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模塑料的发展过程和趋势
发布时间:2017-06-23   浏览次数:

模塑料是纤维复合材料的中间产品。历史上,它们由塑料行业研发,所用短纤维长度为2-25mm,纤维重量百分比为5-50%。团状模塑料(BMC)用于注塑工艺,片状模塑料(SMC)一般用于压塑工艺,制造较大的和强度要求更高的器件。

玻纤毡增强热塑性塑料(GMT)也是一种压塑材料,它开发于1960年代,是短纤维增强尼龙的一大提升。后来,它面临着长纤维增强热塑性塑料(LFT或LFRT)的竞争。LFT是把挤出的连续玻璃纤维细棒切成的粒料。LFT的特点是在粒料的整个长度上贯有连续的单向纤维,其性能介于GMT和短纤维增强热塑性塑料之间。1990年代,原始设备制造商研发了在线复配(ILC)体系,把原先分开的复配过程和模塑成型过程集成一体。这种直接LFT(即D-LFT)体系把树脂、增强材料和添加剂结合后,以一定的量直接送入注塑或压塑设备。这就取消了预配产品的备货,并能按需设定纤维长度。

SMC、BMC、GMT和LFT用于多种多样要求复杂形状和细部的用途中,包括汽车器件、家电(洗衣机缸)、医用器具、消费品、电子器件、体育器械、托架、围护结构、运输车辆和电工用途。

与钢和铝相比,SMC尤其具有多种优点,它一般比金属轻40%。它不锈,不蚀,并且具有耐热、耐化学性能,能够经受汽车制造商对金属底盘部件的电泳沉积防锈过程,因此SMC制件可以装配在未涂装的白车身上,而不用在电泳后才进行装配。

玻璃纤维是模塑料所用的最常见和最便宜的增强材料;芳纶纤维能提供耐磨损性;不锈钢纤维能消散静电和屏蔽电磁干扰;碳纤维能提供更高的模量、更轻的重量以及静电消散性能;而用天然纤维增强的模塑料也获得了开发。它们在汽车、体育器械和消费品中的应用日渐普遍。

先进模塑料剑指更高性能的用途,包括航空航天和军事用品。这些材料使用了性能更高的树脂,如环氧、酚醛、乙烯基酯、双马来酰亚胺和聚酰亚胺。纤维重量含量为45%-63%。所用纤维包括碳纤维和E玻璃纤维,也有性能更高的S-2玻璃纤维。荷兰滕卡特先进复材公司制造的BMC使用环氧、氰酸酯、尼龙、聚苯硫醚或聚醚醚酮树脂和碳纤维或S-2玻璃纤维,纤维长度为12-50mm。美国赫氏公司生产的HexMC使用50mm长的碳纤维和环氧树脂。其他一些厂商也供应多种碳纤维SMC产品。

近来,模塑料已可通过称为“增量制造”(亦称“3D打印”)的方法实行产品增强。短切纤维或短纤维可被调适用于一种称为“熔融沉积造型术”的3D打印工艺。大多数增强塑料的3D打印都受到尺寸限制,但至少有一个示范项目表明大件打印在技术上可行,在经济上合理。美国橡树岭国家实验室展示了使用“大面积增量制造”系统进行大件打印的能力,它与美国Local Motors公司一起制造了世界上第一件3D打印汽车车身。在2014 IMTS展会的展室地板上,使用SABIC公司提供的一种15%碳纤维增强ABS(丙烯腈-丁二烯-苯乙烯)模塑料在44小时内打印了Strati跑车车身。

来源:玻纤情报网
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