汽車輕量化和塑料復(fù)合材料的應(yīng)用(完整版)實(shí)用資料

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汽車輕量化和塑料復(fù)合材料的應(yīng)用（完整版）實(shí)用資料(可以直接使用，可編輯完整版實(shí)用資料，歡迎下載）乏必要的性能數(shù)據(jù),更缺少基本數(shù)據(jù)庫(kù)的建立。(3部分塑料復(fù)合材料和鋼鐵材料相比,其價(jià)格還缺乏競(jìng)爭(zhēng)力,即價(jià)格偏高。(4設(shè)計(jì)結(jié)構(gòu)改變和成形工藝的設(shè)計(jì)與改變,尚需要進(jìn)行許多工作。(5市場(chǎng)接受和維修習(xí)慣。(6油漆前處理和油漆質(zhì)量問(wèn)題。(7油漆后的防腐效果和老化。(8目前的塑料復(fù)合材料的品種較多,需要單一化工作。(9塑料復(fù)合材料的回收技術(shù)和無(wú)公害生產(chǎn)技術(shù)。汽車輕量化是靠各專業(yè)、各輕量研、用的結(jié)合,解決相應(yīng)的技術(shù)和應(yīng)用化材料的優(yōu)勢(shì)的集成,既有原始創(chuàng)新中的問(wèn)題,擴(kuò)大塑料復(fù)合材料在汽車五、結(jié)語(yǔ)又有集成創(chuàng)新。中的應(yīng)用,尤其是解決釜內(nèi)合金化的汽車輕量化意義重大,輕量化是目塑料復(fù)合材料具有質(zhì)量輕,加工PP塑料的生產(chǎn)和應(yīng)用,提高國(guó)產(chǎn)汽車前汽車工業(yè)發(fā)展中所要解決的油耗、排成形容易、耐腐蝕、易回收,是汽車輕自主創(chuàng)新,為國(guó)家轎車輕量化進(jìn)展作放和安全的三大問(wèn)題的有力手段。量化中必不可少的材料,通過(guò)產(chǎn),學(xué)、出貢獻(xiàn)。—_高技術(shù)、高附加值、高利潤(rùn)的新產(chǎn)品新型超細(xì)防輻射屏蔽線項(xiàng)目高科技新型超細(xì)防輻射屏蔽線具有強(qiáng)度高、耐離滏、不變形、穩(wěn)定性好、抗腐蝕能力強(qiáng)和較好的屏蔽、防電磁渡、防輻射、導(dǎo)電等優(yōu)點(diǎn),被廣泛用于航空、石汝、化工、紡織、軍工等工業(yè)領(lǐng)域,應(yīng)用范圍正不斷拓展,發(fā)展前景十分誘人。空白?，F(xiàn)以成套項(xiàng)既技術(shù)尋求聯(lián)合實(shí)施,共兩秀發(fā)。露奢麝綹覆襲盈鍛?設(shè)備投資50一100萬(wàn)元,流動(dòng)資金1s萬(wàn)元,電力30千瓦,廠房2∞平方米,人員10名,年產(chǎn)量6噸,每噸綜合成本27萬(wàn)元,銷售價(jià)50萬(wàn)元。腰努力番?t、負(fù)責(zé)上f1安裝調(diào)試,協(xié)助建廠;2、培訓(xùn)技術(shù)員,保證產(chǎn)品達(dá)到國(guó)標(biāo);3、負(fù)責(zé)提供銷售渠道,包銷全部產(chǎn)品;毒、負(fù)責(zé)提供介紹原材粹;5、協(xié)助購(gòu)買設(shè)備,接產(chǎn)單位自行定購(gòu);6、備有譯細(xì)可行性報(bào)告,歡迎有條件的單位、個(gè)人葡來(lái)實(shí)地考察洽談。聯(lián)系單位:合凳工蛾大學(xué)懂光金屬材料開發(fā):230009聯(lián)系地垃:臺(tái)琵市工業(yè)大掌電子城1號(hào)樓303室(屯溪路193號(hào)》傳翼:05S1—2905220聯(lián)系人:陳健面皿斟產(chǎn)業(yè)NO.92∞7第39卷第11期2021年11月化工新型材料NEWCHEMICALMATERIALSVol.39No.11·1·作者簡(jiǎn)介:馬鳴圖(1942-,男,副總工程師,從事汽車輕量化材料和相關(guān)成形技術(shù)研究欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍欍氥氥氥氥。行業(yè)述評(píng)塑料復(fù)合材料在汽車輕量化中的應(yīng)用馬鳴圖魏莉霞朱麗娟(中國(guó)汽車工程研究院股份,重慶400039摘要由于汽車工業(yè)的迅速發(fā)展,汽車產(chǎn)量和保有量的增多,帶來(lái)了油耗、排放和安全三大問(wèn)題。論述了汽車節(jié)能減排是汽車工業(yè)發(fā)展的必然趨勢(shì),輕量化是汽車節(jié)能減排的直接而有效的手段;介紹了汽車輕量化意義和輕量化工程的實(shí)施方法。塑料復(fù)合材料具有比重輕、耐腐蝕,及很強(qiáng)的設(shè)計(jì)性和良好的工藝性能,是重要的輕量化材料;在汽車內(nèi)飾件、部分結(jié)構(gòu)件應(yīng)用塑料復(fù)合材料可減重60%以上。