魏朝巧 齐化杰
曼德电子电器有限公司保定光电分公司 河北省保定市071000 廊坊市飞泽复合材料科技有限公司 廊坊市 065000
摘要：改革开放以后，人们的生活水平逐步提高，人们出行对于汽车的需求逐步增加，需求刺激了汽车行业与相关产业的发展，尤其是汽车零部件开发与制造企业。在汽车制品开发制作过程中，新型热塑性复合材料应用越来越广泛，因此该文主要针对新型热塑性复合材料在汽车制品的发展应用进行分析。
关键词：新型热塑性复合材料；汽车；构件
1、概 述
经济原因、轻量化、汽车尾气排放规则和高燃料效率是复合材料越来越多地被用于制造汽车构件的原因。改性材料，如：采用热固性成型工艺(如：浸渍工艺、树脂传递模塑工艺)加工的己内酰胺／添加剂物料为基础的阴离子聚酰胺复合材料，由于成型温度较低，而不属于传统注射成型的聚酰胺制件那样的重要改性材料。此外，其成型过程中化学反应温度低于浸渍成型温度。因此，若模具温度仍较高时就脱模，其制件表面完好、不起泡。除了天然纤维或碳纤维增强的复合材料，与传统FV／PA6或FV／环氧相比较，阴离子聚酰胺则大幅提高了制品的主要机械性能，因而应用范围扩大了。除了改性的阴离子聚酰胺以外，CF／热塑性基材(如：CF／PP、CF／PA) 预浸料可回收，加工周期又较短(约60分钟，而热固性材料RTM成型周期为数小时)，可广泛地被用于其它成型工艺(如：RTM等)。其他的研究说明：RTM成型CF／复合材料制品的重量，比对应SMC模塑成型vF／复合材料制品轻，比对应钢制品轻80％、铝制品轻40％。但cF的价格远比传统纤维(如：玻纤等)昂贵 。另一方面，天然纤维增强复合材料除了环保外，还为纤维(如：纤维素)提供大的隔热、隔音、抗震潜力以及机械性能，因而具备了最佳半结构应用的能力和潜能。有些复合材料采用的原材料完完全全是环保的，绝对没有石化原材料。
2、热塑性材料汽车构件
2.1PAEK、PEEK汽车构件
2.1.1PAEK汽车构件
美国Solvay特种聚合物公司研制成聚芳醚酮(PAEK)，有两种牌号：AvaSpire PAEK AV-600和AV-700。可采用增强材料(如：cF、GF等)增强或不增强。成型工艺有：注射模塑、挤出成型等。其性能介于聚苯硫醚(PPS)与聚醚醚酮 (PEEK)之间，即：PPS>PAEK>PEEK。与PEEK相比PAEK的韧性和刚性更高、色浅、更美观，成本更低(低15％一20％)。AV-600的强度、刚性、工艺性与PEEK相似；其韧性、冲击性能>PEEK。拉伸延伸率：AV一600为50％一75％；PEEK为20％一30％。缺口冲击强度：AV一600为1003／m：PEEK为91J／m。AV一600的收缩率、挠曲性较小。264psi压力下的热变性温度：AV一600为187℃；PEEK为157℃。AV-600的阻燃性优于PEEK。Solvay公司收购了德国 EPIC公司的长纤维／热塑性材料LFT技术和业务，并把该LFT技术应用到该公司的结构芯材(如：KetaSpire牌PEEK芯材)和AvaSpire牌PAEK、Amodel牌PPA、Ryton牌PP、SlxefMXD6牌尼龙和Technyl牌尼龙66等材料中去。从而大大地提高了该公司制造、供应比重轻、高性能材料，以及汽车大型半结构构件的能力和潜能。
2.1.2PEEK汽车构件
美国Victrex公司为扩大以Victrex牌PEEK汽车齿轮为主的业务(包括工程设计、模具和耐用 性测试等)，于是收购了研制注射模塑PEEK齿轮的Kleiss齿轮公司。现在PEEK齿轮行业仍处于初 始阶段，为满足美国一级供应商和设备制造商用 户对 PEEK 汽车齿轮的巨大需求，该公司决心全力以赴生产、提供最棒的PEEK汽车齿轮口。
2.2PA、PBT材料
2.2.1TRTM成型CF／PA6汽车构件
