玻纖材料
關注創(chuàng)建者：匿名 創(chuàng)建時間：2021-12-06
玻纖材料的實例教程
出于這些特殊考量，將長玻纖增強聚丙烯材料與化學發(fā)泡工藝相結合并配合克勞斯瑪菲(KraussMaffei) 標志性的開模壓縮(Open compression molding) 與模板平行度控制技術來兼顧減重與產品強度的需求已成為業(yè)界的主流趨勢。
長玻纖材料特點
特別指出，長玻纖的引入能夠在保證強度的同時有效改善產品「吸收」能量的能力，使得體系呈現(xiàn)出「強而韌」的特性；這使得長玻纖材料（玻纖長度10-13mm）在一些大型部件上的應用更加出色。相對「較長」的玻纖在樹脂基材中構成骨架般的網絡結構，進而對沖擊等外部撞擊有很好的吸能效果，這在化學發(fā)泡技術減重的同時保證了產品整體的性能。汽車行業(yè)中，除上文提到的儀表板骨架以及安全氣囊骨架等；包括前端模塊、底護板、尾門模塊、門基板都可以看到長玻纖增強聚丙烯材料的應用如圖1；主流的長玻纖材料包含線纜包覆法長纖粒料(Wire-Coated Fibers)，以及全浸潤法長纖粒料(Fully impregnated long fiber granule)。其中針對廣泛應用的線纜包覆法長纖粒料(Wire-Coated Fibers) 材料加工顯得尤為重要。圖2 中展示的由于粒子的中心是整束的玻纖被樹脂包覆，在后續(xù)的注射成型加工過程中如何將玻纖束打開及均勻分散到熔體中，又如何將玻纖的長度盡量保留成了影響最終產品性能的關鍵。長玻纖如果團聚將不能有效起到支撐產品的骨架作用，并且有可能影響外觀質量；同時玻纖保留長度如果過短也將失去作為長玻纖材料應用的特殊性。其中當玻纖長度在1-2mm 之上時明顯使得各項力學數(shù)據(jù)大幅提高。在這里需要指出，針對最終的玻纖保留長度是統(tǒng)計學意義上的概念。
展開 圖5 仿真模型及工裝
3 模流分析
3.1 模流分析結果
針對含玻纖材料的進氣格柵采用3點順序閥進膠方式，玻纖分布結果如圖6所示：
圖6 進氣格柵玻纖分布云圖
根據(jù)頭型碰撞位置及力的傳遞路徑，從上圖可以看出，玻纖取向=0.65。
3.2 玻纖材料插值擬合
根據(jù)GFRPP-30材料三個玻纖方向不同拉伸速率下的應力-應變曲線可以得出玻纖取向=0.65下的最大拉伸強度，如圖7所示：
圖7 玻纖取向=0.65下的最大拉伸強度
根據(jù)圖7及三個玻纖方向不同拉伸速率下的應力-應變曲線斜率及斷裂伸長率可以得出玻纖取向=0.65不同拉伸速率下的應力-應變曲線，如圖8所示：
圖8 玻纖取向=0.65不同拉伸速率下的應力-應變曲線
4 仿真分析及實驗結果
4.1 仿真分析及實驗結果
碰撞點位置選擇白車身+Y方向0mm處，考慮斷裂模式，仿真分析結果如圖9所示：
圖9 行人保護頭碰仿真分析結果
若不考慮GFRPP-30材料玻纖方向，選取玻纖0°方向不同拉伸速率下的應力-應變曲線，結果如圖10所示：
圖10 GFRPP-30材料玻纖0°方向下行人保護頭碰仿真分析結果
由圖9和圖10可以看出，GFRPP-30材料玻纖0°方向下的結果與其實際玻纖流動方向下的結果不僅曲線趨勢不一致，且二者平均偏差達42%。
實驗采用與仿真分析一樣的方法，結果如圖11所示，由于實驗結果輸出的是頭型加速度與傾入量的關系曲線，因此，需要對其進行轉換，得到碰撞力與傾入量的關系曲線，將實驗結果與仿真結果比對，得到二者關系圖，如圖12所示。
展開 筆者對長玻纖增強聚丙烯材料（PP-LGF40）進行不同取向上的力學性能測試，研究機械可靠性：疲勞性能的各向異性行為，探究纖維增強聚丙烯材料的疲勞和性能與纖維取向、溫度、載荷等因素之間的關系，為工程應用和各向異性疲勞本構模型提供指導。
1、長玻纖增強聚丙烯材料疲勞性能各向異性行為
圖1 長玻纖增強聚丙烯材料常溫疲勞S-N曲線
Fig 1 Fatigue S-N curve of long glass fiber reinforced polypropylene material at room temperature
