60年代以來,短纖維增強熱塑性復合材料一直統治著熱塑性復合材料注塑材料的市場,長纖維增強熱塑性復合材料出現于70年代。70年代中期,以Azdel為商品名稱的中長玻璃纖維氈增強聚丙烯的熱塑性片材的出現,揭開了長纖維增強熱塑性復合材料的序幕。80年代末和90年代初開始,由于生產工藝的改進,長纖維增強熱塑性復合材料的發展又引起人們的關注。因此,近幾年來長纖維增強熱塑性復合材料成為增強塑料行業增長速度最快的產業之一。2001年,全球的長纖維增強熱塑性復合材料用量為6.2萬噸, ,到2005年已經增長到17萬噸,年平均發展速度達到30%。
中國目前的長纖維增強熱塑性復合材料的需求量大約在2.5萬噸左右,年發展速度是是國外的2倍,在2001年,中國的長纖維增強熱塑性復合材料的市場分額僅占世界的5%,可到2003年,這一數字已經上升到10%。目前,國內80%的長纖維增強熱塑性復合材料來源于進口,隨著國外企業陸續將生產基地遷移到中國來,本土技術生產的長纖維增強熱塑性復合材料行業將面臨發展和競爭的雙重考驗。
汽車領域是長纖維增強熱塑性復合材料的最大應用領域,大約有80%的LFRT產品被應用到汽車行業制造大型的汽車組合部件,典型的有:
(1) 前端支架
前端支架,采用30%長玻纖聚丙烯注塑成型,把散熱器、喇叭、冷凝器、托架這樣一些前端部件都整合“懸掛”成為一個零件,從而降低了成本,并且比GMT車的零件重量減輕了大約30%。
(2)門板模塊
作為汽車模塊載體材料,長玻纖增強聚丙烯在汽車的前門模塊中得到了福特、馬自達的公司的青睞,車門模塊集成了多種功能元件,諸如門鎖、車門玻璃升降器、揚聲器、防盜裝置等,采用30%長玻纖增強聚丙烯材料。在開發該車門模塊的過程中,一些專家對注射成型用長玻纖增強聚丙烯材料的性能進行了深入的研究,特別是對該種材料的抗蠕變性能進行了研究,結果表明,長玻纖增強聚丙烯材料即使經受100℃的高溫也不會產生明顯的蠕變,且比短玻纖增強聚丙烯有著更好的抗蠕變性能。
(3)汽車行李架與緩沖器
40 %長玻璃纖維增強聚丙烯注射成型制品具有高的沖擊韌性與強度 ,同時重量輕 ,價格低廉。
(4)汽車蓄電池殼
長玻璃纖維增強聚丙烯注射成型制品具有優異的耐蠕變性能 ,收縮率低。由于長玻璃纖維增強聚丙烯的強度和韌性高 ,可使殼壁很薄 ,減輕重量 ,容易固定。現在國內的蓄電池殼 ,絕大部分用 ABS樹脂成型。長玻璃纖維增強聚丙烯復合材料成型的蓄電池殼 ,不僅價格低于 ABS 樹脂 ,并且其性能優于ABS樹脂。
(5)導流管的扇葉和電機過濾器罩
LFRTP注射成型材料可以替代金屬作成電機導流管的扇葉和電機過濾器罩 ,由于這些器件在工作中受到很大范圍的溫度變化 ,SFRTP 及純樹脂材料不能勝任。
(6)卡車的同軸汽缸離合器輔助件
玻纖含量為 50%的長玻璃纖維增強尼龍復合材料注射成型制品可取代鋁澆鑄件。長玻纖/尼龍具有光滑的表面 保持中心尺寸精確 以保證彈性襯套沿中心軸平穩轉動。
由上所述 ,LFRT 材料的制備成本較低 ,力學性能如剛度、強度和韌性較高 ,耐熱性能也較高。它的主要應用方向應該為力學性能、尺寸穩定性要求較高的結構件 ,在一些方面可以取代價格較貴的工程塑料 也可以作為提高聚丙烯樹脂強度與韌性的加工助劑。
國內主要廠家
上海杰事杰:優勢產品涉及面廣,具備PP、ABS、PA、PPS、PEEK等多品種產品技術,在多個下游產品上有成功試料經驗;研究時間長,影響力大;廣州金發:國內生產長玻纖量最大的企業,三星是其國內最大的客戶(月供100噸左右),大部分產品出口日本。技術從杰事杰得到。產供銷渠道通暢,產品保密程度高;還有重慶玻纖、蘇州蘇威、上海普利特、海爾新材料。
國外主要廠家
SABIC:國際最大的LFRT生產企業,技術由收購DSM電纜包覆法而得,玻纖使用OC專用玻纖;TICONA:歐洲最大的LFRT生產企業,在南通有合資工廠;RTP:美國專業LFRT生產企業,在蘇州有合資工廠;OC:收購日本一家LFRT企業后進軍復合材料市場;日本智索:和三菱合資在日本本土建有長纖生產線,在中國銷售很多;PI:美國最大的LFRT專業生產廠家,可染色的LDFT是他們的特色產品;GE:2001年底收購了世界上最大的工程熱塑性塑料摻混物生產商-日本川崎制鋼公司LNP工程塑料公司,增強了GE工程塑料摻混物業務,GE同時與PPG工業公司和玻璃編織品生產商Azdel公司合作,開展LFRT業務;杜邦:2002年推出長玻纖增強尼龍6和尼龍66,在汽車離合器中有成功應用;日本大賽珞:擁有PP、PA長纖產品,已經在中國重點推廣,產品性能目前是世界上最優異的;SAMBARK LFRT:韓國專業生產長玻纖增強塑料的公司,主要供給現代汽車、起亞汽車、三星電子、韓國通訊、LG化學;另外,阿托菲納、北歐化工和StaMax公司(DSM和Owens Corning公司的合資企業)都是提供LFRT原料聚丙烯的生產商。