熱塑性復(fù)合材料在汽車外飾件上的應(yīng)用

李瑩瑩

摘要：汽車復(fù)合材料是一種以樹脂為基礎(chǔ)的長纖維增強(qiáng)材料，能否回收利用取決于樹脂的性能，如果樹脂是熱固性的，材料也是熱固性的。本文分析了聚丙烯基熱塑性復(fù)合材料在使用中的常見問題，闡述了熱塑性復(fù)合材料在汽車外飾件中的應(yīng)用。

關(guān)鍵詞：熱塑性復(fù)合材料；汽車外飾；應(yīng)用

汽車復(fù)合材料是由長纖維和樹脂增強(qiáng)而成的一種材料，如果樹脂是熱固性的，復(fù)合材料是熱固性的，不能回收。以聚丙烯等熱塑性塑料為樹脂的復(fù)合材料不僅可以回收利用，而且具有密度低、比強(qiáng)度高、成形性好、設(shè)計(jì)自由度高、成本低、生產(chǎn)效率高等特點(diǎn)。代替金屬和熱固性復(fù)合材料，可以實(shí)現(xiàn)輕量化、模塊化和通用化的設(shè)計(jì)和生產(chǎn)，在汽車工業(yè)中得到了廣泛的推廣。

一、汽車復(fù)合材料特點(diǎn)

汽車復(fù)合材料完全不同于傳統(tǒng)的材料，如鋼、鐵、鋁、塑料和橡膠。它們不是均質(zhì)的和各向同性的，而是非均質(zhì)的和各向異性的。與傳統(tǒng)汽車材料相比，汽車復(fù)合材料具有以下特點(diǎn)：

1，汽車復(fù)合材料設(shè)計(jì)的性能。汽車復(fù)合材料設(shè)計(jì)的第一步是選擇汽車復(fù)合材料中的增強(qiáng)體、基體相等基本組分，并根據(jù)復(fù)合材料體系確定增強(qiáng)體在汽車復(fù)合材料中的體積分?jǐn)?shù)。汽車復(fù)合材料的力學(xué)性能，以及熱、聲、光、電、防腐、抗老化等物理、化學(xué)性能，可以通過選擇和匹配零件材料等工藝設(shè)計(jì)，最大限度地達(dá)到。根據(jù)部件和環(huán)境條件的要求，進(jìn)行材料、簾布層設(shè)計(jì)和界面控制。績效目標(biāo)。因此，可以認(rèn)為汽車復(fù)合材料的性能可以設(shè)計(jì)，而且具有很大的自由度，可以實(shí)現(xiàn)在汽車工業(yè)中真正意義上的高性價(jià)比的汽車零部件的開發(fā)和制造。

2、汽車復(fù)合材料可以集成和優(yōu)化。汽車復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性以及材料-構(gòu)件制造的同一性，使得實(shí)現(xiàn)汽車復(fù)合材料的整體優(yōu)化設(shè)計(jì)成為可能。通過合理的材料鋪放設(shè)計(jì)和系統(tǒng)結(jié)構(gòu)優(yōu)化，解決了汽車復(fù)合材料工藝復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、加工成本高的問題。纖維和織物作為汽車復(fù)合材料的增強(qiáng)材料是軟的，基體相樹脂易于流動(dòng)。因此，汽車復(fù)合材料易于實(shí)現(xiàn)產(chǎn)品零部件的集成設(shè)計(jì)，并且可以集成材料、結(jié)構(gòu)和制造工藝進(jìn)行優(yōu)化。整體設(shè)計(jì)和綜合優(yōu)化可以帶來良好的零件整體性能，便于建模，減少零件和連接件的數(shù)量，從而帶來工藝簡化，縮短加工周期，提高生產(chǎn)效率，降低成本。

二、聚丙烯基熱塑性復(fù)合材料的常見問題

聚丙烯材料有許多優(yōu)良的性能，但它也有一些明顯的缺點(diǎn)，下面是簡要介紹使用過程中經(jīng)常出現(xiàn)的幾個(gè)問題。第一個(gè)問題是由于聚丙烯是一種非極性聚合物材料，所以它的表面能很低，結(jié)晶度相對(duì)較高，與涂料等材料的粘結(jié)效果很差，直接涂漆，因?yàn)檎辰訌?qiáng)度差，很容易脫落。第二個(gè)常見問題是玻璃纖維在表面上的暴露。作為復(fù)合材料，最重要的特點(diǎn)是通過調(diào)節(jié)纖維和樹脂的分布來控制材料的設(shè)計(jì)，使其能夠更好地滿足材料的要求。在聚丙烯材料中，玻璃纖維通常在20%～40%之間，有時(shí)為了提高強(qiáng)度。增加到60%。因此，玻璃纖維一般在使用內(nèi)部夾層時(shí)，不到40%的時(shí)間，如果不進(jìn)行特殊處理，很容易暴露。

三、聚丙烯基熱塑性符合材料制品表面質(zhì)量措施

對(duì)于用聚丙烯材料代替原材料、對(duì)外觀要求不高的零件，通過選擇合適的聚丙烯材料、調(diào)整比例、改進(jìn)制造工藝，再通過適當(dāng)?shù)谋砻嫣幚?，可提高產(chǎn)品的外觀質(zhì)量。他對(duì)外表的要求是可以達(dá)到的。