對不同方向的樣條進行尺寸測量，依據(jù)標準ISO 13003-2003進行疲勞性能測試，選取拉伸強度的50%-90%范圍內作為最大應力水平，每個應力水平測試2個平行樣，應力比0.1，頻率10Hz，長玻纖增強聚丙烯材料三個方向在常溫下的疲勞S-N曲線結果如圖1所示。從結果可以看出，注塑長玻纖增強聚丙烯材料的疲勞性能依然存在明顯的各向異性，0°、45°、90°方向疲勞性能的整體水平與拉伸強度有著直接性的關系，因此在同一應力水平下，0°、45°、90°方向的疲勞性能逐漸降低；且最大應力的對數(shù)與疲勞循環(huán)次數(shù)的對數(shù)呈線性關系，隨著應力水平的降低，疲勞壽命升高，可依據(jù)擬合曲線公式表征長玻纖增強聚丙烯材料0°、45°、90°方向的疲勞壽命，對于指導工程應用和產品開發(fā)有重要意義。
在低溫和高溫情況下，注塑長玻纖增強聚丙烯材料的疲勞性能也具有常溫條件下表現(xiàn)的各向異性，結果如圖2所示。
展開 玻纖增強塑料是在原有純塑料的基礎上，加入玻璃纖維和其它助劑，從而提高材料的使用范圍。一般的來說，大部分的玻纖增強材料多用在產品的結構零件上，是一種結構工程材料；如：PP ABS PA66 PA6 PC POM PPO PET PBT PPS
優(yōu)點
：
1.玻纖增強以后，玻纖是耐高溫材料，因此，增強塑料的耐熱溫度比不加玻纖以前提高很多，尤其是尼龍類塑料；
2.玻纖增強以后，由于玻纖的加入，限制了塑料的高分子鏈間的相互移動，因此，增強塑料的收縮率下降很多，剛性也大大提高；
3.玻纖增強以后，增強塑料不會應力開裂，同時，塑料的抗沖性能提高很多；
4.玻纖增強以后，玻纖是高強度材料，從而也大提了塑料的強度，如：拉伸強度，壓縮強度，彎曲強度，提高很多；
5.玻纖增強以后，由于玻纖和其它助劑的加入，增強塑料的燃燒性能下降很多，大部分材料不能點燃，是一種阻燃材料。
展開 玻纖增強復合材料將助力汽車達成政府規(guī)劃的節(jié)能降耗目標。工信部要求2020年達到油耗5L/100km的目標,而2015年約有1/4企業(yè)未能達到當年目標,工信部將通過不受理新產品申報以及不受理不達標企業(yè)投資項目等多個方式予以處罰。目前汽車廠商節(jié)能降耗壓力大,汽車輕量化是實現(xiàn)節(jié)能降耗重要途徑,玻纖增強熱塑性復合材料是汽車輕量化主流材料。
玻纖增強復合材料在性能、成本上優(yōu)于普通塑料和鋁合金等材料。一方面玻纖增強復合材料相比普通塑料的耐熱性、抗沖擊等指標領先,另一方面玻纖增強復合材料較鋁合金等在成本上優(yōu)勢突出。
長纖維熱塑性復合材料(LFT)在玻纖增強復合材料中優(yōu)勢突出。玻纖增強熱塑性材料較玻纖增強熱固性材料更為環(huán)保;在玻纖增強熱塑性塑料中,長纖維熱塑性塑料(LFT)較短纖維熱塑性塑料(SFT)在纖維增強效應、抗撞擊性能、能量吸收率上更佳;同時LFT材料中LFT-D工藝產品從性能和成本上最具優(yōu)勢。
玻纖增強材料市場天花板持續(xù)提升。與許多新材料類似,玻纖增強熱塑性復合材料的需求天花板通過持續(xù)的產品創(chuàng)新、材料性能提升而持續(xù)抬升。根據(jù)我們測算,2015年全球汽車用玻纖增強復合材料市場規(guī)模在210-315億元。目前我國玻纖增強復合材料市場主要以化工類企業(yè)為主,單一客戶需求量有限,企業(yè)需要具備技術+銷售結合的能力開拓新市場。目前總體來看大型企業(yè)偏少,集中度不高。
推薦長海股份(300196)。公司核心產品短切氈及新產品長纖維增強熱塑性復合材料(LFT)均主要應用在交通運輸輕量化領域,共同助力業(yè)績增長。公司已于近期完成8億元增發(fā),大股東以39.51元/股參與15%,信心十足,后續(xù)向下游復合材料領域的延伸值得期待。
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這樣我們就可以通過有限的可查材料數(shù)據(jù)來，近似計算Hill強度公式的材料常數(shù)進行各向異性玻纖材料的強度評估。
未增強材料在流動方向的收縮大于垂直方向，這是由定向分子鏈收縮導致的；而玻纖增強材料則相反，流動方向的收縮小于垂直方向，這是受定向玻纖影響的結果。因此，在原料選用方面，應優(yōu)先考慮低翹曲的原材料，特別要關注原材料的收縮率、流動性、玻纖含量及耐溫性能對產品翹曲的影響。這些特性對薄壁低翹曲產品的性能表現(xiàn)至關重要。
3.
