复合材料重要性凸显

制造复合材料,亦即以塑料与另一种物质结合,随时可得到一加一大于二的结果。复合材料尤其适合需要"减重"的工业,例如航天界,正进行试飞的波音787梦幻客机,其基本结构便用上50%碳纤维增强塑料(CFRP)。近年,在建筑及汽车工业,复合材料的应用尤其普遍,带来轻量化及其他好处。

玻纤增强混凝土模板建材发展新里程

沙特基础工业公司(SABIC)的业务部门——沙伯基础创新塑料(SABIC’sInnovativePlastics)在2011年墨西哥塑料橡胶展(PlastimagenMexico)宣布了一项**行业突破,使用公司高性能LNPVerton长玻纤增强的复合材料制造出了新型可重复使用的一件式混凝土模板。

复合材料混凝土模板是建筑领域一个巨大进步这种新型耐腐蚀复合材料模板由SABIC和一家**的墨西哥建筑供应商MeccanodeMexico共同开发,用于替代沉重的传统多件式钢模板,可**多减轻40%的重量,使生产周期从三小时减少到几分钟,并有助于降低整体建筑成本。该产品可谓建筑材料领域的一个里程碑式突破。

MeccanodeMexico首席创新和开发官SalvadorJalifeLozano表示:"SABIC提供的材料技术、技术专长和本土服务促使我们能够成功地为客户开发并量产这款突破性的产品。凭借LNPVerton复合材料,我们的新型混凝土模板可以为承包商带来诸多好处,包括极大地节省时间、更容易搬运,以及重复使用所需的耐久性。这些模板有望改变混凝土板材在工地上成型的方式,有助于简化施工过程,为Meccano及其客户提供竞争优势。"该模板提供多种大小和配置:平均高度为1100毫米(3.7英尺),宽度有200毫米(0.8英尺)、300毫米(1英尺)和600毫米(2英尺)三种规格。一栋典型的联排式住宅一般需要500块板材。

"使用我们的LNPVerton复合材料替换金属模板在建筑领域是一个巨大进步,因为它满足了这一行业的首要需求,即更好的材料、更快的速度、更低的成本和更简单的使用。"沙伯基础创新塑料美洲区总经理JamesLeGacy说道。

SABIC的LNPVerton结构复合材料有长玻纤增强,相比金属可更加缩减系统成本、生产周期和重量,同时又能提供高要求混凝土工程所需的出色机械性能,包括尺寸稳定性、强度和防潮性。

传统金属模板的制造需要组装30多种不同的部件,且**多要花费三个小时。与之相反,Meccano的一件式模板无需部件组装,就可在数分钟内准备好,提高了产量,有助于承包商更高效地建造房屋,降低整体成本。这一优势对建造政府资助的房屋或其他注重成本考虑的项目来说尤其重要。

此外,LNPVerton复合材料相比金属具有更轻的质量(比铝轻20%,比碳钢轻40%),模板可更加方便地运输、移动到现场,而无需专门的设备或起重机。

玻纤增强聚氨酯节能窗

有关建筑方面的突破,尚有拜耳材料科技(BayerMaterialScience)与江苏源盛复合材料技术股份有限公司的玻璃纤维增强聚氨酯(GRPU)节能玻璃窗,整个窗框用聚氨酯制作,是国内首创。

GRPU玻璃窗既轻又保温GRPU节能玻璃窗使用的拉挤窗框型材是以玻璃纤维为增强材料,以拜耳的独特聚氨酯树脂为基体,通过**的注射浸胶拉挤工艺生产出的窗框型材,导热系数低,只有铝合金的1/700,是优良的绝热材料,尤其是在温差大、寒冷或较炎热地区有明显的隔热保温节能效果。

GRPU线性热膨胀系数与墙体的线性热膨胀系数相近,因此,在温度变化时,GRPU窗体不会与墙体产生缝隙,具有很好的密封性能;而且GRPU拉挤窗框质量轻且强韧,其拉伸强度、弯曲强度是铝合金的2-3倍,是PVC的10倍以上;其弯曲模量是常规玻璃钢的2-4倍,因此不需要加钢衬补强,减少了组装工序,并使其具有先天优越的隔热性能。