同時(shí)論述了汽車中應(yīng)用量較大的釜內(nèi)合金PP塑料的研究進(jìn)展和典型性能,這類材料在汽車輕量化和汽車用塑料單一化中展示了廣闊的前景。關(guān)鍵詞汽車輕量化,節(jié)能減排,釜內(nèi)合金PP塑料ApplicationofplasticcompositeinvehiclelightweightMaMingtuWeiLixiaZhuLijuan(ChinaAutomotiveEngineeringResearchInstituteCO.,LtdChongqing400039AbstractThebriefconditionofdevelopmentofchinaautomotiveindustrywasreviewed.Threeproblems:oilcon-sumption、emission、safetywerebroughtaboutduetotherapiddevelopmentofautoindustry、theproductionoutputandvehiclestockinChina.Energysavingandemissionreductionisnecessarytrendofvehicleindustrydevelopment.AeffectiveanddirectmethodandwayisAutolightweight.Theconcept,significanceandimplementationmethodshavebeenintro-duced.PlasticCompositebehavessmallproportion,goodcorrosionresisting,flexibledesignperformanceandbettertech-nologypropertywhichisimportantlightweightmaterial.theapplicationofplasticcompositeininteriortrimpart,somestructuralmembercanreduceweightabove60%.TherecentresearchprogressandtypicalpropertiesofPolymerizationfillingalloyPPextensivelyusedinvehiclewereintroducedinthearticleatthesametime.Thebroadprospectfortheappli-cationofPolymerizationfillingalloyPPandplasticsimplificationusedinvehicleisshowed.Keywordsvehiclelightweight,energysavingandemissionreduction,polymerizationfillingalloyPP2000年以來(lái),中國(guó)汽車工業(yè)進(jìn)入了快車道,2021年中國(guó)汽車產(chǎn)量為1364萬(wàn)輛,產(chǎn)銷量均居世界第一,2021年在世界金融危機(jī)的影響下,中國(guó)汽車產(chǎn)量達(dá)到1800萬(wàn)輛,令世人刮目相看,汽車保有量接近8000萬(wàn)輛。汽車產(chǎn)量的增多,保有量的加大,在給人們出行帶來(lái)方便和帶動(dòng)產(chǎn)業(yè)發(fā)展的同時(shí),也產(chǎn)生了能耗、安全和排放三大問(wèn)題。2021年中國(guó)石油產(chǎn)量為4.23億t,進(jìn)口2.4億t,石油的對(duì)外依存度達(dá)55%。在石油消耗中,汽車是消耗石油的大戶,汽油消耗占國(guó)內(nèi)汽油總產(chǎn)量的85%;汽車柴油消耗占全國(guó)柴油消耗總量的35%,農(nóng)用車柴油的消耗占中國(guó)柴油總產(chǎn)量的11%,兩者占中國(guó)柴油總產(chǎn)量的46%。汽車工業(yè)發(fā)展的另外一個(gè)問(wèn)題就是排放,在大城市中汽車排放污染已占到城市大氣污染的80%,汽車的尾氣排放除少量的有害氣體之外,還有大量的溫室氣體排放,每燃燒一升汽油,將產(chǎn)生2.2~2.5kg的CO2;溫室氣體是近年來(lái)全球變暖、南北極冰層融化、氣候反常的一個(gè)重要因素。2021年10月,地球大氣層中CO2含量已達(dá)到390ppm(×10-6,下同,而人類賴以生存的地球無(wú)反常感覺(jué)的大氣層中CO2的最高含量為430ppm,因此世界各國(guó)特別關(guān)注溫室氣體的排放。汽車工業(yè)的發(fā)展、汽車產(chǎn)量、保有量增多、運(yùn)行車輛增多也帶來(lái)了交通安全問(wèn)題。