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环氧树脂复合材料在汽车行业的应用

出处:www.8600086.cn   分类:行业资讯  发布:2015-8-14 16:47:14
摘要:

    复合材料是两种或两种以上不同物质的组合,它可以发挥各种材料的优点,克服单一材料的缺陷,扩大合成材料的应用范围,并提高了该材料的综合性能。由于复合材料具有重量轻、强度高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀和耐候性好等特点,已逐步取代木材及金属合金,广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑、健身器材等领域,在近几年更是得到了飞速发展。随着科技的发展,树脂与玻璃纤维在技术上不断进步,生产厂家的制造能力普遍提高,使得玻纤增强复合材料的价格成本已被许多行业接受,但玻纤增强复合材料的强度尚不足以和金属匹敌。因此,碳纤维、硼纤维等增强复合材料相继问世,使高分子复合材料家族更加完备,已经成为众多产业的必备材料。另外,纳米技术逐渐引起人们的关注,纳米复合材料的研究开发也成为新的热点。以纳米改性塑料,可使塑料的聚集态及结晶形态发生改变,从而使之具有新的性能,在克服传统材料刚性与韧性难以相容的矛盾的同时,大大提高了合成材料的综合性能。


    环氧复合材料的优势非常多。据环氧胶专家介绍,环氧高性能复合材料在各行业应用中具有非常明显的优势,主要体现在以在几个方面:一是充分利用和发挥了复合材料各向异性的特点,实现了在更高层次上的材料可设计性,按受力状态铺层从而合理地、有效地使用了原材料的性能,减轻了制品的重量,得到非常高的比强度和比模量;二是通过精心设计和细心制作,高度实现了材料的复合效应,从而充分发挥了各组成材料的潜在能力,获得了原材料所没有的优异性能和新用途;三是耐疲劳性和减振性优异,即使在已有损伤的情况下也很难观察到损伤在疲劳下的扩展,这是环氧复合材料在航空、航天领域广泛应用的重要原因;四是材料设计和结构设计,材料成型和构件成型是同时一次完成、不可分开的;五是由于上述特点,环氧高性能复合材料的设计和制造必须从结构设计、材料、工艺和模具等方面综合考虑,并由这几方面的技术人员协调配合才能完成。随着科学技术的飞速发展,现代汽车制造材料的构成发生了较大的变化,高密度材料的比例下降,低密度材料有较大幅度的增加,可以说从90年代开始,汽车材料向轻量化、节省资源、高性能和高功能方向发展。


    时下汽车工业的全球化时代已经来临,汽车厂家难以在一国范围内完成汽车产业的全部采购,必然从过去依赖自身生产能力,转向在全球范围内配置资源。在汽车零部件全球采购的背景下,我国汽车零部件产业发展的春天来了。而目前受资源和环境因素的瓶预制约,轻量、节能的零部件一直是国际汽车工业的研究方向。其中,开发具有较高强度的轻质高性能新材料及设计新的轻量化结构,必然成为汽车零部件材料的最佳选择。环氧玻璃钢复合材料因明显具有轻质高强、设计自由度大、不锈蚀、成型工艺性好等优点,成为汽车工业以塑代钢的理想加工材料。目前,我国越来越多的车型采用了环氧树脂基复合材料部件,而且作为以塑代钢的理想材料已被汽车工业部门逐步认识,尽管手糊成型工艺依然在生产某些汽车零部件领域尚占主导地位,但SMC、RTM、GMT等先进材料和工艺的应用推广十分迅速。目前全世界民用复合材料的年产量已达550多万吨,年产值达1300亿美元以上,若将欧、美的军事航空航天的高价值产品计入,奠产值将更为惊人。从全球范围看,世界复合材料的生产主要集中在欧美和东亚地区。近几年欧美复合材料产需均持续增长,而亚洲的日本则因经济一直不景气,发展缓慢。


