新型LFT-D/GWT材料及成型工艺
——阶段调研报告
一、LFT概要
1、LFT定义
LFT是一个广义的塑料专用词汇，在汽车复合材料工业中有一个非正式但却约定俗成的定义，即指长度超过10mm的增强纤维和热塑性聚合物进行混合并生产而成的制品。
LFT主要构成形式示意图
1）长纤维的几种定义
纤维的直径纤维的长度（5～25mm）纤维的长径比
＜0.5mm ＞10mm L/Ф＞100
2）玻纤长度对LFT机械性能的影响
3）LFT与短纤维增强热塑性复合材料相比的优点
●纤维长度较长，明显提高制品的力学性能；
●比刚度和比强度高，抗冲击性能好，特别适合汽车部件的应用；
●耐蠕变性能提高，尺寸稳定性好，部件成型精度高；
●耐疲劳性能优良；
●在高温和潮湿环境中的稳定性更好；
●成型过程中纤维可以在成型模具中相对移动，纤维损伤小。
2、LFT在欧美及中国汽车市场的应用
汽车保险杠材料据统计，汽车行业的LFT消耗量约占世界LFT行业总消耗量的80%，而在汽车行业中，欧美LFT 消耗量大约占95%，其中欧洲占80%，美国占15%，如图所示，LFT在欧洲乘用车上的应用部位。
LFT在欧洲的总消耗量以及在各种汽车零部件中的应用比例
LFT材料在中国的研发，始于20世纪80年代未、90年代初，应该说和欧美相比在时间上相差不多，但是产业化进程和应用开发相对滞后。目前，中国己形成具有自主知识产权的GMT、LFT-G 和LFT-D产品，并形成了一定的生产能力，但在产品质量和品种门类上与世界先进水平还有相当大的距离。在己知的国产汽车中，LFT零件原材料90%以上都从欧美、韩国引进，而且其应用主要集中在从欧美、韩国引进的车型中。
3、LFT巨大的市场前景
可以说，LFT是汽车复合材料工业中的希望之星。美国Principia咨询公司的市场报告显示（见表），2004年全球LFT市场需求量约为1.08亿kg(2.39亿磅)，销售额为4.5亿美元。LFT完全可以替代汽车业、工业以及园林草坪业中的压铸件、钢质冲压金属件以及短玻纤增强热塑性复合材料件，但是目前汽车行业仍然是LFT主要的应用领域。汽车中应用LFT的零部件主要包括：前端模块框架、车身底护板、仪表台骨架、蓄电池托架、备胎仓、外罩、抗冲构件及其他。总体上看，2004～2009年LFT 的市场预计增长率平均可达18%，其中亚洲的增长率最为强劲，约为25%；西欧和北美洲的增长率预计分别可达17%和12%，表2004～2009年LFT产量和增长率：
另据专家统计，目前在全世界LFT的销售总额中，GMT约占52%，LFT-G约占32%，而LFT-D 仅占16%。随着新材料、新工艺、新技术的不断普及和推广，专家预测除GMT以外，LFT的销售量每年将增长30%，其中LFT-D的增长速度会更快。
2006年，中国的汽车产销已突破700万辆，超过德国成为世界第三大汽车生产国。从汽车行业的LFT消耗量约占世界LFT行业总消耗量的80%这一统计数字来看，中国LFT材料大有市场。
二、LFT材料分类及工艺特点
目前市面上常见的LFT材料可分为三类：
——GMT（Glass Mat-Reinforce Thermoplastic）
——LFT-G（Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules）
——LFT-D（Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Direct）
以上三者皆属于LFT范畴，具有低密度、高比强度、高比模量和抗冲击性强等特性。
1、GMT（Glass-Mat Reinforce Thermoplastic）工艺特点
GMT片材是指以连续玻璃纤维毡或短切玻纤毡和热塑性树脂（大多是PP树脂）复合而成的一种片状模塑料，通常是两层玻璃纤维毡复合三层热塑性树脂薄膜层，采用不同类型的玻璃纤维毡和不同品种的热塑性树脂做基体，就可以得到多种多样的GMT材料。
GMT复合材料制品的生产需要两个成熟的加工技术：片材（预浸渍）的成型和制品的压塑成型。1）GMT工艺流程及生产现场
工艺流程：片材裁剪——坯材堆垛上料——坯料预热——热坯料上模——模压成型——冷却定型——后处理——质量检验——装箱——入库
生产现场
2）GMT产品
具有很多优异的性能，如耐化学性好，强度/重量比大，在高、低温环境中的抗冲击性能优良等。GMT的最大单项用途是汽车前端模块框架，其次为座椅骨架、吸能内保险杠等。
RANGER公司新开发的用GMT生产的2005 蓝旗亚 Y-Epsilon车门中间板骨架
2、LFT-G（Long-Fiber Reinforce Thermoplastic Granules）工艺特点
LFT-G是短玻纤热塑性颗粒材料（FRTP）技术创新的成果。早期的FRTP粒料长度虽然可达5～6mm，但经过混炼、切粒、塑化、注塑等工艺流程后，在制品中纤维的最终长度往往小于1mm，仅能作为填充剂增加制品的刚性，而对拉伸强度、抗冲击性能的提高十分有限。因此，在当时FRTP并非主流的复合材料。
1）LFT-G工艺
LFT-G制品生产的工艺与GMT相似，也需要两个成熟的工艺，即长颗粒的成型和制品的注塑成型或压塑成型。
LFT-G粒料
LFT-G粒料的直径大约为3mm，长度有12mm和25mm两种，其中12mm左右长度的粒料主要用于注塑成型，而25mm左右长度的粒料主要用于压塑成型。在LFT-G粒料注塑成型过程中，尽管注塑成型机经过很多改良，但限于注塑工艺原因，在最后的制成品中纤维只能达到3.2～6.4mm。
虽然这个长度比FRTP注塑成型的纤维长，产品的抗冲击性能也明显提高，但是比LFT-D注塑或者压塑成型的纤维要短，强度和抗冲击性也比LFT-D差。
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