复合材料SMC轻量化技术研究

复合材料SMC轻量化技术研究以及在汽车方面应用探索江苏澳明威环保新材料有限公司撰稿人谢泽新背景资料：国务院颁发的《节能与新能源汽车发展规划》规定，到2020年中国乘用车新车平均油耗要降到百公里5升的水平。国外研究表明：一般情况下，车重每减轻10%，可节省燃油3%-7%。汽车排放与燃油消耗正相关，实现汽车轻量化将会减少CO2排放。车身骨架一般占整车重量的22%-25%，其轻量化对降低整车重量意义重大。我国已成为世界第一汽车产销大国，石油进口已接近60%，如果不能在节油减碳排放量方面达到世界先进水平，汽车工业不能顺利发展。欧盟制定的每公里CO2排放120g的限值，是经过精心研究的，该限值是企业在传统汽车能够达到的。美国的强制法规更严！！！中国要达到上述目标，难度非常大。虽然有极大难度，但还是有办法的，需要多管齐下，其中汽车轻量化就是解决这一课题有效途径之一。1现状SMC片状模塑料已广泛应用于汽车的各组件，压制后制品比重在1.75-1.85g/cm3之间，虽然与传统钢材、铝材比，已有效减轻汽车组件重量，但要达到国务院颁发的《节能与新能源汽车发展规划》规定，到2020年中国乘用车新车平均油耗要降到百公里5升的水平，还相距甚远。2启迪所以，研制超低密度的SMC就迫在眉睫，幸运的是，这一课题现已确定，就是SMC制品密度从原先的1.85g/cm3降至1.20g/cm3左右，降幅达到35%.汽车轻量化1亚什兰许可和知识产权有限公司被驳回的2006年5月5日申请的专利——A：增效填料组合物及其低密度片状模塑料B：含二乙烯基苯的低密度A级片状模塑料2无锡新宏泰电器科技股份有限公司被驳回的2009年3月17日申请的专利——低密度SMC聚酯模塑料及其制备方法。3公司在2015年前后，研制的低密度的SMC片状模塑料。国内探索1、2两家公司虽然专利被驳回，但要感谢他们为此做出的努力，感谢他们为此做的探索和尝试。江苏澳明威环保新材料有限公司从本企业实践来看1、配方设计不饱和树脂185kg乙烯基树脂20kg低收缩树脂25kg聚苯（低收缩剂）40kg增韧剂若干PE若干固化剂3.5kgBYK助剂3kg填料玻璃微珠325-375kg轻质CaCo325kg其他助剂脱模剂量共20kg阻聚剂增稠剂及其他小料玻纤含量28%欧曼公司的汽车样件2280面罩普通SMC投料重量12.5公斤低密度SMC投料重量9.45公斤欧曼公司的汽车样件H4保险杠普通SMC投料重量16.5公斤低密度SMC投料重量12.48公斤其压制成制品的密度为1.38-1.43之间。如果将玻纤（2.7g/cm3）换成麻纤维或其他的织物纤维，比重降为1.28g/cm3以下，完全有可能。但这也出现一些问题主要问题123流动性下降制品强度下降表面光洁度下降补救措施12局部预浸织物补强玻璃微珠表面活性处理如果真的要实现1.22g/cm3:1、植物性纤维表面处理玻璃纤维表面处理剂一般称为浸润剂，植物性纤维表面处理一般称之为浆料，这需要类似与东华大学,天津工业大学（复合材料研究所）联系。如何开发适用SMC的植物性纤维的表面处理剂。2、树脂用生物基树脂替代石油基树脂，根本上解决SMC的可降解与回收利用，且比重也减10%我在马来西亚见过美国用大豆树脂做的SMC材料，而国内尚无树脂厂家做这方面的研发生产超低密度,可回收SMC从目前1.38-1.43g/cm3，降至1.22g/cm3，需要高校、科研院所、材料制造商、SMC材料组份供应商、汽车厂家、汽车配件供应商通力合作，加之政策扶持，这些美好目标才能在中国较快的实现。汽车技术发展的永恒主题安全节能环保用比重仅1.20-1.50的植物纤维替代比重2.7的玻璃纤维。用生物基树脂替代石油基树脂，根本上解决SMC的可降解与回收利用，且比重也减10%用纳米粘土（1.40左右）或经表面改性的中空玻璃微珠（300g/L)替代碳酸钙（2.6）或ATH考虑上述因素，SMC原材料降低比重的途径：公司展示的LDSMC的配方公司展示的制品实例压制传统SMC成型的气缸盖1.83g/cm31395g生物基低密度SMC成型的气缸盖1.19g/cm3905g公司展示的制品实例注射传统SMC成型的气缸盖1.74g/cm31884g生物基低密度SMC成型的气缸盖1.19g/cm31249gSMC生产工艺典型的SMC配方公司的SMC机组天然纤维0.3~0.8美元/磅1.3~1.5g/cm3玻璃纤维0.5~0.9美元/磅2.6g/cm3纤维分析SMC优势介绍减轻重量设计自由度高耐化学腐蚀性好适合各种涂装工艺部件集成化体统成本降低回收SMC/BMC设计自由度高SMC具有A级表面质量，线性热膨胀系数与钢铁相似，SMC能与钢铁、铝材料配合使用。耐化学腐蚀性好不同介质下的浸泡实验显示：强度没有明显的变化！集成化设计，使工艺简单金属件需要10-12付钢模（冲压及定型），SMC制件只需要2付模具。有案例证明，钢铁+塑料的设计由19个部件组成，而使用SMC的设计集成为1个部件适合各种涂装工艺：SMC材料耐热性能好，能达到200℃且与电泳涂料兼容性好能适合各种涂装工艺系统成本降低：原材料成本、压机、模具投资、制造成本热固性复合材料的回收：ERCOM组织，回收系统运行3000吨/年回收材料的应用粒径在直径300um:替代填料，用量在3-15%取决于制品表面效果和机械性能要求纤维和大颗粒：30%有机物焚烧（水泥制造过程能量回收），70%回收至无机物。目前的交通部件应用。A级表面系统palapregpremiumPremiumA级表面，市场上VOC排放量最低；和铝重量相近，比钢轻45%；节约成本。Turane树脂应用于车身结构生产时间减少，重量减少，排放量减少。碳纤维SMC复合材料方案最后可能专家会有疑问：对覆盖件、表面件、半结构件，用低密度SMC加上局部补强能够实现。但对于结构件，只能通过碳纤维才能实现。通过实践以及国外资料和应用实例,我认为：用碳纤维增强制成SMC是一种制造结构件的途径。但现在随着SMC的设备、工艺和配方设置完全可以制造更高性价比的结构件。雪弗兰和CSP联合生产出低密度的汽车翼子板.我单位生产的高强度SMC制品的原料有：连续纤维预浸料、织物预浸料、复合织物预浸料等。用其中一种或几种复合织物加之短切纤维的SMC料模压成型。可以生产出更高强度的SMC制品。例如：石油石化使用的防爆窨井盖，铁路隧道悬臂梁支架等拉伸强度MPa弯曲强度MPa冲击韧性（简支梁，无缺口）KJ/M2普通SMC6522070高性能SMC240400170一般SMC的如图：本报告就本次论题仅简单阐述，未尽之处，还请各位专家指导与指正。感谢THANKYOU