    但中国尤其是中国内地复合材料行业发展迅速。据PPG公司统计,2000年欧洲的复合材料垒球占有率约为32%,总年产量约200万吨。与此同时,美国复合材料在20世纪90年代则是年年增长,年均增长率约为美国GDP增长率的2倍,为4~6%不等。2000年美国复合材料的年增长率为4%左右,年产量达170万吨左右。美国复合材料市场的稳步增长主要归功于汽车用复合材料的迅速增加。复合材料大量使用在汽车上,并使得美国汽车在全球市场上重新崛起。亚洲近几年复合材料的发展情况与政治经济的整体变化密切相关,各国的占有率变化很大。中国内地自从改革开放以来,复合材料发展迅速,年均增长率达8~9%左右,随着中国台湾地区电路板生产基地向内地迁移,中国内地复合材料市场将会有更大的发展,2006年大陆复合材料总产量可达185万吨。“全塑汽车”时代即将来临。上世纪80年代后期到90年代末,“全塑汽车”的概念曾经在国内汽车界轰动一时。北京、山东、浙江、重庆等地的汽车生产厂家,均生产过全环氧玻璃钢车身。但基本上是手工糊制,档次有待提高。东风客车公司采用手糊成型工艺生产的一款高速客车的全玻璃钢车身,每辆消耗玻璃钢约250公斤;北京汽车玻璃钢有限公司采用手糊成型工艺生产驾驶室,全车身重量仅600多公斤。


    复合材料在汽车工业中的潜在商机,中国汽车工业的迅速发展,给玻璃钢复合材料带来了市场应用的潜在商机。当今汽车发展的一个显著特点是产品多样化、更新快。新的电子技术、计算机控制技术、新工艺技术等不断进入汽车行业,同时人们个性化需求日益强烈,致使汽车的更新速度越来越快。实现汽车轻量化,降低燃油消耗,增加载重量,提高运输效率,对于汽车工业的发展至关重要。近年来作为新材料前沿的复合材料逐步替代汽车零部件中的金属产品,并取得更加经济和安全的效果。福特汽车目前通过将汽车发动机盖改成模塑件。可有效整合原来11个金属部件,而这一款福特车的年产景是20万辆。生产实践和科学研究表明,玻璃钢复合材料是较为科学、理想的新型汽车零部件材料。在未来开发节能、环保的新车、快速改型换代、小批量投产方面,它将发挥重要作用。据统计,上世纪90年代欧洲、美国每辆汽车上应用的玻璃钢达到60公斤到80公斤,而目前我国国内每辆汽车上应用的玻璃钢平均还不到10公斤。


    当前国家产业政策的不断调整,新车型不断涌现,跨国公司汽车品牌的不断本土化,零部件全球采购促进了我国汽车零部件产业的发展。而且从汽车零部件发展趋势来看,零部件正向着模块化设计方向发展。零部件模块化可以大大减少零部件组装量,有利于增强汽车轮廓的流线性。而玻璃钢复合材料无疑为汽车轻量化和模块化提供了前提条件,并逐步向结构复杂且大型部件方向拓展,促使汽车零部件开发和生产成本的进一步降低。随着汽车轻量化的强烈要求,以及总体生产成本下降的需要,将促进新型玻璃钢工艺技术的发展与完善。诸如真空辅助成型等新型工艺技术将在汽车零部件开发中扮演重要角色。先进的产业化汽车玻璃钢材料关键成型技术及其产业化应用,将是以后研究的重要方向。未来的汽车与现在的汽车在很多方面不会有太大的区别,但设计思想会有很大不同。当今社会,人们目光的角度已逐渐转到节能环保问题上,环境与能源问题成为世界上每个国家能否生存和发展的关键。随着人们环保意识的不断提高以及各国环保法规的相继出台,绿色汽车已经成为未来汽车发展的必然趋势,因而如何使汽车满足环境保护的要求,便提到了汽车厂商们的议事日程。“以塑代钢”是实现汽车轻量化发展的有效途径,而环氧树脂基复合材料则在塑料行业中扮演着非常重要的角色,作为未来汽车材料发展的主流,必将为汽车工业做出很大贡献。

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