螺帽或聚氨酯泡沫塑料等嵌件），閉模鎖緊后，將配好的樹脂膠液在一定的溫度和壓力下，從設置于適當位置的注入孔處注入模腔，浸透玻纖增強材料，然后一起固化，最后啟模、脫模，得到兩面光滑的汽車復合材料制品。圖9所示為RTM工藝示意圖。  圖9 樹脂傳遞模塑成型工藝示意圖圖10所示為RTM的工藝流程。由于是一種閉模成型工藝，因此RTM的優(yōu)點是：無需膠衣涂層即可使構件獲得雙面光滑的表面；在成型過程中散發(fā)的揮發(fā)性物質很

29、少，有利于工人的健康和環(huán)境保護；模具制造與材料選擇的機動性強，不需要龐大、復雜的成型設備就可以制造出復雜的、有極好制品表面的大型構件；根據設計需求，增強材料可以按任意方向鋪放或局部增強，因而容易實現按制品受力狀況鋪放增強材料的目的。成型效率高、投資少以及易實現自動化生產的特點，使RTM工藝日益為汽車復合材料行業(yè)所重視，并逐步成為取代手糊成型、噴射成型的主導成型工藝之一。 圖10 RTM工藝流程目前，RTM工藝在汽車制造業(yè)中的應用已非常廣泛，如乘用車的車頂、后廂蓋、側門框和備胎倉，以及卡車的整體駕駛室、擋泥板和儲物箱門等都有用RTM工藝生產的。圖11所示是用RTM工藝生產的ASTON

30、MARTIN跑車的車身側圍板。 圖11 用RTM工藝生產的車身側圍板當然，RTM工藝也存在一些不足，如：雙面模具的加工費用較高；預成型坯加工生產設備的投資大；對原材料(樹脂和玻纖材料)和模具質量的要求高，以及對模具中的設置與工藝要求嚴格等。目前，對RTM成型工藝的研究和推廣不斷取得新的進展，主要研究方向集中在：微機控制注射機組、增強材料預成型技術、低成本模具、快速樹脂固化體系及工藝穩(wěn)定性和適應性等方面，涌現出了一系列改良的RTM成型工藝，如 Lite-RTM、VARTM、VIP和TERTM等。 模壓成型工藝和技術 模壓成型工藝(Compression Moldin

31、g)是復合材料生產中最古老而又富有無限活力的一種成型方法。它是將一定量的預混料或預浸料加入金屬對模內，經加熱、加壓固化而成型的一種方法，如圖12所示。模壓料的品種有很多，可以是預浸物料、預混物料，也可以是坯料。當前常用的模壓料品種有：熱固性復合材料，包括SMC、BMC和TMC等；熱塑性復合材料，包括GMT、D-LFT和G-LFT等。  圖12 模壓成型工藝示意圖在提到模壓成型工藝技術時，我們特別要提到汽車復合材料工業(yè)廣泛應用的熱固性復合材料SMC和熱塑性復合材料GMT模壓成型工藝。 SMC(Sheet Moulding Compounds)又名片狀模塑料，是一種帶

32、流動性能的預浸材料，其物理形態(tài)是一種類似“橡皮”的夾芯材料，“芯材”由經樹脂糊充分浸漬的短切玻璃纖維(或氈)組成，上下兩面為聚乙烯薄膜所覆蓋，以防止空氣，灰塵、水汽及雜質等對材料的污染以及聚酯樹脂交聯劑苯乙烯的揮發(fā)損失。樹脂糊里含有聚酯樹脂、引發(fā)劑、化學增稠劑、低收縮率添加劑、填料、脫模劑和顏料等組分。SMC主要采用金屬對模的模壓成型工藝，其壓制工藝過程相對比較簡單，主要包括片狀模塑料的制備和成模兩部分。由于SMC的組成比較復雜，每種組分的種類、質量、性能及其配比等對SMC的生產工藝、成型工藝及最終制品的性能、價格等都有很大的影響，因此，對組分、用量和配比等進行合理的選擇，對于制造優(yōu)良的汽車S

