增强塑料在国内车辆作业上的运用走向
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我国gfrtp探索研究起步于60年代后期,约比美国晚10多年。这期间,南京玻纤院、上海胜德塑料厂等单位开始就gfrtp用gf及增强成型工艺进行一些探索研究。70年代后期,南京玻纤院,湖南塑料研究所、长沙玻纤厂等进行gf/pp研究开发,南京玻纤院、上海胜德塑料厂、长虹塑料厂等进行gf/pa研究开发,北京化工研究院从西德进口双螺杆挤出机,开始用无捻粗纱进行gfrtp研究。80年代初北京燕山石化总公司向阳化工厂从美国引进单螺杆/j0工艺生产技术,开始用短切玻纤原丝增强pp研究开发工作。北京市化工研究院和南京玻纤院进行gf/pbt,gf/pet研究开发,南京玻纤院和化工部黎明化工院等单位进行磨碎纤维增强pu和rrim工艺研究工作,南京玻纤院还进行磨碎纤维增强f4和pa研究工作。90年代gfrtp发展缓慢,例如长沙玻纤总厂gfrtp粒料年生产能力达2500吨,这期间年产量不足1000吨,同样由于应用推广等问题,北京向阳化工厂/j0工艺也不再生产gf/pp粒料。
总的来看,我国研究工作起步不算太晚,但发展十分缓慢,至今全国gfrtp年产量不足5000吨,与我国工业发展速度极不相称,与发达国家差距非常大。
gfrtp中纤维强度可以得到更充分发挥gfrp是一种硬而较脆材料,基体树脂与纤维是刚性结合。在非单向应力状态下,材料破坏是由基体控制的,纤维强度得不到充分发挥,而gfrtp中,基体树脂与纤维是韧性结合的,应变能力强,纤维可有效地吸收基体内部裂纹以抵御应力开裂,纤维强度可以得到充分发挥。
原材料利用率高gfrtp边角废料和报废品可以再生利用,是一种/绿色材料0,不会产生二次污染,而且添加20%以下经粉碎的边角废料,制品物理机械性能基本不受影响。而gfrp中基体树脂分子结构为立体网状结构,固化后不能再熔融或再成型,所以边角废料和报废品处理成为一个难题。目前gfrp边角废料和报废品处理方法为:1掩埋。要占用大量土地。焚烧。会产生烟尘和灰渣等二次污染。粉碎分离提取玻璃纤维再利用。提取成本高。美国一家公司从汽车用gfrp模塑料和smc废品中回收gf,由于市场对回收gf需求量小,而且回收费用高,回收的gf价高,该公司不得不停止这种回收生产。其它处理方法,如高温分解法)在无氧状态下加热使有机物分子裂变成更小分子而制得油和气。但投资大,且有局限性,对高gf含量和高填料含量的gfrp边角废料不适用。另外如细磨法)把边角废料粉碎细磨,得到产品作填料,但也因成本太高而难以有所作为。到目前为止世界上尚未找到更好的处理方法,所以gfrp的发展受到一些国家环保政策的制约。针对汽车工业,各国制定严格的环保法律,如美国:制定汽车平均耗油标准;德国:规定到2005年汽车平均耗油率比1990年下降25%;欧盟计划2005年每辆汽车材料的回收率为85%,2015年为95%.这也正是gfrtp快速发展的一个重要原因。
较好的技术经济性能热塑性塑料来源充足,品种繁多,成本较低。随着新的gfrtp材料和成型方法的出现,gfrtp一些性能如耐热性,刚性等足以与gfrtp比美。对于不同材料,不同成型工艺有不同的经济批量,例如:对smc模压工艺其经济批量为10万件/年以内;对钢材冲压工艺,其经济批量为10万件/年以上;对于rtm工艺经济批量为几仟件/年。
在一定经济批量下,gfrtp较gfrp成本可下降30%,所以不少专家预言,在不久将来,在纤维复合材料中,gfrtp将赶上并超过gfrp。如ppg公司预计,2000年前后,世界gfrtp市场份额会超过frp。
国外概况世界汽车工业应用塑料始于50年代、60年代投入商业化生产、70年代得以迅速发展,80年代进入采用轻质高强材料体系,90年代从过去单一的内饰件发展到各种零部件和功能件。国外汽车应用塑料量80年代初为80公斤/辆,中期为130140公斤/辆,90年代达200公斤/辆,已占整车重量20%.上述所指的塑料除工程塑料外大部分为gfrp和gfrtp,目前gfrp所占比例大于gfrtp,但近几年来,gfrp所占比例呈逐年下降趋势,而gfrtp所占比例呈迅速上升趋势。
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