從2005年以后,中國(guó)每年死于交通事故的人數(shù)都超過(guò)10萬(wàn)人,每年傷亡人數(shù)超過(guò)20萬(wàn)人,即百萬(wàn)輛汽車死亡人數(shù)超過(guò)0.5萬(wàn)人。隨著汽車產(chǎn)量的增多,這一數(shù)字還會(huì)增加。每年交通事故的損失巨大。因此如何提高汽車運(yùn)行過(guò)程中的安全性和出現(xiàn)交通事故后減少對(duì)人身的傷害(被動(dòng)安全性也是汽車工業(yè)所面臨的重大安全問(wèn)題。擺在汽車工業(yè)面前的一個(gè)十分緊迫的問(wèn)題就是節(jié)能減排,同時(shí)也提高汽車的安全性,汽車的節(jié)能減排,除了降低風(fēng)阻、提高發(fā)動(dòng)機(jī)的效率、降低摩擦之外,一個(gè)最直接、最有效的方法和途徑就是輕量化。1汽車輕量化意義重大1.1汽車輕量化是節(jié)能減排的重要方法和途徑對(duì)一般乘用車而言,重量每減少10%,可節(jié)油7%~8%,CO2排放可減少6%~7%,其他有害氣體排放可減少3%~化工新型材料第39卷4%;對(duì)大部分商用車而言,每減重1000kg,油耗可降低6%~7%。美國(guó)福特汽車公司的全順車在歐洲試驗(yàn)結(jié)果表明,滿足歐Ⅳ標(biāo)準(zhǔn)條件下,每百公里油耗Y與自重X滿足以下關(guān)系:Y=0.003X+3.3434(1油耗的下降,意味著CO2、氮氧化物(NOx等有害氣體排放量的下降。對(duì)各種類型車的大量試驗(yàn)結(jié)果表明,車輛的油耗與汽車的質(zhì)量成線性關(guān)系。圖1表示汽車運(yùn)行阻力分析。可以看出,在汽車運(yùn)行的4種阻力中,只有空氣動(dòng)力學(xué)阻力與汽車的自重?zé)o關(guān),其他3種阻力均與汽車自重呈線性關(guān)系;這進(jìn)一步表明汽車輕量化可以有效減低汽車運(yùn)行的阻力,從而降低油耗和排放。汽車減重10%,對(duì)不同類型車型油耗影響的計(jì)算機(jī)模擬結(jié)果見圖2,可見減重可以有效提高汽車的燃油經(jīng)濟(jì)性。1.2汽車輕量化是提高汽車動(dòng)力性、舒適性和競(jìng)爭(zhēng)力的必然選擇汽車輕量化后,在同樣的發(fā)動(dòng)機(jī)情況下,由于汽車運(yùn)行阻力的降低,而使發(fā)動(dòng)機(jī)的動(dòng)力性能提升、加速性能改善。同時(shí),由于汽車輕量化而使汽車中附加的舒適性相關(guān)的附件、汽車電器、電子的增重與輕量化相平衡而不另外增加汽車的重量,即可在較高舒適性的前提條件下,保持節(jié)能減排。另外,汽車輕量化實(shí)施過(guò)程中將會(huì)采用一系列的新技術(shù)、新工藝、新材料,從而提升汽車的檔次,也提高了汽車的競(jìng)爭(zhēng)能力。1.3汽車輕量化對(duì)相關(guān)工業(yè)具有很好的帶動(dòng)作用汽車輕量化是高強(qiáng)度鋼、先進(jìn)高強(qiáng)度鋼、輕量化的材料鋁合金、鎂合金、塑料復(fù)合材料的優(yōu)勢(shì)集成,汽車輕量化將會(huì)促進(jìn)這些新技術(shù)、新材料的發(fā)展,從而對(duì)汽車相關(guān)工業(yè)具有強(qiáng)大的帶動(dòng)作用。1.4汽車輕量化是社會(huì)發(fā)展的需要當(dāng)前,我國(guó)石油對(duì)外依存度已超過(guò)55%,石油的進(jìn)口和儲(chǔ)備已涉及到我國(guó)的能源戰(zhàn)略安全,汽車輕量化有效的節(jié)能不僅可以減少大氣污染,還有利于我國(guó)石油的戰(zhàn)略儲(chǔ)備和能源安全,從而保證我國(guó)國(guó)民經(jīng)濟(jì)的正常運(yùn)行和社會(huì)發(fā)展的正常需要。因此,汽車輕量化有利于滿足法規(guī)要求、可以使軸荷更好的分配、在不加重的前提條件下提高舒適性、有利控制CO2排放,即可以降低摩擦消耗、降低有害氣體排放、改進(jìn)行駛的動(dòng)力學(xué)性能、提高行駛的舒適性、優(yōu)化動(dòng)力對(duì)質(zhì)量的比。因此無(wú)論普通燃油車、混合動(dòng)力車和新能源汽車都需要輕量化?？傊?從社會(huì)發(fā)展的角度,從能源戰(zhàn)略儲(chǔ)備的角度以及環(huán)境和社會(huì)發(fā)展的需要,汽車輕量化都具有重要意義。2輕量化的實(shí)施途徑汽車輕量化的實(shí)施必須首先進(jìn)行輕量化的概念設(shè)計(jì),通過(guò)幾何形狀的優(yōu)化,包括采用優(yōu)化的輕量化結(jié)構(gòu)、去掉汽車零部件的冗余部分和采用空心結(jié)構(gòu),從而產(chǎn)生相關(guān)的輕量化;通過(guò)合理的選材,包括應(yīng)用高強(qiáng)度和超高強(qiáng)度的輕量化材料、低密度的材料,如鋁合金、鎂合金、塑料復(fù)合材料等,利用這些材料優(yōu)勢(shì)的集成,達(dá)到既輕量化又保證滿足各種法規(guī),特別是碰撞安全法規(guī)的要求。