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汽车SMC：老话新说――新的加强资料

块状模塑胶的振兴，突显了新的提高材料、新的填充料、新的环氧树脂常规和新的机会。

传统式SMC秘方的一个关键转变是，它已不由短切夹层玻璃纤维所界定。配混商和成形商们已经探寻采用碳纤维乃至石灰岩纤维，及其已经从短纤维配方位可选择性地应用持续纤维提高材料的方位发展趋势。这种持续纤维提高材料不但包含单边粗纱，还包含两轴和三轴纺织物及其无皱褶纺织物，认为构件产生更大的刚度、抗压强度和耐冲击特性，另外还务必比规范的SMC轻许多。做为附加的优点，很多状况下，构件壁厚还可以做得更薄。

持续纤维SMC一般可与基本的不持续/短切纤维提高SMC组成应用，它是一项被弗劳恩霍夫生产技术研究所(通称“F-ICT”，坐落于法国Pfinnztal)的科学研究工作人员称作“量身定做定制的SMC”的技术性，其优势是，短纤维SMC可以添充肋巴骨，而持续纤维提高材料则趋向桥接别的繁杂的设计方案特点。但持续纤维的出現，却促使物理性能更贴近于真实的预浸料，并可以以较低的成本费保证这一点，另外不用项目投资专用型的生产设备，且不危害SMC的构件集成化优点或是成形繁杂的2.5D几何图形样子(比一般预浸料成形的样子更繁杂)的工作能力。持续纤维SMC构件的一个事例是用在通用汽车公司雪弗兰Spark纯电动车(EV)上的电池盒，这一运用综合性了持续的和不持续提高材料的SMC构件，是由美国轿车科学研究联合会(通称“USCAR”，坐落于美国得克萨斯州Southfield)出示的构造车体底端件。

伴随着碳纤维价钱的降低及其大量的经销商出示大丝束(50K和25K，关键用在轿车和工业生产行业)碳纤维，对碳纤维SMC的兴趣爱好日益增加。开创型出2003 道奇Viper车系(产于那时候的戴姆勒菲亚特，如今归属于FCA US LLC)的构造保险杠支撑点件至今，碳纤维提高SMC已完成商业化的。

由Meridian汽车系统有限责任公司(美国得克萨斯州莱纳帕克森，如今该企业已不会有)采用50%短切碳纤维和一种甲基丙烯酸酯酯环氧树脂成形的一对支撑架，融合了之前的15～20个金属材料部件，对比冲压模具钢构件，缓解了18kg的净重。并且，听说早在二十世纪90年代前期，碳纤维纺织物提高的SMC就已被用以欧州的电力机车遮盖件上。

今日，很多配混商和成形商与出示由各种各样碳纤维方式提高的SMC材料，但配对这种材料却遭遇一些挑戰。最先，要寻找合适甲基丙烯酸酯酯和甲基丙烯酸酯酯化合物常规材料侵润的碳纤维，而不是合适典型性的环氧树脂胶或聚氨酯材料侵润的碳纤维，以保证常规材料与提高材料中间的优良粘合性。这产品的欠缺，促进了美国优秀复合型材料生产制造自主创新研究所(通称“IACMI”，坐落于美国田纳西州诺克斯希尔)资金投入一个新的新项目，小编澳波(Zoltek)企业(日本国东丽集团的一家子企业，坐落于美国密歇根州德州奥斯汀)、Michelman企业(美国直播盒子辛辛那提)和亚什兰都参加来到该新项目当中。

