環(huán)氧復(fù)材:汽車代鋼材料
日期:2014-11-04
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環(huán)氧復(fù)合材料是汽車工業(yè)以塑代鋼的理想材料。復(fù)合材料是兩種或兩種以上不同物質(zhì)的組合,它可以發(fā)揮各種材料的優(yōu)點(diǎn),克服單一材料的缺陷,擴(kuò)大合成材料的應(yīng)用范圍,并提高了該材料的綜合性能。由于復(fù)合材料具有重量輕、強(qiáng)度高、加工成型方便、彈性優(yōu)良、耐化學(xué)腐蝕和耐候性好等特點(diǎn),已逐步取代木材及金屬合金,廣泛應(yīng)用于航空航天、汽車、電子電氣、建筑、健身器材等領(lǐng)域,在近幾年更是得到了飛速發(fā)展。

隨著科技的發(fā)展,樹脂與玻璃纖維在技術(shù)上不斷進(jìn)步,生產(chǎn)廠家的制造能力普遍提高,使得玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的價(jià)格成本已被許多行業(yè)接受,但玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的強(qiáng)度尚不足以和金屬匹敵。因此,碳纖維、硼纖維等增強(qiáng)復(fù)合材料相繼問世,使高分子復(fù)合材料家族更加完備,已經(jīng)成為眾多產(chǎn)業(yè)的必備材料。另外,納米技術(shù)逐漸引起人們的關(guān)注,納米復(fù)合材料的研究開發(fā)也成為新的熱點(diǎn)。以納米改性塑料,可使塑料的聚集態(tài)及結(jié)晶形態(tài)發(fā)生改變,從而使之具有新的性能,在克服傳統(tǒng)材料剛性與韌性難以相容的矛盾的同時(shí),大大提高了合成材料的綜合性能。

環(huán)氧高性能復(fù)合材料在各行業(yè)應(yīng)用中具有非常明顯的優(yōu)勢,主要體現(xiàn)在以在幾個(gè)方面:一是充分利用和發(fā)揮了復(fù)合材料各向異性的特點(diǎn),實(shí)現(xiàn)了在更高層次上的材料可設(shè)計(jì)性,按受力狀態(tài)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(qiáng)度和比模量;二是通過精心設(shè)計(jì)和細(xì)心制作,高度實(shí)現(xiàn)了材料的復(fù)合效應(yīng),從而充分發(fā)揮了各組成材料的潛在能力,獲得了原材料所沒有的優(yōu)異性能和新用途;三是耐疲勞性和減振性優(yōu)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(kuò)展,這是環(huán)氧復(fù)合材料在航空、航天領(lǐng)域廣泛應(yīng)用的重要原因;四是材料設(shè)計(jì)和結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì),材料成型和構(gòu)件成型是同時(shí)一次完成、不可分開的;五是由于上述特點(diǎn),環(huán)氧高性能復(fù)合材料的設(shè)計(jì)和制造必須從結(jié)構(gòu)設(shè)計(jì)、材料、工藝和模具等方面綜合考慮,并由這幾方面的技術(shù)人員協(xié)調(diào)配合才能完成。隨著科學(xué)技術(shù)的飛速發(fā)展,現(xiàn)代汽車制造材料的構(gòu)成發(fā)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(jié)省資源、高性能和高功能方向發(fā)展。

時(shí)下汽車工業(yè)的化時(shí)代已經(jīng)來臨,汽車廠家難以在一國范圍內(nèi)完成汽車產(chǎn)業(yè)的全部采購,必然從過去依賴自身生產(chǎn)能力,轉(zhuǎn)向在范圍內(nèi)配置資源。在汽車零部件采購的背景下,我國汽車零部件產(chǎn)業(yè)發(fā)展的春天來了。而目前受資源和環(huán)境因素的瓶預(yù)制約,輕量、節(jié)能的零部件一直是國際汽車工業(yè)的研究方向。其中,開發(fā)具有較高強(qiáng)度的輕質(zhì)高性能新材料及設(shè)計(jì)新的輕量化結(jié)構(gòu),必然成為汽車零部件材料的佳選擇。
環(huán)氧玻璃鋼復(fù)合材料因明顯具有輕質(zhì)高強(qiáng)、設(shè)計(jì)自由度大、不銹蝕、成型工藝性好等優(yōu)點(diǎn),成為汽車工業(yè)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(huán)氧樹脂基復(fù)合材料部件,而且作為以塑代鋼的理想材料已被汽車工業(yè)部門逐步認(rèn)識(shí),盡管手糊成型工藝依然在生產(chǎn)某些汽車零部件領(lǐng)域尚占主導(dǎo)地位,但SMC、RTM、GMT等先進(jìn)材料和工藝的應(yīng)用推廣十分迅速。目前全民用復(fù)合材料的年產(chǎn)量已達(dá)550多萬噸,年產(chǎn)值達(dá)1300億美元以上,若將歐美的軍事航空航天的高價(jià)值產(chǎn)品計(jì)入,奠產(chǎn)值將更為驚人。從范圍看,復(fù)合材料的生產(chǎn)主要集中在歐美和東亞地區(qū)。近幾年歐美復(fù)合材料產(chǎn)需均持續(xù)增長,而亞洲的日本則因經(jīng)濟(jì)一直不景氣,發(fā)展緩慢。
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