當(dāng)采用各種高強(qiáng)度材料時(shí),就會(huì)涉及材料先進(jìn)的成形技術(shù),因此,通過(guò)采用先進(jìn)的成形技術(shù),包括超高強(qiáng)度鋼的熱沖壓成形技術(shù)、塑料復(fù)合材料的氣輔成形技術(shù)、鋁合金和鎂合金的半固態(tài)成形技術(shù)等,使復(fù)雜零部件成形和滿足零部件功能的要求,并取得輕量化。因此,汽車輕量化實(shí)際是各種高強(qiáng)度輕量化材料優(yōu)勢(shì)的集成,各種先進(jìn)制造技術(shù)的優(yōu)勢(shì)集成,是設(shè)計(jì)、材料、制造工藝技術(shù)多個(gè)專業(yè)優(yōu)勢(shì)的集成。其輕量化的實(shí)施途徑見圖3。圖3汽車輕量化的實(shí)施路徑3塑料復(fù)合材料在汽車輕量化中的應(yīng)用3.1塑料復(fù)合材料對(duì)汽車的減重效果塑料復(fù)合材料具有密度小、比強(qiáng)度高、抗腐蝕性好、易成形從而降低了復(fù)雜零件的加工難度,塑料基的復(fù)合材料可設(shè)計(jì)性強(qiáng),耐沖擊并可絕熱、不導(dǎo)電,因此,是汽車輕量化的重要材料。典型塑料的比重僅為鋼的1/7,和鋼相比,塑料復(fù)合材料減重的潛力示于圖4,圖中示出了零件等彎曲彎度和等彎曲強(qiáng)度下塑料對(duì)鋼的減重百分?jǐn)?shù)。3.2塑料復(fù)合材料在汽車上應(yīng)用的零件示例塑料復(fù)合材料在汽車上有廣泛的應(yīng)用,包括內(nèi)飾件、裝飾件和許多結(jié)構(gòu)件,特別是近年來(lái)塑料復(fù)合材料正由內(nèi)飾件和裝飾件向結(jié)構(gòu)件發(fā)展,以減輕汽車結(jié)構(gòu)件目前的重量。典型的構(gòu)件有發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管、各種內(nèi)飾的拉手、發(fā)動(dòng)機(jī)油底·2·第11期馬鳴圖等:塑料復(fù)合材料在汽車輕量化中的應(yīng)用圖4塑料復(fù)合材料減重的比例殼、汽車懸架的變截面板簧、發(fā)動(dòng)機(jī)罩蓋以及部分車門的內(nèi)外板、發(fā)動(dòng)機(jī)蓋板等。塑料復(fù)合材料目前在汽車上應(yīng)用的品種有PP、PE、PVC、PA、POM、PC等,以及短纖維和長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的塑料復(fù)合材料。汽車用的工程塑料大體可以分為兩大類,目前在不同乘用車車型上應(yīng)用的重量比大約為8%~10%,商用車車型上1%~2%。除了上述構(gòu)件之外,在混合動(dòng)力車上,還有一個(gè)重要的應(yīng)用就是電池支架,在內(nèi)飾件中有儀表板、發(fā)動(dòng)機(jī)的進(jìn)氣歧管。汽車用塑料復(fù)合材料有熱固性和熱塑性兩類,考慮到汽車回收方便和法規(guī)的要求,目前熱固性塑料用量正在下降,由于熱固性塑料價(jià)格較便宜,特別是樹脂類的復(fù)合材料包括SMC、長(zhǎng)纖維增長(zhǎng)的復(fù)合材料在商用車上還有較多的應(yīng)用,如導(dǎo)流板、發(fā)動(dòng)機(jī)油殼等。熱塑性復(fù)合材料用量正在擴(kuò)大,重點(diǎn)包括:ABS、尼龍和聚丙烯等?？紤]到汽車回收的方便,目前汽車塑料的一個(gè)重要的發(fā)展趨勢(shì),是汽車用塑料的單一化,以便于管理,擴(kuò)大應(yīng)用,便于回收。3.3汽車用塑料復(fù)合材料的發(fā)展汽車用塑料復(fù)合材料的發(fā)展趨勢(shì)是單一化和擴(kuò)大熱塑性塑料的應(yīng)用,重點(diǎn)是PP塑料的擴(kuò)大應(yīng)用。長(zhǎng)期以來(lái),汽車用PP塑料的改性是通過(guò)共混料加入橡膠彈性體以提高PP塑料的強(qiáng)度和韌性,但是在共混料摻入橡膠彈性體時(shí),很難保證細(xì)顆粒彈性體分布均勻,針對(duì)這種情況,近年來(lái),國(guó)外開發(fā)了釜內(nèi)合金。通過(guò)催化反應(yīng)在釜內(nèi)合金中加入橡膠彈性體,確保彈性體顆粒的分布均勻和顆粒細(xì)小,以及基礎(chǔ)料和共混料的性能的一致性。該類釜內(nèi)合金PP塑料基礎(chǔ)料性能及一汽奔騰和吉利熊貓保險(xiǎn)杠的性能、改性料的性能分別列于表1、表2、表3和表4。