除了出色的强度和较高的节能效果之外,GRPU窗户也很环保,其拉挤窗框工艺采用拜耳的一种特殊聚氨酯树脂,其中不含挥发性有机物。与同类的铝制设计相比,生产GRPU窗框所使用的每磅原材料能够节约近一半的能源,堪称极具可持续特点的典范。

发展轻量但坚固的物料一直是拜耳的追求目标。除了早已存在的喷涂技术,拜耳的树脂转注成型、拉挤成型和包缠纤维,成功缩短生产复合材料的工序时间,协助促进汽车生产商的竞争力。拜耳透露,目前一款量产型convertible汽车正是使用该公司的物料制造引擎室外壳。使用这种类似Multitec短纤维,比起使用金属引擎室外壳轻20%。

硬质结构泡沫助汽车瘦身

全新荣威E50纯电动车亮相上海国际工业博览会上汽展台,该款电动车展示了来自赢创工业集团优异的轻量化设计解决方案。

这款新能源汽车由锂电子电池驱动。荣威E50采用了来自赢创的多种轻量化材料,有助于大大减少能源消耗和二氧化碳排放,当中包括用于引擎盖的增强复合材料Rohacell。

"我们非常自豪能为上汽的**纯电动汽车提供赢创轻量环保的**塑料解决方案。"赢创大中华区轻量化设计项目负责人徐航说道。

荣威E50的引擎盖采用由赢创开发的Rohacell硬质结构泡沫材料。该材料用作夹层结构的芯材。相比金属引擎盖,夹层结构复合材料减重效率高达70%。

得益于Rohacell硬质结构泡沫优异的耐热性与机械强度,可以通过在130℃以上的温度进行固化从而缩短固化周期,降低生产成本。由于低密度下仍具有很高的机械强度,即使很薄的Rohacell泡沫夹层结构,也可以打造出轻质、高强的车身部件。

陶性复合膜抵御超高温

除了为中国汽车业提供轻量化解决方案,赢创工业集团又与英国**车厂Lotus合作,制造出全球首架轻于1000公斤的电动跑车。

这辆"Elise-E"仅重950公斤据报道,这辆"Elise-E"仅重950公斤,拥有150kW动力,由0-100公里/小时加速只需要4.4秒。"这辆跑车证明我们的物料能够替汽车业界达到怎样的成就。"赢创汽车工业部主管KlausHedrich说。

首先,"Elise-E"的动力来自赢创独有的Cerio电池技术,这技术的重心是Separion分隔板。凭着板上的一种纳米物质,赢创成功以低温把陶料与一种无纺布聚合物烧结在一起,制造出可抵御高达700℃高温的Separion。这种新型灵活陶性复合膜不论在耐用度、性能、安全性及重量均非常优越。

"Elise-E"的车身亦大量使用之前介绍过的Rohacell,使用夹层架构能把车架重量大减。赢创指比起传统金属车架,使用Rohacell可把重量大减60-70%。

此外,赢创为了支持复合材料部件批量生产的要求,基于Vestamin固化剂的环氧树脂体系,可以用于树脂灌注生产工艺。成型周期进一步缩短从而能够适应批量化生产的要求,表面顺滑度更可达**水平。

碳纤增强塑料量产技术有关塑料在汽车应用方面的突破,还包括帝人集团的CFRP生产技术,能把生产部件周期缩短到一分中之内,适合量产汽车之用。这一突破更为该集团在去年赢得Frost&Sullivan全球汽车碳复合材料创新奖。

E50的引擎盖采用了由赢创开发的Rohacell硬质结构泡沫材料,重量减轻70%利用碳纤维制造车架,需要很长时间进行成型,故并不适合用于生产量产车。帝人发展出碳纤维增强热塑性塑料(CFRTP),并研发出独特的焊接技术,可以把CFRTP与钢等不同材料结合,加上CFRTP成型自由度高,为汽车轻量化提供更大的发展空间。

帝人曾以CFRTP制造出仅重47公斤的电动车慨念车架,在去年12月更与通用汽车签约,合作研究把CFRTP应用于量产车之上。可以预计,在不久的将来便会出现供大众使用的CFRTP汽车。