玻璃纖維增強(qiáng)材料在汽車(chē)中的應(yīng)用

1、 玻璃纖維增強(qiáng)材料玻璃纖維增強(qiáng)材料在汽車(chē)上的應(yīng)用目錄玻纖的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車(chē)上的應(yīng)用前景與展望玻纖的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀我國(guó)玻璃鋼工業(yè)起步于1958年，“八五”以來(lái)獲得了長(zhǎng)足的發(fā)展；2000年，玻璃鋼總產(chǎn)量達(dá)歷史最高水平，產(chǎn)量超過(guò)日本，居世界第二位；我國(guó)玻璃鋼產(chǎn)品歷年已有出口，在國(guó)際市場(chǎng)上，我國(guó)的玻璃鋼產(chǎn)品價(jià)格具有競(jìng)爭(zhēng)力，且近年產(chǎn)品技術(shù)含量有所提高，一些產(chǎn)品得到了國(guó)際市場(chǎng)認(rèn)可，有一定競(jìng)爭(zhēng)力。玻纖的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀玻璃鋼行業(yè)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)五大市場(chǎng) 1.建筑與環(huán)保 建筑業(yè)與人民生活密切相關(guān)，它可以帶動(dòng)幾十個(gè)行業(yè)的發(fā)展，要把經(jīng)濟(jì)發(fā)展引到這個(gè)方面去，可以說(shuō)它的市場(chǎng)是廣大的、無(wú)限的。例如，北京年需窗

2、萬(wàn)萬(wàn)平方米，如用玻璃鋼窗框，則需玻璃鋼型材噸，相當(dāng)于我國(guó)世紀(jì)年代末一年的玻璃鋼產(chǎn)品，僅拉擠機(jī)就需臺(tái)。 玻纖的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀玻璃鋼行業(yè)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)五大市場(chǎng) 2.化工防腐 我國(guó)每年工業(yè)設(shè)備與器材因腐蝕而造成的經(jīng)濟(jì)損失達(dá)億元以上，美國(guó)曾高達(dá)其國(guó)民生產(chǎn)總值的。具有優(yōu)異耐化學(xué)防腐蝕性能的玻璃鋼早為人們所共識(shí)，化工防腐是玻璃鋼的傳統(tǒng)市場(chǎng)，如勝利油田已用玻璃鋼管多公里，高壓玻璃鋼管市場(chǎng)看好。發(fā)達(dá)國(guó)家的玻璃鋼用在化工防腐，預(yù)計(jì)我國(guó)將以不低于的年增長(zhǎng)發(fā)展。玻纖的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀玻璃鋼行業(yè)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)五大市場(chǎng) 3.漁船 我國(guó)現(xiàn)有漁船萬(wàn)艘，其中機(jī)動(dòng)漁船萬(wàn)艘，是木船。鋼船易銹蝕，維修費(fèi)高；木船技術(shù)性能差，安全性能差，油耗高，尤

3、其是我國(guó)森林資源短缺；玻璃鋼漁船整體性好、油耗低、少維修、壽命長(zhǎng)，其優(yōu)越性已逐漸為漁民所認(rèn)識(shí)。目前玻璃鋼漁船的保有量（艘）與我海上漁業(yè)大國(guó)極不相稱(chēng)。玻纖的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀玻璃鋼行業(yè)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)五大市場(chǎng)4.陸地車(chē)輛 地球石油資源日趨枯竭，據(jù)稱(chēng)現(xiàn)存資源僅能再開(kāi)采年，因此世界上已開(kāi)發(fā)壓縮天然氣（）或電能、太陽(yáng)能等能源驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)。作燃料可降低噪音，延長(zhǎng)發(fā)動(dòng)機(jī)壽命，尤其是排放的氮硫氧化物遠(yuǎn)低于汽油或柴油驅(qū)動(dòng)的汽車(chē)，對(duì)環(huán)保有利。北京在年已有輛公共汽車(chē)采用，年北京又訂了輛汽車(chē)（每輛車(chē)配升瓶個(gè)），共用瓶近萬(wàn)個(gè)。此外，高速列車(chē)、汽車(chē)所用玻璃鋼件頗多，宜多用玻璃鋼。玻纖的發(fā)展歷程與現(xiàn)狀玻璃鋼行業(yè)重點(diǎn)開(kāi)發(fā)五大市場(chǎng)5.能源