表1釜內(nèi)合金兩種PP塑料的性能實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目材料一材料二23.519.8斷裂標(biāo)稱應(yīng)變36160拉伸彈性模量761366彎曲強(qiáng)度18.819.82彎曲彈性模量1243947.6懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度1242缺口沖擊破壞情況PP無(wú)缺口沖擊破壞情況NN表2吉利和一汽釜內(nèi)合金改性材料的力學(xué)性能實(shí)驗(yàn)項(xiàng)目一汽改性吉利改性18.117.7斷裂標(biāo)稱應(yīng)變60490拉伸彈性模量755529彎曲強(qiáng)度31.529.1彎曲彈性模量17101300懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度3145缺口沖擊破壞情況PP無(wú)缺口沖擊破壞情況NN表3一汽保險(xiǎn)杠取樣的力學(xué)性能試驗(yàn)項(xiàng)目保險(xiǎn)杠(裸件保險(xiǎn)杠(涂漆件拉伸強(qiáng)度16.416.9斷裂標(biāo)稱應(yīng)變3040彎曲強(qiáng)度30.735.8彎曲彈性模量11881333懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度33.430.7缺口沖擊破壞情況PP無(wú)缺口沖擊破壞情況N55(P表4釜內(nèi)合金制作的吉利熊貓保險(xiǎn)杠的性能性能指標(biāo)單位熊貓保險(xiǎn)杠技術(shù)要求原用材料釜內(nèi)合金基礎(chǔ)料釜內(nèi)合金改性料拉伸強(qiáng)度MPa≥1716.619.817.7斷裂伸長(zhǎng)率%曲強(qiáng)度MPa≥1926.319.8229.1彎曲模量MPa≥1100917947.61300懸臂梁沖擊強(qiáng)度(23℃KJ/m2≥408.84245釜內(nèi)合金低溫沖擊斷口經(jīng)刻蝕后掃描電鏡組織形貌和進(jìn)口料的對(duì)比,示于圖5和圖6,可以看出釜內(nèi)合金的彈性體分布細(xì)小、均與,這和釜內(nèi)合金的性能相一致。汽車塑料復(fù)合材料發(fā)展應(yīng)用的另一趨勢(shì)是采用長(zhǎng)纖維增長(zhǎng)塑料的復(fù)合材料,以進(jìn)一步提高復(fù)合材料的剛性和強(qiáng)度,代替價(jià)格較高的復(fù)合材料以制作汽車零部件。表5比較了長(zhǎng)纖維增強(qiáng)釜內(nèi)合金PP塑料和短纖維增強(qiáng)尼龍的性能?？梢钥闯?長(zhǎng)纖維增強(qiáng)的PP基本達(dá)到了短纖維增強(qiáng)尼龍的性能指標(biāo),但前者的價(jià)格較尼龍低很多,同時(shí)還可以輕量化10%。表5長(zhǎng)纖維增強(qiáng)PP和PA+30%PF復(fù)合材料性能比較試驗(yàn)項(xiàng)目復(fù)合纖維尼龍拉伸強(qiáng)度117.8136.6斷裂標(biāo)稱應(yīng)變2.252.77拉伸彈性模量74716890彎曲強(qiáng)度147—彎曲彈性模量6647—懸臂梁缺口沖擊強(qiáng)度17.812.1缺口沖擊破壞情況HH無(wú)缺口沖擊破壞情況NN(C(下轉(zhuǎn)第111頁(yè)·3·第11期隋學(xué)斌等:離子液體中淀粉顆粒接枝醋酸乙烯酯的研究表1偏光十字消失法測(cè)試結(jié)果樣品2%偏光十字消失/℃50%偏光十字消失/℃98%偏光十字消失/℃原淀粉808489St-VAc接枝共聚物707480A[MIM]Cl處理淀粉7072783結(jié)論離子液體A[MIM]Cl對(duì)淀粉具有良好的溶解性,且有助于降低淀粉顆粒的糊化溫度。當(dāng)木薯淀粉與醋酸乙烯酯的質(zhì)量比為3.0,引發(fā)劑濃度為22mmol/L,反應(yīng)時(shí)間為1h,反應(yīng)溫度為50℃時(shí),淀粉接枝醋酸乙烯酯的反應(yīng)效果最好,最大接枝率可以達(dá)到22%,接枝效率可以達(dá)到71%。離子液體中合成得到的淀粉接枝醋酸乙烯酯接枝產(chǎn)物晶體結(jié)構(gòu)保持不變,仍然保持顆粒狀結(jié)構(gòu),但淀粉顆粒表面包上了一層“小碎片”,表明淀粉接枝上了醋酸乙烯酯,而且離子液體中合成的淀粉接枝共聚物的糊化溫度較原淀粉有較大程度的降低。參考文獻(xiàn)[1]BrockwayCE.Graftingofpoly(methyMethacrylatetogran-ulartocornstarch[J].JPolySciParta,1963,l025-1039.[2]MisraBN,RameshDogra,lnderjectKaur,etal.[J].JPolymsciPolymChemED,1980,18:341.