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(rèn)，實(shí)現(xiàn)更輕結(jié)構(gòu)的關(guān)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(qiáng)度和高剛度，但卻很難應(yīng)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(chǎng)驗(yàn)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(jìn)一步提升的力學(xué)性能且易于加工。

    贏創(chuàng)與Lorenz Kunststofftechnik公司都希望能進(jìn)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(qiáng)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(xué)性能的材料，如要求彎曲強(qiáng)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(shí)很難成型，從而極大地限制了設(shè)計(jì)自由度。因此，生產(chǎn)玻纖增強(qiáng)環(huán)氧SMCs是不可行的，從未真正達(dá)到滿足大批量生產(chǎn)的市場(chǎng)成熟度。”

    對(duì)于要求部件非常輕質(zhì)的汽車應(yīng)用而言，通常是采用碳纖維來取代玻璃纖維，但缺點(diǎn)是價(jià)格昂貴。因此，Lorenz Kunststofftechnik公司依然對(duì)玻璃纖維情有獨(dú)鐘。

    Peter Ooms介紹說：“玻纖增強(qiáng)環(huán)氧SMCs的強(qiáng)度與碳纖增強(qiáng)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(qiáng)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(gè)很重要的因素。

    一種新的玻纖增強(qiáng)環(huán)氧SMC通過消除以往材料的弱點(diǎn)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(fù)責(zé)復(fù)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(chǔ)穩(wěn)定性，同時(shí)還允許在生產(chǎn)過程中快速固化，固化時(shí)間可控制在3min.之內(nèi)。此外，該半成品片材在加工中的流動(dòng)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(wú)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(xiàng)合作，再加上補(bǔ)充分析和案例研究，比如與歐洲研究項(xiàng)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(shí)現(xiàn)所要求的性能。在此合作中，我們貢獻(xiàn)了環(huán)氧固化劑方面的專業(yè)知識(shí)，而我們的合作伙伴L(zhǎng)orenz 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(biāo)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(guó)下薩克森州的公司就已推出了SMC 0208，這是一種比建筑等應(yīng)用中使用的其他標(biāo)準(zhǔn)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(chǔ)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(guān)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(qiáng)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(dòng)性，且不會(huì)粘在模具上。力學(xué)性能是：

 

 ? 彎曲強(qiáng)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(qiáng)度和抗沖擊性能分別是320 MPa和55 kJ/m2。

    基于基礎(chǔ)配方，該新的半成品材料還擁有SMCs的共有優(yōu)勢(shì)，包括非常好的流動(dòng)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(rèn)為非常阻燃的普通塑料的兩倍。”

    即使有明火，它也會(huì)在很短的時(shí)間內(nèi)自行熄滅，即使在高溫下，也不會(huì)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(fēng)險(xiǎn)。

    這些性能使得這種環(huán)氧SMCs非常適用于電動(dòng)和混合動(dòng)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?yàn)樗鼈儽仨毞浅?jiān)固以支撐重的電池組，抵抗碰撞動(dòng)能，而且在發(fā)生火災(zāi)時(shí)不會(huì)有危險(xiǎn)。這種新的半成品材料滿足了這些要求并為高度復(fù)雜的部件和功能集成提供了足夠的設(shè)計(jì)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(xué)性能可以根據(jù)應(yīng)用的不同而得到調(diào)整。”