4、 風(fēng)力發(fā)電機(jī)已在推廣中，目前葉片已做到長(zhǎng)66米（直徑約米，發(fā)電功率）。核電站已成功地大量采用玻璃鋼管。開(kāi)發(fā)風(fēng)力資源、太陽(yáng)能及核電配套產(chǎn)品，玻璃鋼行業(yè)將大有可為。玻纖復(fù)合材料的特性耐腐蝕絕緣性好良好的可塑性對(duì)模具要求低加工工藝簡(jiǎn)易生產(chǎn)周期短成本低玻纖增強(qiáng)材料在汽車(chē)中的應(yīng)用背景：由于汽車(chē)工業(yè)對(duì)玻璃纖維及其復(fù)合材料的市場(chǎng)需求量與日俱增，促進(jìn)了玻璃纖維及其復(fù)合材料工業(yè)的發(fā)展。在玻璃纖維方面，各玻璃纖維公司不斷開(kāi)發(fā)出各種適用于汽車(chē)工業(yè)的玻璃纖維新產(chǎn)品。在玻璃纖維復(fù)合材料工業(yè)方面，現(xiàn)在廣泛使用的SMC成型工藝最早就是專(zhuān)為汽車(chē)工業(yè)開(kāi)發(fā)的。近年來(lái)問(wèn)世的一些新工藝和新產(chǎn)品，例如長(zhǎng)纖維增強(qiáng)熱塑性塑料、玻璃纖維增強(qiáng)

5、熱塑性塑料片材(CMT)、可編程粉末預(yù)成型工藝(P4工藝)也都是為汽車(chē)工業(yè)開(kāi)發(fā)的。玻纖增強(qiáng)材料在汽車(chē)中的應(yīng)用名牌汽車(chē)率先應(yīng)用玻璃纖維在世界上享有很高商譽(yù)的名牌汽車(chē)大多已經(jīng)使用玻璃纖維及其復(fù)合材料。在名牌汽車(chē)上使用玻璃纖維及其復(fù)合材料，說(shuō)明它們不是消極的代用，而是汽車(chē)材料的升級(jí)換代。如美國(guó)林肯大陸使用SMC發(fā)動(dòng)機(jī)罩、保險(xiǎn)杠、后部行李箱蓋，玻纖增強(qiáng)PET空調(diào)管、排氣門(mén)；美國(guó)卡迪拉克賽威的玻纖增強(qiáng)PPO后窗下部件；美國(guó)道奇InterpidESX2跑車(chē)的玻纖增強(qiáng)PET車(chē)身板；法國(guó)Envivo的玻璃鋼天然氣瓶；英國(guó)TVRChimaera跑車(chē)選用玻璃鋼作車(chē)身。玻璃鋼保險(xiǎn)杠玻纖增強(qiáng)材料在汽車(chē)中的應(yīng)用輕便客貨

6、兩用車(chē)應(yīng)用玻璃纖維世界最大的兩家汽車(chē)制造商美國(guó)的通用汽車(chē)公司和福特汽車(chē)公司，已在輕便客貨兩用車(chē)(pickup；trucks，國(guó)內(nèi)俗稱(chēng)“皮卡”)和多用途運(yùn)動(dòng)車(chē)(sportutilityvehicles)上應(yīng)用玻璃纖維復(fù)合材料制造的貨廂板。這意味著玻璃纖維復(fù)合材料在美國(guó)汽車(chē)工業(yè)中的應(yīng)用又將獲得一次大的發(fā)展。在美國(guó)，輕便客貨兩用車(chē)和多用途運(yùn)動(dòng)車(chē)的銷(xiāo)量已經(jīng)超過(guò)了轎車(chē)的銷(xiāo)量。據(jù)報(bào)道，北美地區(qū)輕便客貨兩用車(chē)的產(chǎn)量已達(dá)每年450萬(wàn)-500萬(wàn)輛。玻璃纖維復(fù)合材料不斷向這些汽車(chē)中滲透，可能會(huì)對(duì)整個(gè)玻璃纖維復(fù)合材料供應(yīng)鏈的需求量造成很大的沖擊。玻纖增強(qiáng)材料在汽車(chē)中的應(yīng)用玻璃纖維復(fù)合材料貨廂板與鋼貨廂板相比較，它的