[3]柳明珠,吳靖嘉,岳功軒.醋酸乙烯酯與馬鈴薯淀粉接技共聚反應(yīng)[J].蘭州大學(xué)學(xué)報(bào),l993,29(4:l32-l36.[4]彭毓華.馬鈴薯淀粉與醋酸乙烯酯接技共聚制生物降解淀粉塑料樹脂的研究[J].山西農(nóng)業(yè)大學(xué)學(xué)報(bào),1996,16(2:140-144.[5]DickeR.Astraightwaytoregioselectivelyfunctionalizedpoly-saccharideesters[J].Cellulose,2004,11:255-263.[6]XieHB,LiSH,ZhangSB.Ionicliquidsasnovelsolventsforthedissolutionandblendingofwoolkeratinfibers[J].JournalofPhysicalChemistry,2005,7:606.[7]樂(lè)長(zhǎng)高.離子液體及其在有機(jī)合成反應(yīng)中的應(yīng)用[M].上海:華東理工大學(xué)出版社,2007:141.[8]VarmaIK,SinghOP,SandleNK.[J].DieAngewandteMakromolekuulare,Chemie,1983,119,183-192.[9]趙軍寧,楊宗邃,鮑艷.氧化降解淀粉-乙烯基類單體接枝共聚反應(yīng)的研究[J].中國(guó)皮革,2005,(34:l7.[10]尹麗.木薯淀粉丙烯酰胺反相乳液接枝共聚的研究[D].華南熱帶農(nóng)業(yè)大學(xué)碩士學(xué)位論文,2006:16-24.[11]周永元,祝志峰.一類新型漿料———接枝變性淀粉[J].中國(guó)紡織大學(xué)學(xué)報(bào),1997,(23:8-13.[12]曹清明,鐘海雁,李忠海,等.蕨根淀粉糊化溫度測(cè)定及影響因素研究[J].Food&Machinery,2007,23(3:16-19.收稿日期:檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨檨2021-03-31(上接第3頁(yè)汽車塑料復(fù)合材料開發(fā)和應(yīng)用的另一趨勢(shì)是應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬對(duì)材料性能進(jìn)行改進(jìn),采用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)可以節(jié)省試驗(yàn)時(shí)間和試驗(yàn)費(fèi)用,從而更有利于塑料復(fù)合材料性能提升和新材料的開發(fā)應(yīng)用。4結(jié)語(yǔ)塑料復(fù)合材料的比重通常只有鋼鐵材料的1/7,輕量化效果非常顯著,塑料復(fù)合材料還具有防腐性能好、可設(shè)計(jì)性強(qiáng)、易于成形等一系列優(yōu)點(diǎn),在汽車輕量化中也有廣泛的應(yīng)用前景,包括在汽車內(nèi)飾件、汽車的特殊結(jié)構(gòu)件等均有廣泛的應(yīng)用。汽車塑料復(fù)合材料發(fā)展的一個(gè)重要趨勢(shì)是汽車用塑料的單一化,擴(kuò)大長(zhǎng)纖維的應(yīng)用和熱塑性塑料復(fù)合材料的應(yīng)用,以及應(yīng)用計(jì)算機(jī)模擬技術(shù)對(duì)塑料復(fù)合材料的改性和零部件功能進(jìn)行預(yù)測(cè),以降低成本,擴(kuò)大批量,便于回收,縮短新產(chǎn)品的開發(fā)時(shí)間。參考文獻(xiàn)(略收稿日期:2021-10-19·111·42中國(guó)材料進(jìn)展第28卷模具表面鍍上一層厚度約llllm的銅。電鍍時(shí),先在要鍍銅的面上均勻的噴涂一層導(dǎo)電膠,形成導(dǎo)電層。然后把模具放入電鍍槽內(nèi),模具接負(fù)極,正極接銅塊,加入電解液。在直流電作用下,正極的銅失去電子,發(fā)生氧化反應(yīng),變成銅離子,進(jìn)入電解液。帶正電的銅離子在電場(chǎng)的作用下,向連接負(fù)極的模具面移動(dòng),在模具面上,發(fā)生還原反應(yīng),得到電子,變成銅原子,沉積到模具表面,這樣就得到了鍍銅的模具面。然后經(jīng)過(guò)打磨、拋光,制得了鏡面效果的汽車引擎蓋模具。圖3是汽車引擎蓋的模具照片。圖3金屬化的玻纖/石膏汽車引擎蓋模具照片F(xiàn)ig.3Photographofglassfiber/gessomoldwithmetal—coated2.3汽車引擎蓋研制2.3.1主要原材料汽車引擎蓋的主要原材料有:①3K碳纖維平紋編織布,威海光威復(fù)合材料;②無(wú)堿玻璃布,威海光威復(fù)合材料;③不飽和真空導(dǎo)流樹脂9231一VP,上維精細(xì)化工;④硅烷偶聯(lián)劑KH一550,北京申達(dá)精細(xì)化工;⑤強(qiáng)芯氈,LantorCompositesCo.,Ltd.