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SMC樹脂在汽車輕量化的應用

概述

SMC(SheetMoldingCompound)是指經過樹脂浸漬短切纖維或氈等增強材料,內含固化劑、脫模劑、填料、低收縮劑、增稠劑等賦予此混合物不同性能的片狀模塑料,可用于模壓成型工藝,在高溫、高壓下交聯(lián)、固化形成三維網狀結構。

汽車零部件加工具有快速成型的特點,SMC片材經過模壓工藝高溫、高壓成型,制品具有成型速度快、力學性能高、收縮率低、表面光滑、加工方便等特點,完美契合了汽車領域的需求。二十一世紀后,隨著高性能樹脂開發(fā)成功,SMC復材制品在汽車上的應用越來越廣泛。

樹脂是SMC片材的重要組成部分,與增強材料構成SMC片材的主體,決定了材料的基本性能,其主要作用如下:

1.連接作用。樹脂未固化前將分散的各組分充分浸潤,固化后形成一個統(tǒng)一整體,提供力學性能。

2.支撐作用。樹脂本身具備一定的機械性能強度,在模壓制件受力過程中承受一部分載荷。

3.傳遞均衡作用。因樹脂為各相同性材料,模壓制件受力過程中,樹脂基體能夠將力均勻擴散出去,增強材料為各相異性材料,在模壓制件中呈不規(guī)則分散排列,并非連續(xù)型,需要樹脂將某處增強纖維承受的力傳遞給另外一處,從而起到均衡作用。

4.保護作用。復合材料增強相軸向強度較高,易折斷,吸濕性強,界面處受潮或者腐蝕時,力學性能大幅下降。模壓制件表面形成富樹脂層,有效保護纖維免受外界環(huán)境的破壞。

 

1.SMC片材在汽車上的應用

SMC片材在汽車上的應用分為通用型、結構件、功能型三大類,不同類的SMC片材所應用領域不同,其組分配比有較大差別,所表現(xiàn)出來的性能也不相同。

通用型SMC片材主要替代原有的裝飾件以及非承力結構,利用玻璃鋼輕質高強、可設計、易成型的特點,替代鋼材等金屬材料,減輕零部件的重量。如內裝飾板、儀表盤、車燈、車門內把手、轉向桿、引擎蓋、頂蓋、后備箱周邊、地板等。

結構型SMC片材為汽車提供結構件所需的強度、剛度等力學性能,為高強SMC,樹脂基體采用高性能乙烯基酯樹脂或環(huán)氧樹脂,主要用于車身、框架,如車身、底盤、保險杠、車門、車篷頂蓋、阻流板、翼子板、座椅骨架等,對SMC片材提出了更高的機械性能需求,碳纖維/環(huán)氧SMC在此領域具有顯著優(yōu)勢。

功能型SMC是針對特殊性能需求的材料,如耐溫、防腐蝕、高韌性等,主要由樹脂基體提供,如發(fā)動機罩、齒輪箱殼體、齒輪箱罩、導風罩、水箱、風扇蓋板、排水管接口、天然氣氣瓶等需要耐高溫、耐濕熱、耐腐蝕要求,保險杠需要高韌性,功能型SMC很好的滿足了相應的性能需求。

 

2.華昌SMC樹脂介紹

SMC片材因其快速成型的特點,需要SMC樹脂具有高活性、快速增稠、良好的浸潤性、高力學性能等特點。

華昌SMC樹脂分為兩大類,一類為MFE系列環(huán)氧乙烯基酯樹脂,另一類為MERICAN系列不飽和聚酯樹脂,華昌SMC樹脂牌號及適用領域如表1。

華昌SMC樹脂性能如表2。

 

3.常用SMC配方應用

本文介紹常用的三種SMC配方:通用型、增韌型、結構型,此三種配方分別適用于不同汽車零部件。

通用型SMC配方及測試指標如表3所示,適用于裝飾件及非承力結構,對于特殊需求的應用領域需要做相應配方調整,此類型零部件對力學性能及耐腐蝕要求較低,MERICAN962不飽和聚酯樹脂即可滿足要求,配方中填料除降低成本作用外,可改善制件表面平整度。

增韌SMC具有較高的沖擊韌性,MFE751環(huán)氧乙烯基酯樹脂中采用橡膠彈性體增韌,能夠有效吸收能量,提高材料受力破壞的能力,橡膠彈性體帶有雙鍵基團,一方面可參與樹脂的交聯(lián)固化,另一方面與樹脂具有良好的相容性,是技術上的一大突破,SMC配方見表4。
結構型SMC配方可提供較高的力學性能,樹脂采用高強乙烯基酯樹脂或環(huán)氧樹脂,MFE752乙烯基酯樹脂含水率低,浸潤性、增稠性均較好,能夠加入樹脂重量300-400%的玻璃纖維,是結構型SMC配方的首選,推薦配方見表5。

作者:小七