7、優(yōu)點(diǎn)是不會(huì)生銹，不會(huì)形成碰痕。除此之外，玻璃纖維復(fù)合材料板的重量較輕，因此可以減輕汽車(chē)的重量，節(jié)約燃油。雖然也可以在鋼板上襯上塑料，但應(yīng)用這種方法水仍能滲漏到塑料層下層，同樣會(huì)使鋼板生銹。玻璃纖維貨廂板的優(yōu)點(diǎn)玻纖增強(qiáng)材料在汽車(chē)中的應(yīng)用玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料目前在西方家發(fā)展很快，其發(fā)展速度超過(guò)熱固性玻璃鋼。據(jù)統(tǒng)計(jì)，目前西歐各國(guó)玻璃纖維增強(qiáng)熱塑塑料的銷(xiāo)量已超過(guò)40萬(wàn)噸/年，其中增強(qiáng)尼龍占59%，增強(qiáng)聚丙烯占16%，增強(qiáng)熱塑性聚酯占14%，增強(qiáng)聚苯乙烯占3%，其他增強(qiáng)熱塑性塑料占4%。玻璃纖維增強(qiáng)熱塑塑料40萬(wàn)噸/年增強(qiáng)尼龍占59%增強(qiáng)聚丙烯占16%增強(qiáng)熱塑性聚酯占14%增強(qiáng)聚苯乙烯占3%其他增強(qiáng)熱

8、塑性塑料占4%種類(lèi)劃分圖表：玻璃纖維在汽車(chē)中的比重玻璃纖維增強(qiáng)熱塑性塑料在汽車(chē)各個(gè)部位的使用比例如下：發(fā)動(dòng)機(jī)罩下部件56%，車(chē)身部件20%，車(chē)身內(nèi)部件14%，電氣/電子零部件8%，其他2%。發(fā)動(dòng)機(jī)罩下部件56%車(chē)身部件20%玻璃纖維在汽車(chē)中的比重車(chē)身內(nèi)部件14%電氣/電子零部件8%玻纖材料在汽車(chē)上的應(yīng)用GFRP是目前汽車(chē)上應(yīng)用最多的樹(shù)脂基復(fù)合材料。它主要用于發(fā)動(dòng)機(jī)、發(fā)動(dòng)機(jī)周邊部件及車(chē)身，常用的有聚苯乙烯玻璃鋼、尼龍66玻璃鋼、聚醋樹(shù)脂玻璃鋼等。玻璃鋼大量用于發(fā)動(dòng)機(jī)及其周邊部件始于20世紀(jì)90年代。1990年，美國(guó)通用汽車(chē)公司首先用其代替金屬制造轎車(chē)發(fā)動(dòng)機(jī)氣門(mén)罩、殼，隨后進(jìn)氣歧管、油底殼、空濾器