(荷蘭。2.3.2鋪層設(shè)計(jì)鋪層設(shè)計(jì)時(shí)要考慮到構(gòu)件的強(qiáng)度、質(zhì)量、外觀、成本、工藝性等幾個(gè)方面,該構(gòu)件使用類似“三明治”的夾心結(jié)構(gòu)。用3K碳纖維平紋編織布做表層,既美觀又能改善構(gòu)件的剛度;玻璃布用于內(nèi)部鋪層,可以降低成本;強(qiáng)心氈作為芯層,可以增加剛性,降低重量,同時(shí)作為樹脂的導(dǎo)流層,有利于樹脂流通、浸潤(rùn)。汽車引擎蓋構(gòu)件沒(méi)有使用傳統(tǒng)的蜂窩板、輕木或泡沫板作為芯層材料,因?yàn)檫@些材料雖然可以增加剛性、減輕重量,但他們或者不利于樹脂流通和浸潤(rùn),或者不容易彎曲。強(qiáng)芯氈是一種聚酯無(wú)紡材料,其結(jié)構(gòu)如圖4所示。強(qiáng)芯氈的六邊形蜂窩內(nèi)是多孔材料,但樹脂無(wú)法進(jìn)入,類似閉孔泡沫材料;強(qiáng)心氈的六邊形蜂窩周圍是樹脂流動(dòng)通道,有利于樹脂的流通、浸潤(rùn),具有導(dǎo)流網(wǎng)的作用;強(qiáng)芯氈浸樹脂之前,非常柔軟,方便鋪層。強(qiáng)心氈在增加剛性、減輕重量的同時(shí),可以改善工藝性,因此汽車引擎蓋構(gòu)件采用強(qiáng)芯氈作為芯層材料。圖4強(qiáng)芯氈結(jié)構(gòu)示意圖Fig.4Structureofcarpetwithstrongcole2.3.3構(gòu)件制作和性能將碳布、玻璃布剪成適當(dāng)大小,常溫下在丙酮浸泡6h,烘干后浸于l%的KH一550水溶液中,15min后取出,再在120℃烘箱中烘干30min,放入干燥器中備用。模具表面先用丙酮擦洗,涂上脫模劑,然后按照鋪層設(shè)計(jì)鋪好增強(qiáng)材料,再依次鋪好脫模布、導(dǎo)流管、真空膜,最后檢查系統(tǒng)氣密性,配好樹脂,開始導(dǎo)人樹脂。根據(jù)構(gòu)件形狀,采用“中心進(jìn)膠,四周抽氣”的導(dǎo)流方式。由于強(qiáng)芯氈有很好的導(dǎo)流效果,整個(gè)導(dǎo)流過(guò)程用時(shí)很短。固化脫模后,無(wú)需打磨,即得到A級(jí)表面的碳纖維復(fù)合材料汽車引擎蓋構(gòu)件,如圖5所示。圖5碳纖維復(fù)合材料汽車引擎蓋Fig.5Carbonfibercompositeautomobileenginecover復(fù)合材料汽車引擎蓋構(gòu)件質(zhì)量?jī)H為2.75kg,密度為0.9g/cm3,和原金屬汽車引擎蓋相比,減重4kg。從復(fù)合材料汽車引擎蓋構(gòu)件中間部位縱、橫方向上分別取試樣進(jìn)行了測(cè)試力學(xué)性能,縱方向彎曲強(qiáng)度為180MPa,彎曲模量12.3GPa;橫方向彎曲強(qiáng)度為174MPa,彎曲模量12.7GPa。測(cè)試結(jié)果表明,復(fù)合材料汽車引擎蓋構(gòu)件的縱、橫方向性能基本一致,完全能夠滿足使用要求。3節(jié)能賽車車身的研制本研究的節(jié)能賽車車身是為哈爾濱工業(yè)大學(xué)威海分校參加今年在上海舉行的“Honda”節(jié)能競(jìng)技大賽而研制第6期段成金等:樹脂基復(fù)合材料汽車構(gòu)件的研制43的,氣動(dòng)外形由哈爾濱工業(yè)大學(xué)威海分校設(shè)計(jì)。根據(jù)車身形狀(船形,考慮到賽車的唯一性,為了節(jié)省成本,采用一種“無(wú)模快速成型技術(shù)”來(lái)制作。該工藝過(guò)程如圖6所示。.刪lujllj一仰Ⅲ瞼_FramemakingFoamsheetcovering痖面A^∥^√OutsideshellmakingTakingoffframeInsideshellmaldng圖6無(wú)?？焖俪尚凸に嚵鞒淌疽鈭DFi8.6Processofrapidmoldingwithoutmold制作過(guò)程:①利用計(jì)算機(jī),用間隔200mm的一系列平面去剖切車身,得到一系列車身剖面圖,然后根據(jù)這些剖面圖裁切一定形狀的薄木板,最后把這些薄木板按照順序和位置固定到平臺(tái)上,即得到車身的輪廓框架(圖7是該賽車車身的框架照片;②在框架上用泡沫板條緊密的把各個(gè)薄木板連接,即得到車身的模型;③在泡沫板外邊糊制一層碳纖維復(fù)合材料;④固化后,碳纖維復(fù)合材料就和泡沫緊密的粘結(jié)在一起,然后去掉薄木板做成的輪廓框架,車身的形狀就出來(lái)了;⑤在車身內(nèi)部再糊制一層碳纖維復(fù)合材料加固,最后經(jīng)修整、打磨、拋光即得到節(jié)能賽車車身(圖8。