圖1 長玻纖增強(qiáng)聚丙烯產(chǎn)品示例

一、玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料在汽車輕量化浪潮中如何發(fā)揮其優(yōu)勢？

長玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料是以熱塑性聚丙烯樹脂為基體，以長玻璃纖維為骨架的增強(qiáng)材料，其眾多優(yōu)勢如下：

• 與金屬材料相比，長玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料具有高剛度、高強(qiáng)度、高耐熱性、抗蠕變性、尺寸穩(wěn)定性和使用壽命長、較低的密度、低成本及可循環(huán)使用等優(yōu)點(diǎn)。

• 產(chǎn)品具有設(shè)計(jì)自由度高，可根據(jù)不同的要求設(shè)計(jì)出復(fù)雜的汽車制件，正在取代汽車儀表板、汽車車身和底盤零件中金屬或工程塑料制件，在汽車窗飾、儀表盤、前端支架、車身底架以及座椅、電池托架、備用胎艙等零部件具有廣泛的應(yīng)用。

  表1 不同含量的長玻纖性能對比

二、如何保障長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料的性能發(fā)揮？

長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料性能和玻纖含量、玻纖長度、玻纖分散性及分布均勻性等因素相關(guān)。材料注塑制件后的玻璃纖維在聚丙烯基體中形成三維網(wǎng)絡(luò)結(jié)構(gòu)，玻璃纖維會(huì)發(fā)生纏結(jié)形成骨架結(jié)構(gòu)，以承擔(dān)較大的應(yīng)力和載荷，能有效吸收能量，從而具有更優(yōu)異的力學(xué)性能。

合肥會(huì)通長玻纖增加聚丙烯材料采用自主研發(fā)的模頭技術(shù)、特殊的浸漬工藝，使得連續(xù)纖維在聚丙烯中定向排列，纖維在基體中分散充分，每根玻纖能得到充分的浸潤，保證產(chǎn)品的力學(xué)性能，外觀良好（其分散性見下圖2、圖3）。

圖2 浸潤型長玻纖增強(qiáng)聚丙烯粒子

 圖3 50含量的長玻璃纖維分散性

三、長玻纖增強(qiáng)聚丙烯為啥會(huì)這么容易外露，如何破解？

由于聚丙烯與長玻纖不相容，復(fù)合過程中難以形成很好的界面粘結(jié)強(qiáng)度，并且基體與玻纖密度和流動(dòng)性的差異，導(dǎo)致相容性較差，纖維在基體中分散差，熔體在模具內(nèi)流動(dòng)時(shí)，長玻纖容易脫離基體，滯留在制件表面，造成制件表觀不良（如圖4所示）。

圖4  纖維增強(qiáng)聚丙烯注塑方向上纖維分布

圖5  50%GF長玻纖粒子注塑圓片玻纖分散以及浮纖狀態(tài)

四、長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料翹曲變形，如何破解？

長玻纖的加入能明顯降低聚丙烯的成型收縮率，但是玻纖在基體中易產(chǎn)生取向不均，增大材料各向的收縮差異，導(dǎo)致在熔膠流動(dòng)方向上的收縮率和垂直方向收縮率差異大，產(chǎn)生產(chǎn)品翹曲變形，導(dǎo)致制件無法裝配（如圖6所示）。

圖6  長玻纖增強(qiáng)聚丙烯與常規(guī)長玻纖增強(qiáng)聚丙烯翹曲度對比

五、長玻纖增強(qiáng)聚丙烯材料與微發(fā)泡技術(shù)的“聯(lián)姻”

聚丙烯微發(fā)泡具有獨(dú)特的“三明治”結(jié)構(gòu)，包含致密的表層和泡孔細(xì)膩而均勻的芯層，能顯著降低制件重量，實(shí)現(xiàn)輕量化。研究發(fā)現(xiàn)，玻璃纖維具有很大的長徑比，大的表面積，能夠成為泡孔成核點(diǎn)，是一種理想的泡孔成核劑，賦予聚丙烯細(xì)膩與均勻的泡孔。

圖7  合肥會(huì)通微發(fā)泡長玻纖增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料

圖8  微發(fā)泡長玻纖增強(qiáng)聚丙烯應(yīng)用于某汽車門內(nèi)板

六、長玻纖增強(qiáng)聚丙烯輕量化的應(yīng)用實(shí)例

汽車安全氣囊盒

      后視鏡轉(zhuǎn)軸

   天窗框       排擋盒底座   

發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板  

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