第二个挑戰是在SMC典型性的厚浆系统软件中，让纤维获得非常好的侵润。“碳纤维在SMC生产加工中的侵润是十分艰难的，非常是采用大丝束的碳纤维。”弗劳恩霍夫复合型材料科学研究新项目管理中心(通称“FPC”，澳大利亚维多利亚州纽约)的科学研究技术工程师Daniel Park表述说，“因而，大家在找寻可以分离纤维束的方式，便于于侵润并提升物理性能。采用大丝束碳纤维提高的SMC，尽管刚度提升了，但抗压强度一般仅仅相近的夹层玻璃纤维提高SMC的一半。与夹层玻璃纤维300 MPa之上的抗拉强度对比，当碳纤维仅有100～150 MPa的抗拉强度时，不好说它是成本费有效的碳纤维。大家已在大家的立即SMC(D-SMC)加工工艺中，根据添加一种纤维进行系统软件来使纤维束从50K降至3K，进而解决了这一难题。这为大家产生了更便于侵润的纤维束和更匀称的材料，抗压强度呈指数值提升。这就是为何夹层玻璃纤维合股纱(由很少的夹层玻璃纤维棉纱做成的捻纱)在SMC运用中主要表现出了更快、更完全的侵润，但这种在碳纤维中都还没出現。”

“碳纤维SMC是大家为构造和半构造运用而挑选的材料，针对这种运用，之前大家很有可能会采用预浸料。”麦格纳外饰企业(美国得克萨斯州特洛伊)轻量复合型材料全世界产品总监Andrew Swikoski表述说。该企业现阶段有着二种碳纤维的商品，都采用了改性材料的甲基丙烯酸酯酯环氧树脂常规，一种是EPICBLEND CFS-Z 短切纤维级別，一种是持续纤维提高的EPICBLEND CFS-Z 0°/90°NCF纺织物级別，它可与短切级別的材料(对构件开展部分加固)一起被用以规定较高物理性能的构件上。

“大家生产制造短切碳纤维‘预浸料’种类的材料的方式，代表着大家完成了不错的纤维侵润、夯实和土体。”Swikoski说，“与别的方式对比，大家激光切割、分散化和储放纤维的方式各有不同。大家可以用自动切割机激光切割更细的纤维，在SMC生产流水线更改纤维长短和纤维遍布，这有利于定项和流动性。”一般，直徑越小的纤维束越便于侵润，越便于在常规环氧树脂中分离出来和流动性。“大家的纤维遍布是十分任意的，不象别的纤维那般呈带条状，这为大家产生了非常大的成本费优点，并且还容许大家降低构件的厚度，并可以以更大的一致性流动性更长。”

Swikoski强调，短切纤维SMC不可以生产制造出A级表层。“它一直被用以边梁。它能够 纹路化，但早已有着了一个十分‘技术性’的外型，这使它变成模块罩、汽车车门或升举门的边梁等B级表层运用的理想化之选。”他还表明，麦格纳能够 在全碳纤维和碳纤维与夹层玻璃纤维的化合物中间往返转换。“大家已经寻找最少的净重和超薄的厚度，现阶段大家可以减少到1.2～毫米，它是在钢上的范畴，但大家出示了一种具有构件融合工作能力的可流动性的材料，而它是金属材料五金冲压件所不可以出示的。”

配混商A. Schulman有限责任公司(美国直播盒子费尔劳恩)有几种新的碳纤维SMC生产制造方式。其分公司Quantum复合型材料有限责任公司(美国得克萨斯州贝城)自80年代起就已开发设计出短切碳纤维SMC并完成了商业化的，最初是采用环氧树脂胶常规，之后采用甲基丙烯酸酯酯环氧树脂常规。从二零零六年刚开始，Quantum复合型材料有限责任公司与卡拉威高尔夫球企业(美国佛罗里达州卡尔斯巴德)进行了密不可分协作，自此没多久，与法拉利汽车集团一起，采用改性材料甲基丙烯酸酯酯环氧树脂常规去开发设计一种短切碳纤维SMC材料，这就是说白了的“煅造的复合型材料(Forged Composites)”。接着，卡拉威高尔夫球企业将煅造的复合型材料(Forged Composites)用以其Diablo Octane开球木，法拉利将该材料用以其几种概念跑车及其Sesto Elemento、Aventador J、Veneno和Huracan 超跑的各种各样构件上。“近期，卡拉威规定一种相近的商品用以其Big Bertha Fusion开球木，它更薄更强。” A. Schulman有限责任公司复合型材料市场开拓主管 Douglas Gries追忆道，“大家可以保证这一点的唯一方式是采用持续纤维系统软件。幸运的是，大家早已采用手工编织碳纤维纺织物进行了一些科学研究工作中，因而大家开发设计出了一种新的材料来考虑卡拉威的构造和外型规定。如今大家将这类材料展现给汽车企业，她们也十分很感兴趣。”

