復合材料推動汽車工業進步

　　陶氏汽車公司（Dow Automotive）推出了VORAFORCE 5300 超快速環氧樹脂用于復合材料結構件的批量生產。這種新樹脂可以使復合材料的生產周期僅需90 秒，使部件成型快速、具有更好的輕量化和零部件整合潛力。
　　VORAFORCE 5300 由于具有非常低的粘度，可以實現快速注射成型，纖維預成型的浸潤性也非常好，同時還提高了RTM 工藝的生產能力。而且，樹脂中包含了內脫模劑，省去了外脫模劑成本。
　　VORAFORCE 5300 的優勢不僅包括超短的成型周期，還具有非常好的機械性能，使部件更加結實。顧客可以將許多不同部件生產整合為一步，節省了額外的生產和裝配成本。使復合材料與傳統材料相比，顯現出明顯的經濟性。VORAFORCE™  5300 根據REACH2015 分類為無毒性的，VDA-278 測試顯示有機揮發物幾乎為零，對于生產乘用轎車部件非常重要。
      
　　陶氏汽車的材料在汽車結構復合材料部件的大規模生產中得到了使用。
　　陶氏汽車聲稱，快速成型和部件整合潛力優勢使一條RTM 生產線每年批量生產幾十萬間復合材料部件成為了可能。
　　陶氏汽車更多輕量化技術開發包括BETAFORCE™ 結構膠，該膠已經進行了優化，用于BMW i3 的生產。這種粘結劑使得全碳纖維車身呈現出白色。
　　復合材料由于質量輕而在汽車行業受到重視，但是仍然難于組裝。粘結劑提供了一種替代那些不能用于復合材料的傳統機械和熱成型的工藝。BETAFORCE™結構膠使得粘結線和表面的粘合得以實現連續化。
　　近研發的粘結劑固化周期大約為1 分鐘，已經用于批量生產。成型周期可以根據工廠的設備進行調整，如紅外處理可以加快固化時間。而且，初始粘結要求不需要額外的工裝。歐文斯科寧介紹了一種可以用于環氧SMC 生產的合股無捻粗紗。這種新型ME1510 玻璃纖維增強材料可以提高產品的力學性能。ME1510 具有非常高的強度和彎曲模量，快速浸漬性和良好的SMC 工藝性，纖維含量可達63%。
　　歐文斯科寧表示降低汽車重量可以滿足二氧化碳排放要求和燃油經濟性標準。采用ME1510/ 環氧樹脂部件，與鋼制部件相比，可以節省非常多的自重。而且，SMC 工藝可以在成型周期、設計自由度和機械性能等方面達到很好的平衡。
      
　　VORAFORCE HP RTM 環氧樹脂碳纖維座椅部件前方（左）和汽車內（右）。
　　到2020 年，汽車行業新車產量有望增長到1 億輛。隨著歐洲、北美和亞洲法規的不斷收緊，達到二氧化碳排放規定和燃油經濟性標準是減重的關鍵驅動力。歐洲設定的目標是到2020 年，每輛車減重200~300 公斤，例如，每公里節省95g 二氧化碳。
　　隨著發動機和傳動系統的改進，歐文斯科寧聲稱，以輕質、耐用的復合材料替代傳統材料是實現輕量化的好機會。與金屬材料相比，復合材料可以提高功能整合度，從中長期角度看，可以更進一步降低結構部件的重量，如地板、支柱、車頂、車門、保險杠和座椅。
　　Arkema 推出了批液體熱塑性樹脂Elium® ，可以和熱固性樹脂一樣進行輸送。這種樹脂質量輕、成本低，可回收。
　　Arkema 補充到，Elium® 樹脂聚合迅速，既可用于生產結構性部件，也可生產許多汽車應用以及其他行業中的美學元素。
      
