汽車行業在相繼使用和接受短纖維加強塑料和長纖維加強塑料之后,如今又面臨著下一個挑釁:用延續纖維加強復合材料來量產汽車零部件。用這種類型的材料和制件可以進一步削減車輛的重量和燃料消費。輕量結構的將來,尤其是車身和底盤構件,有賴于延續纖維復合材料。
在此情勢下,德國巴斯夫公司建立了跨部門的輕質復合材料研究團隊。他們調研用三種聚合物即環氧聚氯酯和聚酰胺作為延續纖維加強的基體,采用樹脂注入類工藝來實現汽車零部件量產化的潛力。研究的重要目標是縮短周期時間,進步成型服從。
其中一種成型工藝是樹脂傳遞成型(RTM)。用這種工藝可制造大型和復雜的復合材料成品。把干態的多層延續纖維或紡織結構置入控溫的模具,閉模后用粘度很低的樹脂浸漬。因為樹脂的初始粘度低,所以夠獲得很好的浸漬結果。使用熱固性樹脂(環氧和聚氨酯)時,交聯反應敏捷發生,使用熱塑性聚酰胺時,聚酰胺在短時間內聚合和結晶。
在環氧樹脂和聚氨酯樹脂方面,巴斯夫已有成熟的品牌息爭決方案。這兩種熱固性樹脂采用創新的固化機制,致使它們在幾分鐘之內就能交聯。它們可在常規的高壓和低壓設備上模塑成型。而新的聚氨酯系統目前正在研發之中。該系統由極低粘度的已內酰胺(PA的母體)先輩的活化劑和催化劑組成。與經典的聚酰胺成型過程不同,它們一進入模具就發生反應。所成型的熱塑性復合材料可以熔焊和循環行使。
因為RTM制件中延續纖維加強材料分布于整個制件,其性能甚至比用延續纖維局部增強的注塑復合材料成品更優。
用適于RTM工藝的巴斯夫材料制造的第一種示范制件是多段的可折疊車頂組件。這是以碳纖維加強塑料為面層,以低密度聚氨酯閉孔泡沫為芯材的夾芯結構。這種車頂具有很高的剛度和優秀的絕熱性。車頂節段重2.9kg,比鋁結構輕35%以上,比鋼結構輕65%以上,而它們的承載能力相稱。