长玻璃纤维增强热塑性复合材料研究

       国内最新开发的LFT（Long Fiber Reinforced Thermoplastics，长玻璃纤维增强热塑性材料）专用液压机.可以满足保险杠架和水箱前端骨架等汽车零部件的模块化要求生产的重要装备。由于具有更好的流动性能，从而比GMT更有利于复杂制件的一次成型。
　　LFT是长纤维增强热塑性复合材料（Long Fiber Reinforced Thermoplastics）的英文简称，是一种以热塑性树脂（如聚丙烯、尼龙、聚酯等）为基体，以长纤维（玻璃纤维、麻纤维、碳纤维和芳纶纤维）为增强材料的复合材料。它具有重量轻、强度高、抗冲击韧性强、耐腐蚀、成型加工性能优良、可设计性好、可重复回收利用、绿色环保等卓越性能。由于LFT具有更好的流动性能，从而比GMT更有利于复杂制件的一次成型。
　　LFT材料一般包含长度为10mm～50mm的玻璃纤维，因此LFT制件的耐用性和强度较好。而目前常用的是短纤增强塑料粒子，纤维长度较短，一般在3mm以下，纤维在塑料中是无规的、随机的，因此在经过注塑工艺，生产的制品中纤维更短，其增强效果受到一定的限制。
　　LFT与其他材料相比
　　一、LFT与短玻纤增强塑料比较
　　和传统的短玻纤增强塑料相比，具备特殊的螺杆、模头及切割器设计和浸润剂配方的LFT技术可以得到12mm以上的料粒活片材，纤维长度和料粒长度相当，让玻璃纤维在最终制品中拥有更长的玻璃纤维长度。一般的短纤维增强，在经过螺杆、注射口、模腔内流动这三个过程后，纤维的长度下降的非常厉害，最终制品中的纤维平均长度已经不到1mm，因此对制品的力学性能的帮助非常有限，而LFT技术，不论事模压还是注射成型，最终测试制品内的玻璃纤维平均长度仍然不低于4mm，因此大大提高了制品的机械性能。和短纤增强的结构件相比，抗冲击、抗蠕变性更好，抗热性能也更优异。
　　二、LFT与金属比较
　　和金属材料相比，LFT材料又非常低的密度和非常高的比强度，制品加工方法较灵活，材料回收率高，相比材料的成本较低，部件的功能性和整体性很高，LFT的部件加工设备如挤出机、注射剂或压机、打孔安装设备、模具，相比昂贵的金属冲击设备和模具来说，其成本是很低的，尤其事在生产批量不大的车型，LFT更体现出优异的经济性。因此，与钢制结构件相比，LFT使产品重量减轻了很多，并拥有部件合并性能，这样可以降低成本。
　　三、LFT与GMT相比较
　　LFT片材是继GMT（玻璃纤维毡增强热塑性塑料）片材后的新一代的热塑性复合材料，它是以长玻璃纤维为增强材料，以聚丙烯（PP）、PA、PET等为基体材料复合而成。
　　LFT片材与CMT片材相比较，其突出的优点是：
　　1、片材在压制过程中流动性较好。
　　2、片材价格较低。
　　3、材料的性能基本上与GMT相同。
　　若客户对材料的抗冲击性能要求较高时，本公司将会提供高抗冲击性能型号的LFT片材以供需要。 
　　4、LFT与SMC相比较
　　LFT片材的产品制造工艺与热固性复合材料玻璃钢中的SMC（片状模压料）十分类似。同样是用片材在模具中压制而成。 LFT是硬片材加热变软后在模具中冷压，而SMC是在冷态软片材放入模具后热压成型。
　　LFT片材与SMC片材相比，其技术性能具有如下优点：
　　1、无毒、无味，可改善工作环境。
　　2、质轻，密度只有1~1.2g/cm3。
　　3、边角料及废品可循环使用，最大限度减少浪费。
　　4、强度比SMC高，抗冲击韧性尤为突出。
　　5、耐腐蚀、电性能更优良。
　　6、产品压制速度比SMC快数倍，生产效率大幅提高。
　　LFT加工工艺
　　1、用体积计算法或不同材料间密度换算法计算出产品的片材用量
　　2、将LFT片材裁成与制品面积大致相同的尺寸及附加片并称重
　　3、在190℃--220℃的温度下预热8--12分钟，使其发软
　　4、取出，立即放入压机的模具中，迅速合模（模具温度在90℃左右）
　　5、合模1--3分钟后，即可取出
　　6、去除少量毛边、飞刺，产品即成
　　长纤维增强热塑性复合材料（LFT-D-ILC）的应用优势
　　·热固性符合材料发展较早，而且至今其产量仍处于主要地位。
　　·热塑性复合材料再近20年中，增长速率持续较快，是热固性的3倍。
　　·热塑性复合材料的发展是由其自身优势决定的。
　　·热固性复合材料面临着突出的问题：脆性、对水敏感、制造周期长。
　　·热塑性树脂具有高韧性、加工过程中不涉及化学反应，可快速成型，适应大规模生产。
　　·可回收，与环境友好，有利于可持续发展。
　　·短纤维增强热塑性复合材料（SFRT）中纤维长度短，机械性能低，特别是韧性差。
　　·制造成本较低，易于成型加工为复杂制品，具有较好的热稳定性和抗蠕变性。
　　·在整个热塑性复合材料中占用最大份额，在1/3以上。
　　·长纤维增强热塑性复合材料（LFRT）中纤维长度适中，具有优异的力学性能和加工性能。
　　·LFR-G采用热熔拉挤工艺生产，生产效率低，成本相对较高。ILC-LFT采用在线混合工艺生产，生产效率高，成本低，并且可以和成型设备如压机和注塑机连接，实现直接成型的工艺。玻璃纤维毡增强热塑性复合材料（GMT）以玻璃纤维毡为原材料，采用熔融浸渍工艺生产，原材料成本高，加工流动性差。
　　·在汽车节能、环保、安全总趋势的推动下，适应汽车轻量化、零部件模块化、降低零部件成本、回收再利用的基本要求，热塑性复合材料品种、制造、应用技术不断发展。
　　·在线混合直接成型长纤维增强热塑性复合材料（LFT-D-ILC）作为其代表材料得到了迅速的发展。
　　LFT-ILC的开发，标志以下技术进步和效益
　　·集成了各项复合材料的加工工艺，成本减低；
　　·功能集成、零部件模块化：减重、高效；
　　·采用纤维增强材料，有利于环保、回收、减重、降低成本；
　　·热塑性复合材料取代热固性复合材料进一步发展；
　　·LFT-ILC制造成型方便，成本降低，更利于可持续发展。
　　在国外汽车用复合材料经历了热固性复合材料（主要是SMC片状模塑料和BMC团状模塑料）向GMT的发展，LFT的市场主要在于取代GMT的原有应用，以及部分的热固性复合材料的应用。
　　在国内，汽车用复合材料是热固性复合材料（主要是SMC片状模塑料和BMC团状模塑料）占据绝对的统治地位，LFT的市场主要在于取代热固性复合材料的原有应用，以及少量的GMT应用。