同期活動：
汽車輕量化技術暨創(chuàng)新型車用材料研討會
同期汽車材料技術論壇議題包括但不限于：
◇ 高性能工程塑料為汽車電動化“保駕護航”
◇ 新能源汽車與碳纖維復合材料規(guī)?；圃鞈?zhàn)略展望
◇ 工程塑料在汽車零部件上的應用
◇ 汽車內外飾零部件材料的選擇與應用
◇ 車用材料輕量化技術革新：薄壁化及發(fā)泡技術應用
◇ 整車非金屬材料管理和推廣應用
◇ 長玻纖增強材料在汽車量化中應用
海上及陸上低風速風電的發(fā)展促使風電葉片的長度和根部直徑急速增大，隨之而來的是超大型葉片根部灌注銀紋問題的產生。
研究表明葉片根部灌注的銀紋問題主要發(fā)生在樹脂灌注固化過程。本文通過研究調整葉片根部樹脂灌注固化產生的內應力，減緩葉片后固化過程的內應力釋放，有效地解決了大型風電葉片根部的灌注銀紋問題。
1. 現(xiàn)狀及因素分析
1.1
葉片銀紋問題
銀紋，一般指在玻璃態(tài)聚合物或某些半結晶性聚合物及環(huán)氧樹脂中
咨詢電話：020-66221668
附
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復合材料沖擊后壓縮強度（CAI）測試關鍵要點
對于含40%玻纖的PP材料，在考慮多種因素后，累積總應變增加至15%左右，反復冷熱沖擊下，此模型沿著孔周圍平行于長邊方向開裂風險極高（沿孔周邊熔接線開裂）。
對于含30%玻纖的PPS材料，在考慮多種因素后，累積總應變增加至0.3%左右，反復冷熱沖擊下，此模型總應變較小，開裂風險較小；（熔接線處開裂風險較?。?/div>
1月19日 14:00
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玻纖增強復合材料具有密度小、韌性高、成型快、成本低等優(yōu)點，在汽車、電子電器等領域廣泛使用。玻纖增強復合材料產品通常使用注塑工藝生產，玻纖取向在產品中的分布會存在差異，進而影響產品的最終性能。為了準確預測玻纖增強復合材料產品的性能，需要在仿真分析中考慮工藝（如玻纖取向）的影響。
從下圖可以明顯的看出玻纖／環(huán)氧復合材料隨著應變率的提高，其破壞強度也逐漸提高，這表明它是一種應變率敏感材料。
關于影響縫合線的因素，一方面，相遇的兩股熔體的溫度差異越大，縫合線越嚴重；其次，熔體分子鏈相互作用力越大，縫合線越明顯；最后，添加玻纖的材料容易產生縫合線。由圖8知，棋子表面沒有縫合線，這是因為棋子表面無孔洞、加強筋等復雜的結構，熔體流動過程中阻力小，沒有分開的流動波前；另外在本產品原料中沒有纖維的加入，所以產品表面沒有縫合線的出現(xiàn)。
長玻纖材料特點
特別指出，長玻纖的引入能夠在保證強度的同時有效改善產品「吸收」能量的能力，使得體系呈現(xiàn)出「強而韌」的特性；這使得長玻纖材料（玻纖長度10-13mm）在一些大型部件上的應用更加出色。相對「較長」的玻纖在樹脂基材中構成骨架般的網絡結構，進而對沖擊等外部撞擊有很好的吸能效果，這在化學發(fā)泡技術減重的同時保證了產品整體的性能。
