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            環氧樹脂復合材料在汽車行業的應用

            出處:www.m-dol.com   分類:行業資訊  發布:2015-8-14 16:47:14
            摘要:

                復合材料是兩種或兩種以上不同物質的組合,它可以發揮各種材料的優點,克服單一材料的缺陷,擴大合成材料的應用范圍,并提高了該材料的綜合性能。由于復合材料具有重量輕、強度高、加工成型方便、彈性優良、耐化學腐蝕和耐候性好等特點,已逐步取代木材及金屬合金,廣泛應用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領域,在近幾年更是得到了飛速發展。隨著科技的發展,樹脂與玻璃纖維在技術上不斷進步,生產廠家的制造能力普遍提高,使得玻纖增強復合材料的價格成本已被許多行業接受,但玻纖增強復合材料的強度尚不足以和金屬匹敵。因此,碳纖維、硼纖維等增強復合材料相繼問世,使高分子復合材料家族更加完備,已經成為眾多產業的必備材料。另外,納米技術逐漸引起人們的關注,納米復合材料的研究開發也成為新的熱點。以納米改性塑料,可使塑料的聚集態及結晶形態發生改變,從而使之具有新的性能,在克服傳統材料剛性與韌性難以相容的矛盾的同時,大大提高了合成材料的綜合性能。


                環氧復合材料的優勢非常多。據環氧膠專家介紹,環氧高性能復合材料在各行業應用中具有非常明顯的優勢,主要體現在以在幾個方面:一是充分利用和發揮了復合材料各向異性的特點,實現了在更高層次上的材料可設計性,按受力狀態鋪層從而合理地、有效地使用了原材料的性能,減輕了制品的重量,得到非常高的比強度和比模量;二是通過精心設計和細心制作,高度實現了材料的復合效應,從而充分發揮了各組成材料的潛在能力,獲得了原材料所沒有的優異性能和新用途;三是耐疲勞性和減振性優異,即使在已有損傷的情況下也很難觀察到損傷在疲勞下的擴展,這是環氧復合材料在航空、航天領域廣泛應用的重要原因;四是材料設計和結構設計,材料成型和構件成型是同時一次完成、不可分開的;五是由于上述特點,環氧高性能復合材料的設計和制造必須從結構設計、材料、工藝和模具等方面綜合考慮,并由這幾方面的技術人員協調配合才能完成。隨著科學技術的飛速發展,現代汽車制造材料的構成發生了較大的變化,高密度材料的比例下降,低密度材料有較大幅度的增加,可以說從90年代開始,汽車材料向輕量化、節省資源、高性能和高功能方向發展。


                時下汽車工業的全球化時代已經來臨,汽車廠家難以在一國范圍內完成汽車產業的全部采購,必然從過去依賴自身生產能力,轉向在全球范圍內配置資源。在汽車零部件全球采購的背景下,我國汽車零部件產業發展的春天來了。而目前受資源和環境因素的瓶預制約,輕量、節能的零部件一直是國際汽車工業的研究方向。其中,開發具有較高強度的輕質高性能新材料及設計新的輕量化結構,必然成為汽車零部件材料的最佳選擇。環氧玻璃鋼復合材料因明顯具有輕質高強、設計自由度大、不銹蝕、成型工藝性好等優點,成為汽車工業以塑代鋼的理想加工材料。目前,我國越來越多的車型采用了環氧樹脂基復合材料部件,而且作為以塑代鋼的理想材料已被汽車工業部門逐步認識,盡管手糊成型工藝依然在生產某些汽車零部件領域尚占主導地位,但SMC、RTM、GMT等先進材料和工藝的應用推廣十分迅速。目前全世界民用復合材料的年產量已達550多萬噸,年產值達1300億美元以上,若將歐、美的軍事航空航天的高價值產品計入,奠產值將更為驚人。從全球范圍看,世界復合材料的生產主要集中在歐美和東亞地區。近幾年歐美復合材料產需均持續增長,而亞洲的日本則因經濟一直不景氣,發展緩慢。