A. Schulman有限责任公司将此商品称之为“Forged Preg”，它于CAMX 2016展览会被发布，已经拓展来到3个级別，每一种都采用了专利权的甲基丙烯酸酯酯环氧树脂混合器：8575采用了一种3K丝束的三轴纺织物，8585采用了一种12K 丝束的两轴纺织物， 8595采用了60K丝束的单边纺织物。

夹层玻璃纤维技术性也在发展。重庆市国际性复合型材料有限责任公司(通称“CPIC”，中国重庆)宣称，其生产量在全球排名第三。听说，该企业有着几类合适SMC的商品级別，在其中最趣味且与众不同的商品是一种平扁纤维，它更便于完成各向异性的分散化，显著降低了厚壁构件的涨缩形变。这类平扁的夹层玻璃纤维束的别的特性，等同于传统式的环形无碱夹层玻璃纤维。该企业还出示导电浆料系统软件和相对介电常数比传统式无碱夹层玻璃纤维低的一种 HL级別。近期，CPIC完成了其 HT和TM 级別的商业化的，他们出示了高些的模量。听说TM级別是现阶段销售市场中有着最大拉申模量的无碱夹层玻璃纤维，依照ASTM D 2343测试标准对1700M、2400 tex粗纱开展的拉申测试表明，预浸纤维束的拉申模量为88～92 GPa。HT级別听说有着高些的拉申模量，做到92～96 GPa，标值大概处于无碱夹层玻璃纤维和高韧性夹层玻璃纤维标值的正中间部位，但成本费却小于高韧性夹层玻璃纤维。

碳纤维SMC的纤维侵润。在SMC典型性的厚浆系统软件中完全侵润纤维是一项挑戰，处理这一难题的一种方式是分离纤维束以协助侵润并改进物理性能，尤其是在汽车制造业运用的大丝束碳纤维。弗劳恩霍夫复合型材料研究所在其立即SMC加工工艺中，采用一种纤维分散系统将纤维束从50K降至3K。据了解，这种更小的丝束更便于侵润，能够 产生更匀称的材料，进而巨大地提升了抗压强度。下图所显示为规范的短切碳纤维，左图所显示为最先获得分散化的规范的短切碳纤维(照片来源于弗劳恩霍夫复合型材料研究所)

纤维在碳纤维SMC中的遍布。麦格纳外饰市场部为其本身运用而采用改性材料甲基丙烯酸酯酯环氧树脂开发设计了碳纤维SMC秘方，一种名叫“EPICBLEND CFS-Z”的短切纤维级別出示了更强的侵润、夯实和土体，一种与众不同的生产工艺流程完成了各种各样的纤维遍布。图上(左)为光洁表层，(右)为二种种类的纹路表层(照片来源于麦格纳外饰市场部)

8575级別的材料采用了一种 3K 丝束的三轴纺织物，并在50%净重百分数时出示33090 MPa的拉申模量。8585级別采用一种12K丝束的两轴向纺织物，并在55%净重百分数时出示55150 MPa的拉申模量。8595级別的材料采用60K的单边丝束，并在55%净重百分数时出示99300 MPa的拉申模量(照片来源于A. Schulman Inc./ Quantum复合型材料有限责任公司)

平扁纤维用以更平稳的厚壁SMC。夹层玻璃纤维技术性可能是应用已久的提高材料技术性，但也并不是沒有发展。一个事例是重庆市国际性复合型材料企业与众不同的平扁夹层玻璃纤维，听说有利于在常规材料中完成各向异性的分散化，进而巨大地降低了厚壁SMC构件的涨缩形变(照片来源于重庆市国际性复合型材料企业)

来源于：AI《汽车塑化》

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