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在車輛制造中復(fù)合材料的應(yīng)用

  現(xiàn)在的復(fù)合材料成型不限于手糊、模壓、纏繞等,新的工藝方法如、滾動模壓成型、拉擠、熱壓罐等相繼出現(xiàn)。基體樹脂由傳統(tǒng)的通用鄰苯、間苯樹脂、環(huán)氧樹脂、酚醛樹脂向高性能的環(huán)氧乙烯基酯樹脂發(fā)展,增強材料從玻璃纖維向高性能的碳纖維、芳綸纖維等發(fā)展。這些高性能材料的使用,大大改善了復(fù)合材料的結(jié)構(gòu)及性能,提高了成型速度和制造質(zhì)量,加速了復(fù)合材料在汽車上的實用化進程。相信隨著車輛工業(yè)的發(fā)展,將會開發(fā)出各種性能優(yōu)異的原料材料,以滿足適應(yīng)和推動日益增長車輛工業(yè)的需求。不同成型工藝,如SMC/BM、RIM、真空模塑、注射模塑和擠拉等,在車輛制造中都有相應(yīng)應(yīng)用。20世紀80年代以來,許多著名的車輛制造商,投入大量人力、物力開展了復(fù)合材料技術(shù),和先進復(fù)合材料在汽車工業(yè)中的應(yīng)用研究。復(fù)合材料在車輛制造中得到日益廣泛的應(yīng)用,迫切需要研究開發(fā)出可使產(chǎn)品質(zhì)量更穩(wěn)定、生產(chǎn)效率更高、成型加工費用更低的新材料、新工藝。
  80年代后期,復(fù)合材料車身外覆蓋件得到大量的應(yīng)用和推廣,如發(fā)動機罩、翼子板、車門、車頂板、導(dǎo)流罩、車廂后擋板等,甚至出現(xiàn)了全復(fù)合材料的卡車駕駛室和轎車車身。在歐美等國車輛復(fù)合材料的用量,約占本國復(fù)合材料總產(chǎn)量的33%左右,并呈增長態(tài)勢。復(fù)合材料從制造簡單的車輛非承力件到制造承力件,從車輛的外覆件向汽車的內(nèi)飾件和結(jié)構(gòu)件方向發(fā)展,先后研制成先進復(fù)合材料驅(qū)動軸、板簧和全復(fù)合材料汽車底盤和車身等。法國公SORA司為雷諾汽車公司開發(fā)了全復(fù)合材料轎車車身和重型卡車駕駛室,上海通用柳州公司和東風(fēng)公司計劃推出全復(fù)合材料家庭用小轎車。與此同時,SMC/BMC用可增稠環(huán)氧乙烯基酯樹脂應(yīng)用也在增長,乙烯基酯樹脂可設(shè)計符合片狀模塑料工藝的要求,即增稠型乙烯基酯樹脂(如FUCHEM893)。這是一種可使固化過程分段進行的樹脂,用于預(yù)浸漬料或片狀模塑料,使固化反應(yīng)先進行,到A階段然后再進行熱壓成型。用樹脂必須有化學(xué)增稠性能,又能保留分子中的不飽和性,使之在成型時可進行交聯(lián)固化。
  為此在乙烯基酯分子上引入了酸性官能團,供稠化反應(yīng)用。這種樹脂較聚酯樹脂對玻璃纖維的滲透性好、有更好的流動性,使熱壓時壓力可以減低,在B階段又有很快的反應(yīng)速度。這種環(huán)氧乙烯基酯樹脂片狀模塑料可用于模壓結(jié)構(gòu)件,特別是汽車上的結(jié)構(gòu)件,以減輕重量。加入熱塑性材料的低收縮添加劑可以改善表面性能及低收縮性。乙烯基酯樹脂SMC/BMC主要在汽車中獲得應(yīng)用,尤其用于制造高強度結(jié)構(gòu)件,在這些零部件中物理機械性能如強度、韌性更為重要,而外觀要求相對不高。另外,它也應(yīng)用于耐腐蝕或耐熱的環(huán)境。高效阻燃、低煙密度、低毒性環(huán)氧乙烯基酯樹脂,正主要應(yīng)用于火車、有軌電車、地鐵和輕軌等,目前我國主要的長途交通工具是列車,對于大型城市的市內(nèi)交通而言是地鐵和輕軌等。熱固性復(fù)合材料以其固有的特性,為鐵路等軌道工業(yè)的發(fā)展作出了一定的貢獻;普通的不飽和聚酯樹脂應(yīng)用,在鐵路工業(yè)上存在的主要缺點是易燃、車輛停下和乘客撤離的時間不夠。各國均制定了不同的阻燃標準、保護措施,和條款來保護乘客安全。
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