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汽车碳纤维复合材料的低成本技术

文章来源:admin 更新时间:2020-05-28

         【轿车碳纤维】轿车碳纤维复合资料(CFRP)是资料轻量化进程中最成功的代表,可是因为轿车碳纤维价格居高不下,加之复合资料的制备本钱高,约束了其在轿车轻量化范畴的大规模运用。现在,商业级的轿车碳纤维首要为PAN基碳纤维,其高本钱问题首要会集在较高的PAN 原丝出产本钱(占总本钱的51%)和较长的出产流程。因而,下降车用CFRP本钱的首要途径是下降轿车碳纤维原丝本钱,寻求低本钱纤维出产工艺以及低本钱的CFRP制备工艺。

轿车碳纤维 (图示:车用碳纤维
  低本钱碳纤维技能
           现在,国外轿车碳纤维首要出产商现已致力于开发低本钱碳纤维制作技能,并寻求PAN以外的更低本钱的质料来制备碳纤维。日本三菱和东丽公司开发的大丝束轿车碳纤维是低本钱制作技能的典型代表,美国也已开宣告先进的轿车碳纤维制备技能。
         在低本钱质料方面,美国、日本等轿车碳纤维首要制作国家现已开宣告了包含聚烯烃类聚合物、木质素纤维素、电纺酚醛纤维、辐射丙烯酸纺织物等在内的低本钱代替资料。2015年瑞典的研讨机构Innventia和Swerea SICOMP也声称开宣告了国际创始技能,能够根据100%软木木质素前体系作出重约1.8g的织造CFRP层压板。并表明,这种资料能够用于出产重量轻、燃油功率高的轿车零件,可是其制作办法与其他现在运用木质素代替前体的研讨相同,还处在实验室阶段,进入出产线还需时日。
  轿车碳纤维
高功率成型树脂及成型工艺
           除纤维本钱外,车用复合资料最大的应战是轿车职业高功率的出产预期,其间成型树脂是决议复合资料出产功率的最首要影响素之一。因为优异的粘合强度和模量、耐蠕变性、高韧性和杰出的抗疲劳功能,环氧树脂通常是轿车复合资料出产商的首选。
           经过研讨和开发“瞬间固化”(能够活动和完全滋润纤维预制件,并在 5min之内固化)的环氧树脂及其配套的预成型和成型设备,然后开发高效、低本钱的复合资料出产技能现已成为下降车用复合资料本钱的首要手法之一。
           2015年,美国Hexion(瀚森)和Dow Automotive Systems(陶氏轿车体系)先后推出了2种60s可“瞬间固化”的环氧树脂。其间,Hexion针对树脂传递模塑成型(RTM)和液体紧缩成型(LCM)工艺推出EPIKOTE TRAC06170环氧树脂与EPIKURE TRAC06170固化剂,仅需20s树脂注入时刻(RTM或LCM)和40s固化时刻就可完结复合资料成型。
           而陶氏推出的用于LCM工艺的VORAFORCE树脂,能够直接将树脂均匀地涂敷在干的纤维预制件上,并经过压强使树脂织物在厚度方向上均匀滋润,其还声称现已与德国KraussMaffei公司和意大利Cannon SpA公司协作开宣告仅需求15~20 s涂敷树脂及30s固化,总制作时刻小于60s的复合资料制备工艺。可是该工艺因为很难供给杂乱零件的成型模具,关于LCM成型的部件则仅合适相对平整或细微概括部件的制作,比较之下,RTM是该树脂最好的挑选。
  轿车碳纤维
           2015年末,Gurit UK(英国固瑞特)也推出了“瞬间固化”环氧树脂,但不同于其他针对RTM或湿紧缩成型工艺开发的树脂,其树脂配方首要用于成套预浸料和热进/热出冲压成型(hot-in/hot out press molding)工艺。尽管该工艺固化周期需求 5min,但报导称其制作的部件外表可达A级,无需模具后处理。
           本年3月,Huntsman Advanced Materials (亨斯迈先进资料)公司也宣告推出了一款快速固化的环氧树脂。在此之前,亨斯迈商业化的,固化时刻为 2.5min的环氧树脂的解决方案现已用于出产宝马i系列高纤维含量的复合资料零部件,而此次推出的快速固化环氧树脂不只具有更快的固化速度,并且具有更高的玻璃化温度(Tg),可接受高达150℃的工艺条件。
           据亨斯迈介绍,该树脂在140℃下仅30s就可固化,这使得1min内复合资料成型工艺成为可能。为此,亨斯迈还开发了与该树脂配套的动态流体紧缩成型(dynamic fluid compression molding,DFCM),该工艺能够省去高压注塑工艺,并且在许多情况下也可省掉纤维预浸料工艺。
           与惯例湿发紧缩成型(wet-compression molding,WCM)比较,该工艺的首要长处之一是能够削减层压板层间缝隙,复合资料孔隙率低于1%,功能可比美高压的RTM工艺,且高达66%纤维体积含量(FVC)的复合资料能够在没有特别处理的条件来完成。
 
                   碳纤维复合资料在轿车工业的运用具有令人等待的开展前景,但其轿车职业对本钱/效益要求较高,本钱较高且工艺杂乱的碳纤维复合资料要想在轿车轻量化范畴获得长足开展,在其轻量化的天然优势之下,还必须不断在低本钱、高功率等方面加大研制投入,这样才干坚持竞赛优势。   标签: 轿车碳纤维 复合资料 低本钱 新技能  
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