一、 前言
树脂基复合材料也称为纤维增强塑料（FRP），它是以合成树脂（热固性树脂和热塑性树脂）为基体，以纤维（玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等）为增强材料，经成型工艺复合而成的复合材料，按基体性质可分为热固性复合材料和热塑性复合材料两大类。与钢铁、铝合金等传统材料相比，树脂基复合材料具有独特的优点，在汽车工业中得到广泛应用，并作为重要的轻量化材料，越来越多地取代了传统的金属材料。实践证明，在汽车上大量使用树脂基复合材料，可以显著减轻汽车自身质量、降低油耗、提高汽车安全舒适性、减少环境污染和降低汽车的制造与使用成本。
二、 树脂基复合材料的主要性能
2.1 质量轻、比强度高
树脂基复合材料的相对密度较小，一般介于1.5-2.0g/cm之间，只有普通碳钢的1/4~1/5，但比强度大，承载能力高。
2.2 材料性能具有可设计性
树脂基复合材料的物理性能、化学性能、力学性能都可以通过合理选择原材料的种类、配比、加工方法、纤维含量和铺层方式进行设计，由于树脂基体材料种类很多，故其选材设计的自由度很大。
2.3 优良的耐腐蚀性
树脂具有良好的耐腐蚀性能，有针对性地选择树脂来生产复合材料，可使树脂基复合材料具有不同的耐腐蚀性能，为汽车应用提供了更广阔的领域。
2.4 减振性能好
由于树脂基复合材料振动衰减系数大，受冲击时能够吸收大量的冲击能，当汽车发生碰撞时，可避免或减少对人体的伤害，这对行车安全十分有利。
2.5 成型工艺简单
树脂基复合材料可用模具一次成型制造各种构件，从而减少了零部件的数量及接头等紧固件，节省原材料和工时，有效降低了生产成本。在中等批量生产的车型中，用树脂基复合材料取代铝材可降低成本40%左右。
此外，树脂基复合材料对缺口、应力集中敏感性小，而且纤维和基体界面能够阻止和改变裂纹扩展方向，因此具有较高的疲劳极限。
三、树脂基复合材料的主要成型工艺
3.1 片状塑料（SMC）模压工艺
SMC是用不饱和聚醋树脂、增稠剂、引发剂、交联剂、低收缩添加剂、填料、内脱模剂和着色剂等混合成树脂糊，浸渍短切纤维粗纱或玻璃纤维毡，并在两面用聚乙烯或聚丙一烯薄膜包覆起来形成的片状模压料，是目前国际上应用最广泛的成型材料之一。将SMC片材按制品尺寸、形状、厚度等要求裁剪下料，然后将多层片材叠合后放人金属模具中加热、加压成型制品的工艺方法称为SMC模压法。其特点是成型效率高、制品表面光洁、尺寸稳定性好，适于大批量生产。
3.2 树脂传递模塑成型工艺（RTM）
的基本原理是将玻璃纤维增强材料铺放到闭模的模腔内，用压力将树、脂胶液注人模腔，浸透玻纤增强材料，然后固化、脱模成型制品。其主要特点是成型压力低；闭模操作，不污染环境；制品两面光洁；能成型复杂形状的大型制品；研发时间短，适于产品更新。与SMC工艺相比，初始投资少，更适于中等批量部件的生产。
3.3 增强反应注射模塑工艺（BRIM ）
RRIM是利用高压冲击来混合两种单体物料及短纤维增强材料，并将其注射到模腔内，经快速固化反应形成制品的一种成型方法。如果不用增强材料，则称为反应注射模塑（RIM）。采用连续纤维增强时，称为结构反应注射模塑（SRIM）。RRIM工艺的特点是制品表面质量好、成型周期短、生产成本低，可以生产大尺寸部件。
3.4 玻璃纤维毡增强热塑性片材（GMT）工艺
GMT是中长纤维增强的热塑性片材，它是将连续玻璃纤维针刺毡或连续原丝毡与熔融聚丙、烯或PET复合成片材，再将这种片材裁切成预定形状，经加热冲压成最终制品。由于它采用连续玻纤，因此机械强度较高。
四、树脂基复合材料在汽车上的应用
4.1 玻璃纤维增强塑料（GFRP）在汽车上的应用
GFRP在我国俗称“玻璃钢”，是目前汽车上应用最多的树脂基复合材料。它主要用于发动机、发动机周边部件及车身，常用的有聚苯乙烯玻璃钢、尼龙66玻璃钢、聚醋树脂玻璃钢等。
玻璃钢大量用于发动机及其周边部件始于20世纪90年代。1990年，美国通用汽车公司首先用其代替金属制造轿车发动机气门罩、壳，随后进气歧管、油底壳、空滤器壳、齿轮室盖、导风罩、进气管护板、风扇导风圈、加热、器盖板、水箱部件、发动机隔音板等零件都有不同程度的应用。其中最引人注目的是GFRP在进气歧管上的应用，用GFRP制造的进气歧管不仅内腔质量上乘，而且对汽车达到欧Ⅱ标准发挥了重要作用，目前这种进气歧管已得到广泛应用。
