電動汽車市場為長纖維復材帶來新機遇

 　　

　　

　　

　

　　

　　

　　　　

　　看到機會

　　

　　

　　

　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　

　　

　　金屬替代

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　監督生產

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　

　　聚酮基 LFT

　　

　　去年年底，Avient宣布擴大其Complet LFT產品系列，包括基于聚酮（PK）的版本。Complet PKE產品有望吸引在苛刻的寒冷環境中尋求極佳機械性能的客戶，他們可以提供PA和POM基化合物的替代品。

　　

　　Complet PKE系列還包括2021年推出的Edgetek? PKE和LubriOne? PKE聚酮基材料。它們都是半結晶的，具有良好的耐化學性、低吸濕性和與PA66相似的尺寸穩定性。該等級還提供減少的碳足跡：Avient聲稱PKE的碳足跡比PA66少61%，比PA6少46%。

　　

　　Avient公司PlastiComp部門總經理Eric Wollan稱："這一成果展現了我們對石油天然氣、運輸和工業行業客戶需求的積極響應。這些客戶希望為管道、管材、流體管理等尋找在低至-22℉的情況下仍然能夠保持性能的新一代工程材料。我們很高興能繼續為我們的客戶提供新的材料選擇，幫助他們滿足特定的性能要求和實現可持續發展目標。"

　　

　　Complet PKE系列可提供含有30%-50%長玻璃纖維的不同等級材料，允許客戶定制性能要求應對某些特殊要求。

　　

　　

　　

　　這些產品在美國制造，可供應全球。Avient去年還擴展了其含有回收樹脂的Complet REC LFT生產線。原來以PA6為基礎的等級現在加入了基于PA66和TPU基樹脂的版本，新配方使用后的回收水平不同——聚酰胺66（PA66）的回收成分為25%到100%，熱塑性聚氨酯（TPU）的回收成分為25%到75%。

　　

　　Wollan表示，新等級延續了Avient對可持續解決方案的承諾。它們的性能與基于原始樹脂的標準PA66和TPU LFT相當，并在全球范圍內提供黑色和自然色，并使用玻璃纖維、碳纖維和混合纖維增強系統。

　　

　　日本的Polyplastic公司去年推出了Plastron LFT系列，該系列由配方再生纖維素纖維增強。該公司表示，再生纖維素纖維是一種輕質增強材料，因為它們是通過專有的溶劑濕法紡絲工藝作為連續纖維生產的，因此非常適合用于LFT生產。

　　

　　該公司表示，其測試表明，與玻璃增強PP LFT具有相同彎曲模量的纖維素增強PP LFT樹脂的密度降低了約5%—40%纖維素增強LFT的密度為1.06 g/cm3，而等效玻璃LFT為1.12 g/cm3（圖1）。據說纖維素增強產品還顯示出更好的夏比沖擊強度、拉伸強度和彎曲強度（圖2）。

　　

　　

　　

　　表1：纖維素增強PP-LFT樹脂和同等玻璃纖維增強等級的密度和彎曲模量的比較。

　　

　　

　　

　　表2：30%短玻璃纖維增強PP和40%纖維素纖維增強PP-LFT的主要性能比較。

　　

　　后尾箱門解決方案及其他

　　

　　據Borealis稱，LFTs已應用于許多汽車后尾箱門中，但為大眾最新Multivan開發的全熱塑性設計是迄今為止最大的。該公司與一級供應商麥格納（Magna）一起，圍繞其Fibremod PP LFT技術，為這家汽車制造商開發了該部件。

　　

　　尾箱門由許多部件組成。外部框架和內部零件均采用Borealis的Fibremod GB416LF注塑成型，然后粘合在一起。涂漆的外部零件也粘在尾門結構上。該部件符合大眾汽車苛刻的靜態和動態負載要求，并符合其對排放、起霧和氣味的限制。

　　

　　Fibremod GB416LF 專為用于尾門托架和可見結構部件而量身定制。這種40%玻璃纖維增強的低排放材料的彎曲模量為8500 MPa，夏比缺口沖擊強度為28 kJ/m2, 熱變形溫度（HDT）為160°C, 熔體流動速率（MFR）為2g /min（230°C/2.16kg），密度為1.24 g/cm3。能夠滿足嚴格的排放和機械性能要求。使用 Fibremod GB416LF 還可以消除額外的表面處理步驟，例如噴漆。

　　

　　在Inalfa Roof Systems Korea與LFT生產商GS Caltex Corporation為現代集團開發的天窗框架中，可以看到LFT技術在生產大型零件方面的另一個新應用。該零件適用于2022車型年款起亞索蘭托和現代集團的其他一些車型，在2022年北美SPE汽車獎競賽的車身外部類別中獲得第一名。

　　

　　用于該部件的基于PA6的LFT結合了兩種新技術。首先，它使用了扁平玻璃纖維增強，據稱能夠提供更高的尺寸穩定性和比傳統可再生纖維低10倍的翹曲。其次，它使用了GS Caltex的加捻拉擠成型LFT生產技術，據稱該技術可以實現比實際切割顆粒長度更大的纖維長度。

　　

　　開發人員表示，將零件從金屬轉換后，重量減輕了51%，并將零件總數從33個減少到4個。40%扁平玻璃增強部件的翹曲類似于具有20%碳纖維增強的基于PA6的LFT，但成本降低了24%。

　　

　　去年，沙特基礎工業公司（SABIC）宣布，公司與中國主要貨車制造商東風汽車合作，開發出一種用于生產堅固而且輕量化的車載工具箱新型復合塑料混合解決方案。該應用混合了SABIC的 STAMAX? 長玻纖聚丙烯樹脂和一種連續玻纖復合層壓嵌件，采用雙色注塑工藝生產。與類似設計的鋼制零件相比，采用該方案生產的成品零件重量減輕了30%，并有效提高了東風汽車的生產效率。

　　

　　

　　

　　混合生產工藝將預先成型的單向增強聚丙烯復合帶（本例中由中國江蘇奇一科技公司生產）放入模具中，然后用Stamax LFT進行二次成型。插入件為零件的關鍵區域增加了剛度和強度，使得能夠在應力較小的區域使用薄壁，從而進一步減輕重量。

　　

　　與卡車工具箱應用的傳統材料鋼相比，SABIC的塑料復合材料混合解決方案擴展了設計選項，實現了零件的整合，并避免了可能增加成本和阻礙大批量生產的二次操作。

　　

　　采用塑料復合解決方案生產的卡車工具箱重量減輕了約30%（4-6千克），同時還保證了應用所需的剛度、韌性和強度。SABIC ETP和市場解決方案總經理Abdullah Al Otaibi表示：“通過結合兩種不同的材料，我們的解決方案顯著提高了產品性能和可加工性。目前這種復合材料技術已通過生產驗證，并開始在東風汽車量產，我們希望未來有更多汽車領域的應用可以受益其中。”

　　

　　除了卡車工具箱外，STAMAX樹脂混合解決方案適用的汽車應用還包括尾門、座椅、前端模塊以及電動汽車的電池外殼等。