华昌聚合物:SMC树脂在汽车轻量化的应用

概述

SMC(Sheet Molding Compound)是指经过树脂浸渍短切纤维或毡等增强材料,内含固化剂、脱模剂、填料、低收缩剂、增稠剂等赋予此混合物不同性能的片状模塑料,可用于模压成型工艺,在高温、高压下交联、固化形成三维网状结构。

汽车零部件加工具有快速成型的特点,SMC片材经过模压工艺高温、高压成型,制品具有成型速度快、力学性能高、收缩率低、表面光滑、加工方便等特点,完美契合了汽车领域的需求。二十一世纪后,随着高性能树脂开发成功,SMC复材制品在汽车上的应用越来越广泛。

树脂是SMC片材的重要组成部分,与增强材料构成SMC片材的主体,决定了材料的基本性能,其主要作用如下:

1.  连接作用。树脂未固化前将分散的各组分充分浸润,固化后形成一个统一整体,提供力学性能。

2. 支撑作用。树脂本身具备一定的机械性能强度,在模压制件受力过程中承受一部分载荷。

3. 传递均衡作用。因树脂为各相同性材料,模压制件受力过程中,树脂基体能够将力均匀扩散出去,增强材料为各相异性材料,在模压制件中呈不规则分散排列,并非连续型,需要树脂将某处增强纤维承受的力传递给另外一处,从而起到均衡作用。

4. 保护作用。复合材料增强相轴向强度较高,易折断,吸湿性强,界面处受潮或者腐蚀时,力学性能大幅下降。模压制件表面形成富树脂层,有效保护纤维免受外界环境的破坏。

1.SMC片材在汽车上的应用

SMC片材在汽车上的应用分为通用型、结构件、功能型三大类,不同类的SMC片材所应用领域不同,其组分配比有较大差别,所表现出来的性能也不相同。

通用型SMC片材主要替代原有的装饰件以及非承力结构,利用玻璃钢轻质高强、可设计、易成型的特点,替代钢材等金属材料,减轻零部件的重量。如内装饰板、仪表盘、车灯、车门内把手、转向杆、引擎盖、顶盖、后备箱周边、地板等。

结构型SMC片材为汽车提供结构件所需的强度、刚度等力学性能,为高强SMC,树脂基体采用高性能乙烯基酯树脂或环氧树脂,主要用于车身、框架,如车身、底盘、保险杠、车门、车篷顶盖、阻流板、翼子板、座椅骨架等,对SMC片材提出了更高的机械性能需求,碳纤维/环氧SMC在此领域具有显著优势。

功能型SMC是针对特殊性能需求的材料,如耐温、防腐蚀、高韧性等,主要由树脂基体提供,如发动机罩、齿轮箱壳体、齿轮箱罩、导风罩、水箱、风扇盖板、排水管接口、天然气气瓶等需要耐高温、耐湿热、耐腐蚀要求,保险杠需要高韧性,功能型SMC很好的满足了相应的性能需求。

2.华昌SMC树脂介绍

SMC片材因其快速成型的特点,需要SMC树脂具有高活性、快速增稠、良好的浸润性、高力学性能等特点。

华昌SMC树脂分为两大类,一类为MFE系列环氧乙烯基酯树脂,另一类为MERICAN系列不饱和聚酯树脂,华昌SMC树脂牌号及适用领域如表1。

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华昌SMC树脂性能如表2。

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3.常用SMC配方应用

本文介绍常用的三种SMC配方:通用型、增韧型、结构型,此三种配方分别适用于不同汽车零部件。

通用型SMC配方及测试指标如表3所示,适用于装饰件及非承力结构,对于特殊需求的应用领域需要做相应配方调整,此类型零部件对力学性能及耐腐蚀要求较低,MERICAN 962不饱和聚酯树脂即可满足要求,配方中填料除降低成本作用外,可改善制件表面平整度。

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增韧SMC具有较高的冲击韧性,MFE 751环氧乙烯基酯树脂中采用橡胶弹性体增韧,能够有效吸收能量,提高材料受力破坏的能力,橡胶弹性体带有双键基团,一方面可参与树脂的交联固化,另一方面与树脂具有良好的相容性,是技术上的一大突破,SMC配方见表4。

结构型SMC配方可提供较高的力学性能,树脂采用高强乙烯基酯树脂或环氧树脂,MFE 752乙烯基酯树脂含水率低,浸润性、增稠性均较好,能够加入树脂重量300-400%的玻璃纤维,是结构型SMC配方的首选,推荐配方见表5。

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华昌聚合物

专注高品质树脂64年

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作者:小七

排版:青

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