另外，传统的车身材料采用高强度薄钢板，现在为了减轻汽车自重，采用玻璃钢代替钢材已成为车身结构发展的必然趋势。玻璃钢可用于车身结构件（如骨架、梁、柱等）、覆盖件（如格栅、前翼子板、发动机罩、顶盖、车门、行李箱盖、后侧板等）以及保险杠、油箱等，也可用于整个车身壳体，如美国的雪佛兰子弹头、东风客车公司生产的DHZ6122HR高速客车等都是采用全玻璃钢车身。
在欧洲、美国及日本等汽车制造业发达的国家，已普遍采用玻璃钢材料．制造汽车零部件。其应用范围包括内装饰件（仪表板、车门内板、座椅、发动机罩等）；外装饰件（保险杠、挡泥板、导流罩等）；功能与结构件（天然气气瓶、油箱、风扇叶片、油气踏板等）。与国外相比，我国生产的汽车用玻璃钢部件较少，产品主要包括保险杠、车顶盖、阻流板、太阳罩、电瓶托架等，大部分是用手糊法或RTM生产，劳动生产率低，产品档次有待提高。近年来，随着引进车型相关部件的国产化以及国产车型的改进和更新，越来越多的车型开始采用玻璃钢部件，如北京吉普切诺基后举升门总成就是采用玻璃钢/SMC成型。随着原材料的发展与工艺上的改进，在汽车中大量应用玻璃钢／复合材料将是今后我国汽车工业发展的必然趋势。
4.2 碳纤维增强塑料（CFRP）在汽车上的应用
CFRP是汽车轻量化最理想的材料。用CFRP取代钢材制造车身和底盘构件，可减轻质量68%，油耗下降40％。CFRP在汽车上应用比较成功的一个实例是美国摩里逊公司生产的CFRP汽车传动轴，该传动轴应用于通用汽车公司载重汽车上。采用CFRP后，可以使原来通过中间轴承连接的两根金属传动轴用一根CFRP传动轴取代。与钢材相比，不仅可减轻60%质量，而且具有很好的耐疲劳性和耐久性。美国福特公司进行了大量的CFRP应用试验，所有研究结果均表明CFRP具有作为汽车材料的优良特性。例如，用CFRP制造的板簧零件强度高、模量大、热膨胀系数小，减磨性好，质量只有14kg,比现有材质减轻76%。但由于成本太高，CFRP零件尚未实现批量生产。专家推测，只有当碳纤维降到6.611美元/kg时，才有可能在汽车工业中推广应用碳纤维复合材料。一旦解决了成本问题，将有大量的CFRP用于汽车工业中，应用部件将包括发动机系统中的推杆、连杆、摇杆、水泵叶轮，传动系统中的传动轴、离合器片、加速装置及其罩等；底盘系统中的悬置件、弹簧片、框架、散热器等，车体上的车顶内外衬、地板、侧门等。
4.3 芳纶纤维增强复合材料在汽车上的应用
芳纶纤维增强复合材料由于比强度、比模量．较高，被广泛用于航空航天、舰船领域，在汽车制造业也有广阔的应用前景，但因为价格太高，目前在汽车上应用很少。芳纶纤维主要用于汽车上、的轮胎帘子线、高压软管、摩擦材料、高压气瓶等。芳纶纤维作为高性能防护材料还可用作汽车防弹装甲，例如汽车门及汽车外壳的防弹内衬。
五、树脂基复合材料应用发展趋势
由于热塑性复合材料在韧性、耐腐蚀性、耐磨性及耐温性方面比热固性复合材料有明显的优势，在工艺上具有良好的二次或多次成型和易于回收的特性，所以近年来汽车用热塑性复合材料的增长速度高于热固性复合材料。以美国为例，1994~1998年间，热固性树脂基复合材料年平均增长速度为5.48%，而热塑性树脂基复合材料则为23.15%。据资料介绍，国外玻璃纤维增强塑料中有1/3为增强热塑料，按树脂用量的多少排序，占首位的是尼龙（尼龙6和尼龙66）、热塑性聚醋PBT和PET以及聚丙烯。玻璃纤维增强热塑性塑料(FRTP)是最重要的一种汽车用纤维复合材料，它性能优异，可采用注射、挤出、压制、层压等多种成型方法加工，成型周期短、生产效率高，其应用领域正在不断扩大。目前，用热塑性树脂基复合材料制造的汽车零部件产品主要有挡泥板、风扇罩、仪表板、托架、车门及尾灯、罩、座椅、保险杠、发动机零部件等。今后，随着材料和工艺水平的发展，热塑性复合材料在汽车领域中的应用将会进一步扩大。
由于世界各国环保法规要求越来越严格，客观上也促使汽车越来越多地采用可回收利用的先进树脂基复合材料。20世纪90年代出现的GMT(玻璃毡增强的热塑性复合材料）由于废料可回收重复利用和不污染环境，成为树脂基复合材料的重要发展方向。
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