汽車輕量化已經(jīng)成為當(dāng)今新車研發(fā)的焦點(diǎn)，要達(dá)到輕量化目標(biāo)，除了優(yōu)化結(jié)構(gòu)與工藝設(shè)計(jì)之外，大多圍繞在材料的選取上。

一般塑料的比重在0.9~1.6，玻纖增強(qiáng)復(fù)合材料的比重也大多在2.0以內(nèi)。而鋼的比重為7.6，銅的比重為8.4，鋁的比重為2.7。這些金屬材料比重都遠(yuǎn)大于塑料。所以塑料的輕量化效果最較好，是汽車輕量化的必選材料。使用塑料可以減輕零部件約40%的是重量，汽車的動(dòng)力、舒適性及安全性卻得以提升。

一些大牌汽車品牌目前已經(jīng)大規(guī)模使用高性能工程塑料和塑料復(fù)合材料。未來汽車的車門、車頂、座椅部件、以及汽車周邊結(jié)構(gòu)件。采用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料生產(chǎn)的車身與鋼制車身相比，可降重35%。
短玻纖增強(qiáng)工程塑料具有比通用塑料更好的機(jī)械性能，目前已在汽車部分結(jié)構(gòu)件和功能件上獲得了廣泛應(yīng)用，如短玻纖增強(qiáng)PA66和PBT的應(yīng)用已相當(dāng)成熟。 但這兩種短玻纖增強(qiáng)制品仍存在一些問題，如：容易發(fā)生翹曲、低溫韌性較差、耐疲勞性一般；從材料角度而言，PA易吸水，PBT遇熱水易發(fā)生水解；另外，短 玻纖增強(qiáng)工程塑料還存在密度大和成本相對(duì)較高等劣勢，而長玻纖增強(qiáng)聚丙烯恰好可以很好地解決這些問題。LGFPP具有密度低、比強(qiáng)度高、比模量高、抗沖擊性強(qiáng)、尺寸穩(wěn)定和翹曲度低等明顯特點(diǎn)。與鋼、鋁等金屬材料和熱固性復(fù)合材料相比，LGFPP能為設(shè)計(jì)人員提供更大的設(shè)計(jì)靈活性，可以成型形狀復(fù)雜的汽車部件，降低制品中的零部件使用數(shù)量，節(jié)約模具成本。

一、長玻纖增強(qiáng)PP的生產(chǎn)工藝

目前生產(chǎn)長玻纖增強(qiáng)PP常用方法是熔體浸漬法。此法已經(jīng)形成了工業(yè)化生產(chǎn)，在汽車領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。該浸績技術(shù)的工藝流程如圖所示，其特點(diǎn)是首先 將纖維束分散開，在分散的同時(shí)對(duì)熱塑性樹脂基體進(jìn)行加熱溶融，然后等基體館融后對(duì)分散的纖維進(jìn)行浸漬。對(duì)纖維進(jìn)行分散所采用的手段一般是對(duì)連續(xù)的纖維束施 加一定的張力，然后緊接著通過一連串無系組合達(dá)到分散的目的，到后面讓加熱后溶融的樹脂基體流動(dòng)于棍系之間。此技術(shù)的要點(diǎn)就是如何解決溶融樹脂的高點(diǎn)度和纖 維束的分散。
 

熔融浸漬工藝流程示意圖

1—料斗     2—擠出機(jī)     3—玻璃纖維束      4—張力輥      5—浸潤裝置     6—冷卻槽      7—牽引輥     8—切粒機(jī)     9—長玻纖粒料

三、長纖PP在汽車部件上的應(yīng)用案例

(1)長玻纖增強(qiáng)PP在汽車蓄電池托盤上的應(yīng)用

蓄電池托盤一般位于汽車前艙內(nèi)，通過支架固定在前縱梁上；蓄電池托盤承載重達(dá)16 kg的蓄電池，在運(yùn)行過程中要承受經(jīng)常的顛簸振動(dòng)，以及加速、減速或轉(zhuǎn)向等的側(cè)面受力；工作環(huán)境極限溫度約為120 ℃ ，極限低溫本土一般設(shè)置-40 ℃；蓄電池托盤容易接觸到水或機(jī)油等介質(zhì)，要注意防腐。另外，從汽車零部件設(shè)計(jì)原則方面還要盡量考慮輕量化、可回收性和低成本的要求。

蓄電池托盤

長玻纖增強(qiáng)PP汽車蓄電池托盤的一些測試結(jié)果情況（點(diǎn)擊查看大圖）

由上表可以看出，40%玻纖增強(qiáng)PP制備的蓄電池托盤經(jīng)過環(huán)境試驗(yàn)、振動(dòng)試驗(yàn)和道路耐久等試驗(yàn)后，無異常及缺陷，產(chǎn)品性能可靠，而且減重50%以上，達(dá) 到了預(yù)期設(shè)計(jì)目標(biāo)。長玻纖增強(qiáng)PP材料應(yīng)用于汽車蓄電池托盤，可以減輕零件質(zhì)量、降低蓄電池振動(dòng)噪聲并減少蓄電池托盤的腐蝕，此外還方便了包裝運(yùn)輸和生產(chǎn) 裝配，具有良好的實(shí)用價(jià)值。目前已在北汽股份兩款自主品牌車型上獲得批量應(yīng)用。長玻纖增強(qiáng)PP材料可以在滿足高強(qiáng)度和高剛性要求的基礎(chǔ)上大幅減重;與工程 塑料相比，在成本上更具優(yōu)勢，因此在未來汽車輕量化中必將扮演重要角色。

(2)長纖PP在車門拉手底座上的應(yīng)用

車門拉手底座原來使用的材料為短玻纖增強(qiáng)工程塑料PA66-GF30。由于PA66-GF30和長玻纖增強(qiáng)聚丙烯PP-LGF30、PP-LGF40的 成型收縮率十分接近，以下表所示，使用長玻纖含量為30%和40%的長纖PP替代短玻纖增強(qiáng)工程塑料PA66-GF30制作的車門拉手底座，在外觀、尺 寸、機(jī)械性能和熱性能等方面均符合要求。說明LGFPP車門拉手底座滿足成型要求，且符合各項(xiàng)性能指標(biāo)要求。

長玻纖PP與其他工程塑料測試數(shù)據(jù)對(duì)比（點(diǎn)擊查看大圖）

車門拉手底座制件

(3)長纖PP在商用車腳踏板上的應(yīng)用

商用車腳踏板大量采用鋁制材料，鋁制腳踏板成型難度大，質(zhì)量重且成本較高。為更好地實(shí)現(xiàn)汽車零件的輕量化，考慮采用強(qiáng)度較高、成型容易的長玻纖增強(qiáng)PP材料替代鋁制材料。成型后又有下表測試結(jié)果：

商用車腳踏板測試結(jié)果（點(diǎn)擊查看大圖）

商用車腳踏板