幾十年來，雖然片狀模塑料（SMCs）一直在大批量的生產(chǎn)中被用于制造塑料部件，但直到目前為止，卻依然不適用于上述類似的輕量化結(jié)構(gòu)。

    不可否認，實現(xiàn)更輕結(jié)構(gòu)的關鍵要素之一是塑料。

    通常，與碳纖維結(jié)合使用的環(huán)氧樹脂具有高強度和高剛度，但卻很難應用于SMCs中。

    現(xiàn)在，采用贏創(chuàng)成功研制的Vestalite S環(huán)氧固化劑，消除了混合中的這些問題。通過與熱固性塑料生產(chǎn)商Lorenz Kunststofftechnik公司合作，利用該公司得到市場驗證的SMC配方，開發(fā)出了一種能夠滿足輕量化結(jié)構(gòu)所有要求的環(huán)氧SMC材料，包括阻燃性要求。該材料還表現(xiàn)出了進一步提升的力學性能且易于加工。

    贏創(chuàng)與Lorenz Kunststofftechnik公司都希望能進一步確定這種材料的潛在用途。

    用聚酯樹脂制成的傳統(tǒng)SMCs通常擁有200 MPa 的彎曲強度、10000 MPa的彎曲彈性模量和90 kJ/m2的抗沖擊性能，密度在1.7 g/cm³～1.85 g/cm³之間，它們適合汽車和電氣行業(yè)的多種用途，如內(nèi)飾面板和車輪罩。然而，汽車制造業(yè)卻越來越多地需要低密度、更高力學性能的材料，如要求彎曲強度要大于350 MPa，彎曲彈性模量要大于18500 MPa，抗沖擊性能要大于150 kJ/m2。

    Lorenz Kunststofftechnik公司銷售總監(jiān)Peter Ooms說：“采用環(huán)氧樹脂取代聚酯樹脂制成的SMCs可以提供這些性能，但直到目前為止，這種熱固性塑料卻很難使用，模塑時很難成型，從而極大地限制了設計自由度。因此，生產(chǎn)玻纖增強環(huán)氧SMCs是不可行的，從未真正達到滿足大批量生產(chǎn)的市場成熟度。”

    對于要求部件非常輕質(zhì)的汽車應用而言，通常是采用碳纖維來取代玻璃纖維，但缺點是價格昂貴。因此，Lorenz Kunststofftechnik公司依然對玻璃纖維情有獨鐘。

    Peter Ooms介紹說：“玻纖增強環(huán)氧SMCs的強度與碳纖增強的相似，但生產(chǎn)成本卻要低50%。”

    此外，Lorenz Kunststofftechnik公司還擁有回收玻纖增強SMC材料的成熟工藝，這是滿足汽車行業(yè)可持續(xù)性要求的一個很重要的因素。

    一種新的玻纖增強環(huán)氧SMC通過消除以往材料的弱點而滿足了上述要求，贏創(chuàng)最新開發(fā)的固化劑令這成為可能。

    贏創(chuàng)資源效率公司交聯(lián)劑部門負責復合材料和粘合劑銷售的Leif Ickert博士解釋說：“Vestalite S是一種二胺基環(huán)氧固化劑，可與環(huán)氧樹脂結(jié)合創(chuàng)造出一種使用方便且加工快速的SMC。”

    采用Vestalite S固化劑配制的SMC模塑料，在固化前表現(xiàn)出高的存儲穩(wěn)定性，同時還允許在生產(chǎn)過程中快速固化，固化時間可控制在3min.之內(nèi)。此外，該半成品片材在加工中的流動和變形性更好，從而確保了更高的部件質(zhì)量。

    采用Vestalite S固化劑的SMCs無苯乙烯排放，只有低VOC排放，因而也適用于汽車內(nèi)飾部件。

    自2018起，贏創(chuàng)與Lorenz Kunststofftechnik公司的熱固性塑料專家們一直在合作開發(fā)這種SMC。

    “通過這項合作，再加上補充分析和案例研究，比如與歐洲研究項目聯(lián)盟一起，我們想要展示我們的固化劑可以在環(huán)氧SMCs中實現(xiàn)所要求的性能。在此合作中，我們貢獻了環(huán)氧固化劑方面的專業(yè)知識，而我們的合作伙伴Lorenz Kunststofftechnik公司具備配制SMC半成品的能力，我們雙方的合資企業(yè)VESTARO公司則為材料配混提供了汽車技術(shù)和技術(shù)咨詢。” Ickert解釋說，“我們的目標是創(chuàng)造一種混合物，以便能夠充分發(fā)揮環(huán)氧SMCs的潛力，或者說，創(chuàng)造一種擁有輕量化汽車和其他部件所需材料所有屬性的混合物，我們最終取得了成功。”

    6年前，這家位于德國下薩克森州的公司就已推出了SMC 0208，這是一種比建筑等應用中使用的其他標準SMCs 更加阻燃且更耐腐蝕的半成品材料。

    Ooms解釋說：“我們將我們的基礎SMC配方用于環(huán)氧SMC，但作了一些改變。我們用環(huán)氧樹脂取代了UP樹脂，還置換了其他一些組分，Vestalite S是其中天然的關鍵成分。”

    最終的開發(fā)結(jié)果是：將環(huán)氧樹脂、玻璃纖維增強材料以及一些填料組合在一起，由此而生產(chǎn)出的材料密度在1.5～1.7 g/cm³之間，并表現(xiàn)出了良好的流動性，且不會粘在模具上。力學性能是：

 

 ? 彎曲強度大于350 MPa

 ? 彎曲彈性模量大于18500 MPa

 ? 抗沖擊性能大于150 kJ/m2

    相比之下，碳纖維的平均彎曲強度和抗沖擊性能分別是320 MPa和55 kJ/m2。

    基于基礎配方，該新的半成品材料還擁有SMCs的共有優(yōu)勢，包括非常好的流動性。

    Ooms說：“與其他塑料不同的是，這其中幾乎沒有可燃的石油衍生物。大于65%的氧指數(shù)，使其阻燃性是被公認為非常阻燃的普通塑料的兩倍。”

    即使有明火，它也會在很短的時間內(nèi)自行熄滅，即使在高溫下，也不會變形或熔滴。該混合物在-30℃的溫度下仍可保持高抗沖擊性，因而不存在脆裂風險。

    這些性能使得這種環(huán)氧SMCs非常適用于電動和混合動力汽車中使用的電池殼。到目前為止，這些電池殼仍由鋼或鋁制成，因為它們必須非常堅固以支撐重的電池組，抵抗碰撞動能，而且在發(fā)生火災時不會有危險。這種新的半成品材料滿足了這些要求并為高度復雜的部件和功能集成提供了足夠的設計自由度，從而使成本更低，重量更輕且安全性更高。

    Ooms解釋說：“與其他SMCs一樣，這種性能的具體組合不是一成不變的，這意味著具體的阻燃和力學性能可以根據(jù)應用的不同而得到調(diào)整。”