長玻纖增強聚丙烯材料材料開發(fā)的難度和重點

汽車材料發(fā)展趨勢，主要有：低氣味、環(huán)?；厥蘸喴?、同時還有盡可能減少材料種類。長玻纖增強PP正是因為以上優(yōu)點，在汽車上逐漸取代短玻纖增強尼龍。今天我們來了解下長玻纖增強聚丙烯材料材料開發(fā)的難度和重點；

長玻纖增強聚丙烯材料在汽車部件上的研究與應用，是近年來的熱點之一。長玻纖增強聚丙烯塑料指含有玻璃纖維長度在10到25mm的改性聚丙烯復合材料，經(jīng)過注塑等工藝形成三維結構，英文為Long Glass Fiberpolypropylene，簡寫為LGFPP。國內外亦有很多資料將長纖維增強熱塑性塑料簡稱為LFT，即Long fiber reinforce thermoplastic的縮寫。從材料定義看，LGFPP屬于LFT的一種。

 圖：長玻纖與端玻纖粒子中玻纖長度比較（來源塞拉尼斯）

微觀結構決定宏觀性能，因此10~25mm長玻纖增強塑料(簡寫LGFPP)相比普通4~7mm短玻纖增強塑料(簡寫GFPP)具有更高的強度、剛度、韌性，以及尺寸穩(wěn)定性、翹曲度低等優(yōu)勢。此外，長玻纖增強聚丙烯材料即使經(jīng)受100℃的高溫也不會產(chǎn)生明顯的蠕變，且比短玻纖增強聚丙烯有著更好的抗蠕變性能。

在注塑成品上，長玻纖交錯成立體網(wǎng)絡結構，即使聚丙烯基材灼燒后，長玻纖網(wǎng)絡仍形成一定強度的玻纖骨架，而短玻纖灼燒后一般則成無強度的纖維骨架。造成這種情況，主要因為增強纖維的長徑比值決定增強效果，臨界長徑=L/D，臨界長徑比小于100的填料和短玻璃纖維沒有增強作用，而臨界長徑比小于100的長玻璃纖維則起到增強作用。

與金屬材料和熱固性復合材料相比，長玻纖塑料密度低，相同部件重量可減輕20~50%;長玻纖塑料能為設計人員提供更大的設計靈活性，比如可成型形狀復雜的部件，集成零部件使用數(shù)量，節(jié)約模具成本(一般長玻纖塑料注塑模具的成本約為金屬沖壓模具成本的20%)，減少能耗(長玻纖塑料的生產(chǎn)能耗僅為鋼制品的60~80%、鋁制品的35~50%)，簡化裝配工序。

基于長玻纖材料的應用優(yōu)勢，其在汽車應用已越來越廣泛，在主流車型新車型上，我們已越來越多看到以下部件采用長玻纖增強聚丙烯材料，長纖維增強聚丙烯被用于轎車的儀表板本體骨架、電池托架、前端模塊、控電盒、座椅支撐架、備胎盤、擋泥板、底盤蓋板、噪音隔板、后車門框架等。

減重降本一直是整車比較關注的話題，相比外資車企將PP-LGF作為輕量化新材料的成功應用，自主品牌在實施過程中還有許多困難需要克服。比如：

(1)樹立理EVI(EarlyVendorInvolvement的縮寫)概念：即材料供應商系統(tǒng)零件供應商，在概念開發(fā)階段介入新車型項目，充分了解主機廠用戶對材料的需求，從而提高更改性能的產(chǎn)品和服務;如果僅以標桿車企用材作為選材依據(jù)，則在車型上市與標桿車已有約5年的選材差距。

 (2)成本分析：若單純從原材料成本考慮，每公斤塑料價格高于金屬材料;但前期模具費用投入較少，塑料件注塑模具僅同部件鋼質模具的50%，模壓模具僅為同部件鋼質模具30~40%;集成周邊部件，模塊化供貨，可進一步節(jié)省主機廠裝配等費用、減少裝配工具、節(jié)約場地。

 (3)其他方面：部件用材料種類的改變，材料收縮率變化需要開發(fā)新模具;同時針對長玻纖特殊材料，需要采用不同于常規(guī)注塑機等加工設備。雖然，作為外購件大部分技術攻關由一級供應商來承擔進行，但在主機廠需要做好長玻纖材料產(chǎn)業(yè)化過程中的各種技術問題的應對措施。

在長玻纖增強塑料的應用開發(fā)方面，外資車企在應用開發(fā)方面更為深入和超前，國內自主品牌則更多地借鑒吸收應用外資車企的成熟應用案例和先進技術。（以上來源：尚紅波，汽車“聯(lián)姻”長玻纖增強聚丙烯塑料，部分內容）

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