                但中國尤其是中國內地復合材料行業發展迅速。據PPG公司統計,2000年歐洲的復合材料壘球占有率約為32%,總年產量約200萬噸。與此同時,美國復合材料在20世紀90年代則是年年增長,年均增長率約為美國GDP增長率的2倍,為4~6%不等。2000年美國復合材料的年增長率為4%左右,年產量達170萬噸左右。美國復合材料市場的穩步增長主要歸功于汽車用復合材料的迅速增加。復合材料大量使用在汽車上,并使得美國汽車在全球市場上重新崛起。亞洲近幾年復合材料的發展情況與政治經濟的整體變化密切相關,各國的占有率變化很大。中國內地自從改革開放以來,復合材料發展迅速,年均增長率達8~9%左右,隨著中國臺灣地區電路板生產基地向內地遷移,中國內地復合材料市場將會有更大的發展,2006年大陸復合材料總產量可達185萬噸?!叭芷嚒睍r代即將來臨。上世紀80年代后期到90年代末,“全塑汽車”的概念曾經在國內汽車界轟動一時。北京、山東、浙江、重慶等地的汽車生產廠家,均生產過全環氧玻璃鋼車身。但基本上是手工糊制,檔次有待提高。東風客車公司采用手糊成型工藝生產的一款高速客車的全玻璃鋼車身,每輛消耗玻璃鋼約250公斤;北京汽車玻璃鋼有限公司采用手糊成型工藝生產駕駛室,全車身重量僅600多公斤。


                復合材料在汽車工業中的潛在商機,中國汽車工業的迅速發展,給玻璃鋼復合材料帶來了市場應用的潛在商機。當今汽車發展的一個顯著特點是產品多樣化、更新快。新的電子技術、計算機控制技術、新工藝技術等不斷進入汽車行業,同時人們個性化需求日益強烈,致使汽車的更新速度越來越快。實現汽車輕量化,降低燃油消耗,增加載重量,提高運輸效率,對于汽車工業的發展至關重要。近年來作為新材料前沿的復合材料逐步替代汽車零部件中的金屬產品,并取得更加經濟和安全的效果。福特汽車目前通過將汽車發動機蓋改成模塑件??捎行д显瓉?1個金屬部件,而這一款福特車的年產景是20萬輛。生產實踐和科學研究表明,玻璃鋼復合材料是較為科學、理想的新型汽車零部件材料。在未來開發節能、環保的新車、快速改型換代、小批量投產方面,它將發揮重要作用。據統計,上世紀90年代歐洲、美國每輛汽車上應用的玻璃鋼達到60公斤到80公斤,而目前我國國內每輛汽車上應用的玻璃鋼平均還不到10公斤。


                當前國家產業政策的不斷調整,新車型不斷涌現,跨國公司汽車品牌的不斷本土化,零部件全球采購促進了我國汽車零部件產業的發展。而且從汽車零部件發展趨勢來看,零部件正向著模塊化設計方向發展。零部件模塊化可以大大減少零部件組裝量,有利于增強汽車輪廓的流線性。而玻璃鋼復合材料無疑為汽車輕量化和模塊化提供了前提條件,并逐步向結構復雜且大型部件方向拓展,促使汽車零部件開發和生產成本的進一步降低。隨著汽車輕量化的強烈要求,以及總體生產成本下降的需要,將促進新型玻璃鋼工藝技術的發展與完善。諸如真空輔助成型等新型工藝技術將在汽車零部件開發中扮演重要角色。先進的產業化汽車玻璃鋼材料關鍵成型技術及其產業化應用,將是以后研究的重要方向。未來的汽車與現在的汽車在很多方面不會有太大的區別,但設計思想會有很大不同。當今社會,人們目光的角度已逐漸轉到節能環保問題上,環境與能源問題成為世界上每個國家能否生存和發展的關鍵。隨著人們環保意識的不斷提高以及各國環保法規的相繼出臺,綠色汽車已經成為未來汽車發展的必然趨勢,因而如何使汽車滿足環境保護的要求,便提到了汽車廠商們的議事日程?!耙运艽摗笔菍崿F汽車輕量化發展的有效途徑,而環氧樹脂基復合材料則在塑料行業中扮演著非常重要的角色,作為未來汽車材料發展的主流,必將為汽車工業做出很大貢獻。

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