2011-6-15 來(lái)源:中國(guó)聚合物網(wǎng)
關(guān)鍵詞：碳素纖維增強(qiáng)塑料 環(huán)氧樹(shù)脂
德國(guó)曼海姆消息（2011年5月31日）近期在德國(guó)曼海姆召開(kāi)的車用VDI塑料大會(huì)的新聞發(fā)布會(huì)上，用于輕型設(shè)計(jì)的碳素纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）成為了焦點(diǎn)。
SGL集團(tuán)的技術(shù)和創(chuàng)新負(fù)責(zé)人HuberJäger說(shuō)，他相信CFRP和鋁材的混合設(shè)計(jì)將成為未來(lái)的主流。奧迪公司的技術(shù)與纖維增強(qiáng)塑料復(fù)合材料經(jīng)理GünterDeinzer說(shuō)道，CFRP是奧迪為提升經(jīng)濟(jì)性和生態(tài)潛力而采取的多重材料輕型設(shè)計(jì)戰(zhàn)略的邏輯發(fā)展成果。
Jäger說(shuō)，全球碳素纖維生產(chǎn)行業(yè)到2015年的年產(chǎn)能將達(dá)到60000－65000噸，到那時(shí)車用CFRP的年消費(fèi)量將達(dá)到4000－6000噸。他解釋說(shuō)：“碳素纖維要被運(yùn)用于汽車開(kāi)發(fā)過(guò)程尚需要一些時(shí)間。因此到2015年占到10％的使用量已經(jīng)實(shí)現(xiàn)了很大突破了。”
但是，隨著“石油峰值”的到來(lái)，他想知道“今后我們?nèi)绾尾拍茏屘妓乩w維材料擺脫石油來(lái)源，因?yàn)槊可a(chǎn)1公斤碳素纖維需要用到2公斤的塑料前體？”
Deinzer說(shuō)：“現(xiàn)在我們還不打算在奧迪車型中大批量采用這種材料，因?yàn)檫�需要進(jìn)行大量的開(kāi)發(fā)工作�！�
總部位于德國(guó)Rüsselsheim的歐寶汽車公司的工程副總裁RitaForst在一份VDI會(huì)議報(bào)告中說(shuō)，CFRP“頗有吸引力”。但她繼續(xù)說(shuō)道：“但我仍認(rèn)為這種材料成本過(guò)高，維修可能性有限。雖然其潛力很大，但能夠讓CFRP進(jìn)一步投入大批量生產(chǎn)的技術(shù)還沒(méi)有被開(kāi)發(fā)出來(lái)�！�
Deinzer說(shuō)：“在輕量化概念和生產(chǎn)中盡可能賦予最大的靈活性具有決定性的戰(zhàn)略重要性－這樣才能應(yīng)對(duì)材料和原料價(jià)格波動(dòng)不定和競(jìng)爭(zhēng)技術(shù)不斷進(jìn)步的挑戰(zhàn)�！�
他補(bǔ)充說(shuō)：“尊崇奧迪‘只使用重量最輕、具有最佳功能特性的材料’這一理念，我們將始終把纖維增強(qiáng)塑料列入考慮范圍，但絕不是唯一的解決方案�！�
據(jù)Deinzer介紹說(shuō)，CFRP最適合用于粘接結(jié)構(gòu)件。但CFRP的樹(shù)脂轉(zhuǎn)注成型（RTM）周期時(shí)間達(dá)15－20分鐘，這對(duì)奧迪來(lái)說(shuō)太長(zhǎng)了。他說(shuō)：“從長(zhǎng)遠(yuǎn)來(lái)看，我們需要把周期時(shí)間大幅縮短為1分鐘。一分鐘這一數(shù)字是根據(jù)實(shí)驗(yàn)室結(jié)果得出的，但具體還要在實(shí)踐中才能得到證明。”
Deinzer提出，碳素纖維成本還應(yīng)下跌50％，而用3K（3000長(zhǎng)絲／纖維）取代5K纖維有望實(shí)現(xiàn)對(duì)成本的節(jié)省。但奧迪和KTM、邁凱輪及蘭博基尼的市場(chǎng)定位截然不同，他們通常一天的產(chǎn)量安排只有1－3輛，奧迪的工具相關(guān)投資成本要低得多。
Deinzer說(shuō)，奧迪保留靈活的選擇權(quán)：“我們正在為纖維增強(qiáng)塑料開(kāi)發(fā)高度自動(dòng)化的經(jīng)濟(jì)型生產(chǎn)工藝，而不是局限于某一種類型的纖維�！�
巴斯夫集團(tuán)歐洲區(qū)工程塑料高級(jí)副總裁WillyHoven-Nievelstein說(shuō)，聚氨酯、環(huán)氧樹(shù)脂和聚酰胺是CFRP開(kāi)發(fā)中最大的競(jìng)爭(zhēng)對(duì)手。
環(huán)氧樹(shù)脂在采用新的化學(xué)方法后已把硬化時(shí)間縮短為不到4分鐘，但在零部件設(shè)計(jì)、環(huán)境和再生上存在許多問(wèn)題。
對(duì)于CFRP來(lái)說(shuō)，要達(dá)到歐盟到2015年報(bào)廢車輛（ELV）必須達(dá)到75％再生率和80％回收率的規(guī)定是一大挑戰(zhàn)。
Jäger補(bǔ)充說(shuō)，由于無(wú)法從報(bào)廢零部件中溶出環(huán)氧樹(shù)脂，這是轉(zhuǎn)用熱塑性塑料的原因之一。
Hoven-Nievelstein說(shuō)，CFRP的開(kāi)發(fā)需要用到大量的資源，他補(bǔ)充說(shuō)：“雖然目前還沒(méi)有誕生可以真正勘稱為贏家的新技術(shù)，但競(jìng)爭(zhēng)已經(jīng)開(kāi)始了�！北M管己內(nèi)酰胺的模內(nèi)聚合可能帶來(lái)很好的碳素纖維浸漬效果，但不兼容在傳統(tǒng)聚酰胺復(fù)合生產(chǎn)中常用的添加劑。
但他表示，玻璃纖維／碳素納米管這一組合正在縮短與利用電泳涂裝固有導(dǎo)電性的解決方案之間的性能差距。
Forst說(shuō)，CFRP是“極為方便的”金屬替代材料，它的優(yōu)點(diǎn)包括能量吸收強(qiáng)，而且纖維排列與機(jī)械載荷相符合。但她也指出了CFRP的一些缺點(diǎn)，包括“各向異性機(jī)械性能，生產(chǎn)周期時(shí)間較長(zhǎng)，涂覆性能不佳，可能接觸腐蝕，當(dāng)然最重要的還是成本太高�！