33、MC零部件具有十分重要的意義。圖13所示為SMC模壓成型工藝流程。  圖13 SMC模壓成型工藝流程GMT(Glass Mat Reinforced Thermoplastics)又名玻纖氈增強熱塑性塑料片材，是一種用玻璃纖維針刺氈或原絲氈增強的熱塑性塑料半成品片材。GMT片材的成型通常有兩種：一是連續(xù)玻璃纖維氈或針刺氈與熱塑性塑料層合而成，另一種則是隨機分布的中長纖維與粉末熱塑性樹脂制成的片材。前者適合于沖壓模壓成型，其制品的形狀一般比較簡單。后者的流動性較好，適合于流動模壓成型，適于成型形狀較為復雜的汽車零部件。與金屬材料相比，GMT的密度約為鋼材的1/61/7，具有耐

34、腐蝕以及隔熱、隔音和絕緣性好的優(yōu)點，可一次加工成型復雜的制品；與SMC片狀模塑料相比，GMT具有極長的貯存期，制品的成型周期是SMC的1/31/4，并且沖擊韌性好，可回收利用?；谝陨咸攸c，GMT在汽車工業(yè)中的應用范圍不斷擴大，應用量不斷增加，正越來越多地代替金屬和熱固性復合材料。 與SMC相似，GMT也是采用金屬對模的模壓成型工藝，所不同的是SMC的固化成型是化學反應，而GMT的冷卻成型是物理變化，成型所要求的工藝參數和對壓機、模具的技術要求是不相同的。GMT成型工藝的特點是：片材必須先預熱(加熱至220230)，成型壓力高(1025Mpa)，成型溫度低(3550)，成型周期短(3

35、060s)。GMT模壓成型工藝流程如圖14所示。  圖14 GMT模壓成型工藝流程總之，模壓成型工藝的主要優(yōu)點是：生產效率高，便于實現專業(yè)化和自動化大批量生產；產品尺寸精度高，重復性好；表面光潔，無需二次修飾；能一次成型結構復雜的制品；由于可批量生產，因此價格相對低廉。這些優(yōu)點使得模壓成型工藝特別適合汽車工業(yè)要求批量大、精度高及互換性好的生產特點，是目前汽車復合材料工業(yè)中最為普遍采用的成型工藝，尤其是乘用車上的復合材料零部件80%均由模壓成型工藝制成，如引擎蓋、車門、后廂蓋、后舉門、車頂、前端框架、儀表臺骨架、車門中間承載板、座椅骨架和底部護板等。 模壓成型工藝的

36、不足之處在于模具制造復雜，投資較大，加上受壓機限制，使其更適合于生產中、大批量的汽車復合材料制品（熱固性汽車復合材料制品在100000件/年以內，熱塑性汽車復合材料制品在1000000件/年以內）。隨著金屬加工技術、壓機制造水平及合成樹脂工藝性能的不斷改進和提高，壓機噸位和臺面尺寸不斷增大，模壓料的成型溫度和壓力也相對降低，使得模壓成型制品的尺寸逐步向大型化發(fā)展，目前已能生產的大型汽車部件如模壓重卡高頂、MPV車頂、皮卡車廂、重卡駕駛室側圍板等。圖15所示即為模壓成型工藝生產的2001福特Explorer Sport Trac SMC皮卡車廂。 圖15 SMC模壓成型工藝生產的皮卡車廂LFT-D成型工藝技術 LFT-D成型工藝(Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Direct)是繼GMT和LFT-G之后又一種新的長纖維增強熱塑性復合材料工藝技術，是長纖維增強熱塑性復合材料在線直接生產制品的一種工藝技術，它區(qū)別于GMT和LFT-G的關鍵因素是半成品步驟被省去了，而在材料的選擇上更加靈活，是近年來在汽車復合材料行業(yè)中最受關注和市場成長最快的一種嶄新的成型工藝技術。在LFT-D技術中，不僅纖維的含量和纖維的長度可以直接調節(jié)到最終部件的要求，其基體聚合物也可以直接調節(jié)到最終部件的要求。通過使用不同的添