9、殼、齒輪室蓋、導(dǎo)風(fēng)罩、進(jìn)氣管護(hù)板、風(fēng)扇導(dǎo)風(fēng)圈、加熱、器蓋板、水箱部件、發(fā)動(dòng)機(jī)隔音板等零件都有不同程度的應(yīng)用。其中最引人注目的是GFRP在進(jìn)氣歧管上的應(yīng)用，用GFRP制造的進(jìn)氣歧管不僅內(nèi)腔質(zhì)量上乘，而且對(duì)汽車(chē)達(dá)到歐標(biāo)準(zhǔn)發(fā)揮了重要作用，目前這種進(jìn)氣歧管已得到廣泛應(yīng)用。玻璃纖維增強(qiáng)塑料（GFRP）在汽車(chē)上的應(yīng)用玻纖材料在汽車(chē)上的應(yīng)用碳纖維增強(qiáng)塑料（CFRP）在汽車(chē)上的應(yīng)用CFRP是汽車(chē)輕量化最理想的材料。用CFRP取代鋼材制造車(chē)身和底盤(pán)構(gòu)件，可減輕質(zhì)量68%，油耗下降40。CFRP在汽車(chē)上應(yīng)用比較成功的一個(gè)實(shí)例是美國(guó)摩里遜公司生產(chǎn)的CFRP汽車(chē)傳動(dòng)軸，該傳動(dòng)軸應(yīng)用于通用汽車(chē)公司載重汽車(chē)上。采用CFR

10、P后，可以使原來(lái)通過(guò)中間軸承連接的兩根金屬傳動(dòng)軸用一根CFRP傳動(dòng)軸取代。與鋼材相比，不僅可減輕60%質(zhì)量，而且具有很好的耐疲勞性和耐久性。美國(guó)福特公司進(jìn)行了大量的CFRP應(yīng)用試驗(yàn)，所有研究結(jié)果均表明CFRP具有作為汽車(chē)材料的優(yōu)良特性。例如，用CFRP制造的板簧零件強(qiáng)度高、模量大、熱膨脹系數(shù)小，減磨性好，質(zhì)量只有14kg,比現(xiàn)有材質(zhì)減輕76%。但由于成本太高，CFRP零件尚未實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)。專(zhuān)家推測(cè)，只有當(dāng)碳纖維降到6.611美元/kg時(shí)，才有可能在汽車(chē)工業(yè)中推廣應(yīng)用碳纖維復(fù)合材料。一旦解決了成本問(wèn)題，將有大量的CFRP用于汽車(chē)工業(yè)中，應(yīng)用部件將包括發(fā)動(dòng)機(jī)系統(tǒng)中的推桿、連桿、搖桿、水泵葉輪，傳動(dòng)

11、系統(tǒng)中的傳動(dòng)軸、離合器片、加速裝置及其罩等；底盤(pán)系統(tǒng)中的懸置件、彈簧片、框架、散熱器等，車(chē)體上的車(chē)頂內(nèi)外襯、地板、側(cè)門(mén)等。玻纖材料在汽車(chē)上的應(yīng)用芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料在汽車(chē)上的應(yīng)用芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料由于比強(qiáng)度、比模量較高，被廣泛用于航空航天、艦船領(lǐng)域，在汽車(chē)制造業(yè)也有廣闊的應(yīng)用前景，但因?yàn)閮r(jià)格太高，目前在汽車(chē)上應(yīng)用很少。芳綸纖維主要用于汽車(chē)上、的輪胎簾子線(xiàn)、高壓軟管、摩擦材料、高壓氣瓶等。芳綸纖維作為高性能防護(hù)材料還可用作汽車(chē)防彈裝甲，例如汽車(chē)門(mén)及汽車(chē)外殼的防彈內(nèi)襯。由香港理工大學(xué)與香港企業(yè)攜手自主研發(fā)的環(huán)保電動(dòng)車(chē)“MyCar”在香港理工大學(xué)校園內(nèi)舉行香港站的新車(chē)發(fā)布會(huì)，宣布在香港正式發(fā)售。該