　　已經優化了的BETAFORCE ?結構膠粘劑用于BMW i3 的生產。
　　據Arkema 介紹，Elium 樹脂具有多官能團，質量輕，生產中易于使用，可獲得高性能。它們是基于通用技術和現有工藝的。
　　Arkema 公司聲稱， 用Elium 樹脂制成的復合材料部件比鋼制部件輕30%~50%，并且可以實現同等耐用性。Elium® 樹脂可與Arkema 的Luperox 過氧化物引發劑配合使用，生產設計復雜的復合材料部件，并與玻璃纖維和碳纖維混合良好。還適用于傳統熱固性樹脂傳遞模塑技術（RTM，真空導入以及輕質RTM），節省了變壓器的成本。
　　Elium® 是為高性能產品設計的，可以回收，易于熱成型。與不飽和聚酯樹脂不同，Elium® 樹脂不含有苯乙烯。由于其熱塑性特性，可以用于設計易于熱成型和可回收的復合材料部件，其機械性能可以與環氧樹脂部件相媲美。用它生產的部件可以通過熱熔焊接或/ 和粘結組裝。
      
　　SC110 是固瑞特一款新的化妝品級預浸料。
　　用Elium® 生產的部件的成本比其他熱塑性技術低。Arkema 說Elium 技術降低了長纖維熱塑性復合材料部件的成本。其影響因素包括：可以方便使用傳統熱塑性工藝成型；在室溫下傳遞模塑；不需要其他有機脫模材料。
　　固瑞特（Gurit）開發了一種新型預浸材料，廣泛用于汽車以及其他高性能應用領域。Gurit 說這種新型預浸料用途廣泛，即可用于結構件，也可用于裝飾件。
　　SC 110 裝飾型碳纖維預浸料的透明性非常高，是理想的裝飾部件，沒有白色痕跡和污點。
　　SC 110 裝飾碳纖維預浸料采用高透明、多功能、熱熔型環氧樹脂配方。Gurit 說這種配方可以保證在樹脂固化后不會出現白色痕跡和白斑。它是利用高壓釜和壓制加工工藝制造高視覺品質元件的理想材料。通過消除白色痕跡，成品率平均可以提高20%。它可在溫度低至80℃下固化，或也可用于在120℃下的組件更快成型。這是在21℃下，通過長達三個星期的壽命完成的。這種樹脂是一個強化體系，采用多種增強織物或纖維時都可以實現很好的機械性能。這種碳纖維預浸料可以用于生產發動機罩或格柵，以及具有復雜形狀、曲率小的部件。
　　SE 200 結構型碳纖維環氧預浸料是以韌性環氧體系為基體的高強度結構碳纖維預浸料。其固化溫度范圍可在135~200℃進行調整。其玻璃化溫度和強度性能與195℃高溫固化體系相當。固化溫度超過180℃可以得到好的干、濕熱性能。通過采用合適的模壓成型技術， 在195 ℃ 可以實現15 分鐘hot-in/hot-out 固化，使SE 200 適于汽車部件的經濟性生產。據Gurit 介紹，SE 200結構型碳纖維環氧預浸料可以用于生產結構低級的浴缸，艙壁，前部和后部舷窗，排氣通道和其他結構部件等。
　　據說，SE 300 高玻璃化轉變溫度（Tg）預浸料兼具有環氧樹脂的易加工特性、聚酰胺的高溫穩定性和酚醛樹脂的阻燃特性，是制造高溫應用領域復合材料部件的理想材料。在120℃固化75分鐘再進行后固化處理，SE 300 的Tg可以超過300℃，是制備短時需要暴露于非常高溫度環境的結構部件的理想材料。
      
