结构SMC/预浸料混合物: 福特汽车公司与麦格纳外饰公司的一个联合开发项目, 实现了一种创新原型复合材料车架的开发. 相比以前的冲压钢组件, 通过模压成型碳纤维SMC与碳纤维预浸料, 该部件减轻了34%的重量, 将部件数量从45个减少到6个. 其中, 两个复合材料的子部件及其4个金属嵌件通过粘合剂粘接和结构铆接的方式被组装在一起. 据说该原型接受了福特的汽车等级的测试
配制SMC通常采用两种传统方法, 一种是较为常见的较低温度下的溶剂型配制, 另一种是较高温度的热熔配制, 它需要专用设备, 类似于预浸料生产商所采用的配制方法.
为响应欧盟和北美最新的 '减少VOC排放(具体针对苯乙烯的排放)' 指令要求, 目前SMC的配制正在发生变化.
但不幸的是, 作为低成本的高效稀释剂, 配混商们通常将苯乙烯用于溶剂型的配制中, 以降低树脂黏度, 实现更好的纤维和填料浸润, 从而改善操作性, 驱动交联密度, 延长货架期, 减少自动聚合问题, 提高紫外稳定性.
因此, 苯乙烯不易被取代. 这使得树脂供应商和配混商们面临着艰难的选择: 要么找到无苯乙烯的稀释剂, 以确保他们能够继续采用溶剂型的配制方法;要么转变成采用热熔配制法, 这需要大量的费用支出.
无论哪种选择, 都各有优缺点.
在配制SMC和真正的预浸料方面, 为追求低VOC或无VOC的树脂系统, 美国Polynt-Reichhold公司走在了前列.
5年前, 该公司生产的用于SMC和预浸料的树脂, 90%是含苯乙烯的.
为寻找生产无苯乙烯聚合物的替代方法. 该公司选择了一条艰难的道路——创造一种不含活性稀释剂的较便宜的系统.
其战略重点是在结构方面, 是提供零VOCs排放的快速固化, 可室温保存的复合材料解决方案, 它们既可采用玻璃纤维, 也可采用碳纤维, 同时强调了针对SMC和预浸料应用的成型效率.
所幸的是, 新的混合材料系统所采用的引发剂和固化机理与传统的含苯乙烯的SMCs是完全一样的, 所以该公司能够匹配传统SMC的循环时间而没有丧失产率.
最终结果是, 获得了无VOC排放的系统, 它无需冷藏, 拥有更长的保质期, 提高了产率, 适合电泳涂装, 而且成本较低.
Polynt-Reichhold公司开发的无VOC排放的乙烯基酯树脂SMC的商业化应用包括:
➤ 电池盒;
➤ 由大陆结构塑料公司成型, 用在通用汽车公司2014 Chevrolet Spark电动汽车上的电池壳;
➤ 由Molded Fiber Glass公司生产, 用于通用汽车公司2016雪佛兰克尔维特汽车上的底板.
大陆结构塑料公司研发副总裁Mike Siwajek博士表示, 虽然现在许多系统满足了当前的要求, 但大陆结构塑料公司及其他一些公司仍在研究替代的化学原料, 包括热塑性的. 这样的改变, 还包括走向热熔系统.
'目前对于配混商, 成型商和OEM而言, 需要在热熔和溶剂型的配制方法中, 以提高成本为代价, 来降低苯乙烯的用量. ' 美国Core Molding Technologies公司营销副总裁Terrence O' Donovan认为, 由于目前已知的方法带来了较高的成本, 因此需要成型商和OEMs对最终结果作出承诺: 在短期内允许通过增加一些成本, 来减少苯乙烯(和VOCs)的残留. 他预言: '如果能够做到这一点, 商业化速度就会加快. '
'当你取消了苯乙烯而采用一种热熔系统, 处理和加工可能会变得具有挑战性. ' 亚什兰北美技术总监Robert Seats说, '因为与传统树脂糊相比, 热熔系统需要在明显更高的温度下加工. 另一方面, 采用热熔系统, 每小时可以加工明显更多的材料, 从而获得更高的产率. '
'在谈论苯乙烯的排放时, 重要的是要记住, 我们针对SMC所采用的是一种闭模工艺. ' 美国AOC公司业务经理Mark Harber说, '这意味着消除苯乙烯排放以为工人提供良好的工作环境是相对容易的. '
AOC公司的方法是采用无苯乙烯的稀释剂, 如乙烯基甲苯和丙烯酸酯.
提及汽车行业, 配混商和成型商美国Core Molding Technologies公司的Terrence O' Donovan说: '对于中等产量的项目而言, 研究已经表明, SMC复合材料是比钢和铝更经济的选择. 随着树脂和纤维技术的进步, 推动了密度的降低, 同时保持或提高了强度, 使得SMC复合材料成为新应用的合理选择. '