12、車(chē)車(chē)身運(yùn)用玻璃纖維與塑料來(lái)補(bǔ)強(qiáng)了車(chē)體的鋼管結(jié)構(gòu)，以達(dá)到減輕重量的作用，如圖1所示。圖1 MyCar玻璃纖維復(fù)合材料車(chē)身 玻纖材料在汽車(chē)上的應(yīng)用近日，美國(guó)新技術(shù)輪胎公司宣布成功試用其研制的無(wú)空氣輪胎。這種不充氣的輪胎在俄亥俄州的一家工業(yè)實(shí)驗(yàn)室內(nèi)接受試驗(yàn)，在轎車(chē)荷載下以公路行駛速度進(jìn)行了10小時(shí)的成功運(yùn)行。此輪胎使用常規(guī)的輪胎安裝機(jī)安裝在標(biāo)準(zhǔn)的輪緣上。輪胎不充氣，由其內(nèi)部的玻璃纖維復(fù)合材料肋條支承荷載。復(fù)合材料肋條和輪胎結(jié)構(gòu)已在世界范圍內(nèi)申請(qǐng)了專(zhuān)利。這種輪胎的優(yōu)點(diǎn)之一是節(jié)省燃料，可節(jié)省2%或更多。玻纖材料在汽車(chē)上的應(yīng)用玻纖材料在汽車(chē)上的應(yīng)用展望1、中國(guó)汽車(chē)工業(yè)的迅速發(fā)展，給汽車(chē)玻璃鋼制品帶來(lái)了市場(chǎng)

13、應(yīng)用的潛在商機(jī)。 1）、中國(guó)經(jīng)濟(jì)的快速增長(zhǎng)，持續(xù)推動(dòng)中國(guó)汽車(chē)市場(chǎng)的成長(zhǎng)與成熟，拉動(dòng)了中國(guó)汽車(chē)整車(chē)與零部件產(chǎn)業(yè)的發(fā)展； 2）、全球經(jīng)濟(jì)一體化的推進(jìn)，全球制造業(yè)向中國(guó)的遷移，對(duì)國(guó)際汽車(chē)產(chǎn)業(yè)現(xiàn)有格局造成巨大沖擊，中國(guó)企業(yè)的經(jīng)營(yíng)空間擴(kuò)大； 3）、全球能源供應(yīng)緊張、油價(jià)居高不下，使輕質(zhì)高強(qiáng)、有利于減輕汽車(chē)自重、降低油耗的車(chē)身替代材料玻璃鋼，更加受到整車(chē)廠的重視。 4）、90年代歐洲、美國(guó)每輛汽車(chē)上應(yīng)用的玻璃鋼/復(fù)合材料平均達(dá)到6080kg；而目前國(guó)內(nèi)每輛汽車(chē)上的應(yīng)用平均還不到10kg。 5）、當(dāng)今汽車(chē)發(fā)展的一個(gè)顯著特點(diǎn)是多樣化，更新快。新的電子技術(shù)、計(jì)算機(jī)控制技術(shù)、新工藝技術(shù)等不斷進(jìn)入汽車(chē)行業(yè)，同時(shí)人們個(gè)性化需求日益強(qiáng)烈，致使汽車(chē)的更新速度越來(lái)越快。實(shí)現(xiàn)汽車(chē)輕量化，降低燃油消耗，增加載重量，提高運(yùn)輸效率，對(duì)于汽車(chē)工業(yè)的發(fā)展是至關(guān)重要的。 6）我國(guó)石油化工迅猛發(fā)展和加快汽車(chē)材料國(guó)產(chǎn)化進(jìn)程的帶動(dòng)下，玻璃鋼/復(fù)合材料在汽車(chē)上應(yīng)用的范圍將擴(kuò)大、用量將增加。 玻纖材料在汽車(chē)上的應(yīng)用展望2、重點(diǎn)發(fā)展方向?yàn)椋?降低成本，擴(kuò)大應(yīng)用領(lǐng)域 制約汽車(chē)車(chē)身新材料應(yīng)用的重要因素是價(jià)格。只有大幅度降低這些新材料的制造成本，才可能使諸多新材 料容易被主機(jī)廠所接受并進(jìn)入批量生產(chǎn)。 我國(guó)汽車(chē)用復(fù)合材料尤其在功能件、結(jié)構(gòu)件的品種方面有待進(jìn)一步開(kāi)發(fā)。 向著模塊化