　　FRT Tapes 公司產品精選。
　　Reichhold 介紹了ADVALITE ™乙烯混合熱熔預浸樹脂，不含單體，測試證明在固化階段沒有有機物揮發。
　　據該公司介紹，ADVALITE ™乙烯混合熱熔預浸樹脂表現出良好的力學性能，可以耐170℃溫度?？梢杂贸Ｒ幍淖杂苫杈蹌┖鸵l劑固化。Reichhold稱，與環氧樹脂相比具有很好的工藝優勢。用ADVALITE™生產的預浸料可以在室溫儲存12 個月，并在120~150℃snap 固化。
　　ADVALITE ™預浸料的次商業應用是Cytec 公司在2014 年雪弗蘭汽車公司生產的電動汽車Spark EV 的電池罩。ADVALITE™樹脂用作Cytec 公司的高容量（high volume）MTM23 預浸料的基體樹脂。MTM23 已被采用，并經改性專用于高產量模壓工藝，具有良好的機械性能、控制流、出色的操作和自脫模性能。Cytec 和Reichhold 表示，他們從Spark 電池托盤的原理樣機到實際生產過程都通力合作，并將進一步改進乙烯混雜技術。
　　用ADVALITE ™技術生產的預浸料可作為粘結劑薄膜，也可以直接涂覆到增強材料上。自由基固化機理允許其在室溫下儲存，同時實現高溫下的snap固化。與環氧樹脂相比，ADVALITE ?固化迅速，可以降低生產周期。而且，汽車頂空測試證明固化的制品不含可揮發有機物。
　　由Zoltek 公司開發的汽車部件包括用一種稱為表面RTM 工藝生產的可涂裝的優質碳纖維車頂板。這種工藝結合了新的KraussMaffei RTM 技術、Henkel 聚氨酯化學、Chomarat C-Ply 織物、Ruhl 聚氨酯涂料，以及Zoltek 特制的Panex® 35 50K 碳纖維。這些合作伙伴關系使得這種Roding Roadster 碳纖維車頂板已經在模具外直接涂裝，并適用于結構和半結構部件。表面RTM 無需底漆和打磨來遮掩印透痕跡，可以大幅降低成本。Zoltek 汽車也通過與Magna Exteriors 的合作，開發生產了Panex® 35碳纖維SMC 部件。Zoltek 和Magna 開發了低成本碳纖維SMC 制品，該產品正在Magna 的EpicBlend SMC  ™產品線下出售。設計成在傳統的SMC 壓縮過程中成型和流動，這種碳SMC 產品為汽車部件提供了輕質、高機械性能和高耐熱性。
　　而且，Zoltek 汽車在研發適于生產A 級表面車身板的預浸料方面取得了重大進展。這種快速固化的汽車級預浸料非常適用于生產優質、可涂裝A 級表面車身板。
　　FRT Tapes 公司開發了一種高壓浸漬系統，相信對于汽車行業來說非常重要。這種系統可以生產高纖維含量的片材或帶材。
　　據FRT Tapes 介紹，多種測試表明，這種產品的強度是普通鋼材的2 倍，是高強鋼的70%。此外，其剛度和強度是玻璃纖維聚丙烯和玻璃纖維聚酰胺的3 倍。在大批量生產時，玻璃纖維填充聚丙烯和玻璃纖維填充聚酰胺得到了使用。
　　FRT Tapes 補充說，為了達到未來歐洲的排放指標，公司正著手開發一種用可再生原料生產的產品，其價格不高、質輕、易回收，并適于批量生產。
　　Momentive Specialty Chemicals 公司開發了兩分鐘固化技術用于批量生產復合材料汽車部件。該公司與法國機械工業技術中心（CETIM）合作，已經生產出了一種新型汽車crash-box 概念，減輕了汽車的重量，提供了同等或更好的能量吸收，而且能以具有競爭力的價格批量生產。
　　該組織采用了Momentive 的兩分鐘固化技術中關鍵的EPIKOTE ™ 05475/EPIKURE™ 05500 固化劑和Heloxy 添加劑112，并開發出了一種具有成本競爭優勢的復合材料crash-box 概念，每天的產能可達1000 件。
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