SGL公司和BASF公司合作研制新颖的CF／反应性聚酰胺复合材料。其目的之一是降低注射成型 CF／热塑性复合材料的生产成本。SGL公司研发新的cF浆料配方，以及含cF织物(如：CF织品、CF带)复合材料的特殊成型工艺。无皱纹织物、特殊纱已被用于增强反应性聚酰胺。
2.2.2TenCate Ceter TC12 PA6材料
TenCate先进复合材料公司研制的TenCate Ceter TC12 PA6尼龙材料，特别适合采用单向纤维或纤维织物增强而大量投产、高机械性能的汽车结构构件和半结构构件。
2.3汽车热塑性材料内饰件
2.3.1VLF／PP内饰件
为了净化空气，提高汽车内饰件的安全性能，国际安全法规和汽车制造商都一 致确定：降低车内空气中的臭气、烟雾和挥发性有机化合物总量。RTP公司研制成低VOC的特长玻纤／聚丙烯组合材料，该材料符合热塑性材料，特别是汽车热塑性内饰件关于低VOC性能的要求。当VLF／PP中的增强纤维含量 ( 重量 比) 为 20％一50％时， 其强度、 刚性和尺寸精度都高，适于加工结构构件。其样品通过了德国汽车工业部室外测试法关于臭气、烟雾和VOC总量标准的鉴定。该样品的性能满足甚至超过原始设备制造商规定的环保标准，该材料适于加工的汽车内饰件有：仪表盘、车门模件托板、头顶和中心托架、座椅、承载地板、脚踏板、备胎罩和储存箱等。
2.3.2注射成型植物纤维／PP内饰件
法国汽车性能材料(APM)公司开发法国的植物纤维，如麻，用于制造汽车用生物基原材料。Interval公司提供植物纤维，APM公司把它加工成植物纤维／聚丙烯(PP)，并注射成型汽车内饰件，如仪表盘、车门板、汽车操纵台等。跟原来的GF／PP构件相比，植物纤维／PP构件的重量轻20％，构件整个使用期的空气污染总量下降20％-25％。
2.4新颖热塑性复合材料成型工艺
2.4.1短切纤维增强热塑性塑料片材工艺
美国复合材料纳米复合材料先进制造中心(cNAM)，研发成一种新的短切纤维增强热塑性塑料片材工艺。可选用各种纤维，包括原始纤维、回收纤维。片材里边绝大部分原有短切纤维的长度和取向得以保持。该片材己用于压制成型和热成型试验。初始试验结果证明：碳纤维／聚丙烯片 材(CF／PP-DiFTs)，适用于上述两种成型工艺。
2.4.2TRTM成型CF／PA6工艺
SGL公司和BASF公司合作研制新颖的CF／反应性聚酰胺复合材料。其目的之一是降低注射成型 CF／热塑性复合材料的生产成本。SGL公司研发新的cF浆料配方，以及含CF织物(如：CF织物、 CF 带 ) 复合材料的特殊成型工艺。无皱纹织物(non—crimp fabrics)、特殊纱已被用于增强反应性聚酰胺。
3、碳纤维复合材料在汽车制品中的应用前景
近年来，经济社会的发展带动了人们生活水平的提高，因此，汽车需求逐步增加，我国逐步成为汽车生产与销售大国。在汽车生产中，使用的复合材料类型较多，但是，有些复合材料的应用范围有限，并不能够在汽车生产领域中大力推广。随着汽车行业的快速发展，汽车生产与制造越来越关注其环保、节能发展的效果，尤其是近年来油价飙升，使高强、轻质的碳纤维复合材料在未来的汽车生产企业中必然在占据着重要的位置，具有广阔的发展空间，还会带动其他相关技术等的进步，实现汽车制造行业的长远、可持续发展。
结语：环保、节能是当今世界的重大课题之一。随着时间的推移，环保、节能的要求、指标越来越严厉、苛刻。于是出现了要求选用 100％可回收的原材料，即：100％的生物材料或植物材料。 为了达到环保、节能、高性价比的目的，选材可突破常规，用增强材料／聚合物加工制品，也可采用增强材料一聚合物一金属组合材料。
参考文献：
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[3]赵忠贤.国内外汽车制品材料的发展现状与趋势[J].橡胶科技市场,2018.
[4]杜博伟.国内外热塑性复合材料在汽车制品中的发展现状与趋势[J].科技,2018.