1、材料選擇和配方改進(jìn)。在選擇材料時(shí)，應(yīng)選擇熔化指數(shù)高的材料，以降低粘度，提高流動(dòng)性。在加強(qiáng)材料強(qiáng)度的過程中，我們不能僅僅依靠選擇高強(qiáng)度樹脂來達(dá)到目的，否則會(huì)嚴(yán)重影響材料的外觀，導(dǎo)致其潤濕性差，不能完全滲透到玻璃纖維中。玻璃纖維的強(qiáng)度不能起到有效的作用，導(dǎo)致其整體強(qiáng)度。度下降。因此如何保證樹脂對(duì)玻璃纖維的潤濕性是非常重要的，也是避免纖維暴露的最重要措施。此外，在確定聚丙烯樹脂的配方時(shí)，還應(yīng)考慮聚丙烯樹脂的流動(dòng)性，使樹脂與玻璃纖維更好地滲透和熔融。

2、成型工藝的改進(jìn)。成型工藝的改進(jìn)主要包括注塑成型和注塑成型兩個(gè)部分。在注塑成型過程中，用于LFT注塑成型的模具應(yīng)具有較大的圓形澆口，不要過多的尖角和各種小而深的凹陷或凸起，否則會(huì)導(dǎo)致模具表面太多的凸起，使玻璃Fi流動(dòng)。BER不夠光滑。當(dāng)零件數(shù)量不是很大時(shí)，我們可以使用短纖維設(shè)備來制造長纖維材料，但是我們需要使用專用設(shè)備來制造大生產(chǎn)量。在成型過程中，無論是GMT材料還是LFT材料，在加工前都要進(jìn)行加熱，提高加熱溫度，縮短加熱出口與壓力機(jī)之間的距離，以減少熱損失，保證更好的材料流動(dòng)、成型速度和壓力等。演員是非常重要的。較大的壓力機(jī)和更快的成型速度使它們能夠更好地流動(dòng)。給料方式和賦形劑還應(yīng)考慮物料的流動(dòng)性，使物料的流動(dòng)距離相對(duì)較大，從而使其位移均勻。在模具設(shè)計(jì)過程中，為避免因流動(dòng)性差而引起的表面質(zhì)量和影響，在大型曲面的設(shè)計(jì)中必須確保一定的弧度。

3、表面處理。腐蝕圖案是一種常見的表面處理方法，它能有效地提高零件的表面質(zhì)量，使一些表面問題變得不明顯。常見的圖案有皮革圖案、磨砂粒等。腐蝕圖案之間的過渡應(yīng)該是平滑的，零件側(cè)面或法蘭上的圖案與脫模方向之間的角度不應(yīng)超過15度。熱塑性復(fù)合材料汽車外表面零件如保險(xiǎn)杠、側(cè)板、翼板、導(dǎo)板等常采用噴涂工藝。聚丙烯復(fù)合材料的噴涂工藝比較復(fù)雜，需要預(yù)處理、噴涂底漆和噴涂面漆三個(gè)步驟。預(yù)處理可以在材料表面產(chǎn)生極性基團(tuán)。如果材料的基礎(chǔ)樹脂已經(jīng)極化，或者PP涂料的附著力良好，則可以在沒有預(yù)處理的情況下進(jìn)行。預(yù)防預(yù)處理有兩種主要方法：物理法和化學(xué)法?；瘜W(xué)方法包括氯化、酸洗、紫外線照射和等離子體聚合。物理方法包括火焰法、噴霧法、電暈法和激光法。采用不同的預(yù)處理方法，得到了實(shí)驗(yàn)結(jié)果。不同的，所以可以采用多種方式同時(shí)進(jìn)行。目前，采用聚丙烯噴涂性能改性的方法較為普遍，但復(fù)合材料改性有一定的難度，還需要通過研究找到穩(wěn)定的配方。通過聚丙烯分子與底漆分子之間形成的化學(xué)鍵，可以有效地提高底漆在零件表面的附著力。對(duì)于面漆，最重要的是裝飾性、耐腐蝕性、耐磨性和環(huán)境性能，當(dāng)表面質(zhì)量差時(shí)，可以使用黑色面漆來阻擋缺陷位置。噴漆工藝比較復(fù)雜，所以在一些小規(guī)模生產(chǎn)中不會(huì)用這種方式，往往采用另一種比較簡單的方式來代替，也就是涂裝方法。PC復(fù)合膜、PET膜、PMMA膜和TPE膜在聚丙烯復(fù)合材料層壓中經(jīng)常使用。具體的選擇需要根據(jù)不同的部位和使用不同的實(shí)際選擇。貼片工藝可與壓膜同時(shí)進(jìn)行，或加熱后再加熱，將薄膜放入壓力機(jī)后，對(duì)薄膜上的膠粘劑進(jìn)行加熱熔化，并與零件粘接，達(dá)到美化零件外觀的效果。

汽車材料向著輕質(zhì)、復(fù)合材料和環(huán)保型方向發(fā)展。通過采取“以塑代鋼”、“以輕代重”的措施，復(fù)合材料逐漸得到廣泛應(yīng)用。復(fù)合材料正逐漸取代金屬材料。同時(shí)，熱固性復(fù)合材料有被易于回收利用的熱塑性復(fù)合材料取代的趨勢(shì)。通過各種改性方法賦予復(fù)合材料高性能。復(fù)合度日益增加，應(yīng)用范圍不斷擴(kuò)大?？梢灶A(yù)見，隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和復(fù)合材料技術(shù)的提高，復(fù)合材料在汽車零部件中的應(yīng)用前景將越來越廣闊。

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