圖7車身上半部分(U與下半部分(b的框架(圖中左上角為相應(yīng)部分的設(shè)計(jì)模型圖Fi昏7Pictureofearbody:(athefirsthalfand(bthelasthalf(Thefiguresonthetop—lefta”themodeldesigned,respectively圖8節(jié)能賽車的復(fù)合材料車身照片F(xiàn)i昏8Pictureofthebodyofenergy—efficientcar節(jié)能賽車車身長(zhǎng)達(dá)3m,寬度約0.6m,而質(zhì)量?jī)H為4.8kg,相對(duì)于其它賽車,車身減輕了近lOkg,為節(jié)約燃料提供了必不可少的條件。裝車試行,跑完12km的路程,使用汽油23.08g,折合為lL汽油374.5km,節(jié)油效果明顯。由于采用無(wú)?？焖俪尚图夹g(shù),從開始制作到產(chǎn)品完成,僅用了兩天時(shí)間,明顯縮短研制時(shí)間。4結(jié)論(1以玻纖和鐵絲網(wǎng)增強(qiáng)石膏制作的復(fù)合材料模具為基礎(chǔ),通過(guò)在模具表面電鍍一層厚度約1mm的銅,然后經(jīng)過(guò)打磨、拋光,可以制得具有鏡面效果的低成本復(fù)合材料成型模具。(2強(qiáng)芯氈具有密度低、工藝性好以及具有樹脂流動(dòng)通道等特點(diǎn),使用強(qiáng)芯氈在增加剛性、減輕重量的同時(shí),可以明顯改善工藝性,因此強(qiáng)心氈是一種理想的芯層材料。(3采用真空導(dǎo)流工藝制備了高質(zhì)量的汽車復(fù)合材料引擎蓋。復(fù)合材料引擎蓋固化脫模后,無(wú)需打磨即得到A級(jí)表面,和金屬引擎蓋相比,具有明顯的減重效果。(4無(wú)模快速成型技術(shù)可以減少?gòu)?fù)合材料構(gòu)件研制周期,降低研制費(fèi)用。參考文獻(xiàn)References[1]YiXiaosu(益小蘇.ResearchandDevelopmentofAdvancedCorn—posites(先進(jìn)復(fù)合材料技術(shù)研究與發(fā)展[M].Beijing:Na-tionalDefenseIndustryPress,2006.[2]CaoLingjun(曹令俊.復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用及發(fā)展趨勢(shì)[J].AutomobileTechnology&Mater/a/(汽車工藝與材料,2000(12:31—33.[3]HuangHui(黃暉,MaCuiying(馬翠英.塑料及其復(fù)合材料在汽車上的應(yīng)用與發(fā)展[J].ResearchandApplicationofMechanism(機(jī)械研究與應(yīng)用,2005(6:7—9.[4]HuangHansheng(黃漢生.復(fù)合材料在飛機(jī)和汽車上的應(yīng)用動(dòng)向(一[J].High—techFiberandApplication(高科技纖維與應(yīng)用,2004(5:15—23.[5]HuangHansheng(黃漢生.復(fù)合材料在飛機(jī)和汽車上的應(yīng)用動(dòng)向(二[J].地咖一techFiberandApplication(高科技纖維與應(yīng)用,2004(6:30一36.[6]HeZhihua(何志華.復(fù)合材料汽車部件制造技術(shù)新進(jìn)展[J].F/berGlassReinforcedPlastics/Composite(玻璃鋼/復(fù)合材料,2021(Supp]:360—361.[7]CheoShaojie(陳紹杰.碳纖維再聚焦[J].High—techFiberandApplication(高科技纖維與應(yīng)用,2021(1:l一8.[8]ChangDongyan(常冬艷,WangChunhong(王春紅.纖維增強(qiáng)塑料在汽車領(lǐng)域的應(yīng)用[J].Non—we口VeCloth(非織造布,2006(3:31—32.中國(guó)材料進(jìn)展第28卷[9]DongYongqi(董永棋,XiongXuebin(熊學(xué)斌.SMC,BMC用于制造汽車的沿革與燦爛前景[J】.F/betComposite(纖維復(fù)合材料。2002(3:8一11.[10]ZhangLinwen(張林文.汽車復(fù)合材料發(fā)展趨勢(shì)[J].加?dustryofNewMaterial(新材料產(chǎn)業(yè),2006(4:42—44.[11]OuyangGuoen(歐陽(yáng)國(guó)恩.ExperimentalTechniqueofCom?posites(復(fù)