一种高力学性能和高阻燃性能的玻纤环氧SMC

克森州的公司就已推出了 SMC 前为止，这些电池壳仍由钢或
0208，这是一种比建筑等应用 铝制成，因为它们必须非常坚
中使用的其他标准 SMCs 更加 固以支撑重的电池组，抵抗碰
阻燃且更耐腐蚀的半成品材料。 撞动能，而且在发生火灾时不
Ooms 解 释 说：“ 我 们 将 我 会 有 危 险。 这 种 新 的 半 成 品 材
强环氧 SMCs 是不可行的，从未真正达到满足大
批量生产的市场成熟度。”
对于要求部件非常轻质的汽车应用而言，通
常是采用碳纤维来取代玻璃纤维，但缺点是价格
昂贵。因此，Lorenz Kunststofftechnik 公司依然
Hale Waihona Puke 对玻璃纤维情有独钟。Peter Ooms 介绍说：“玻纤增强环氧 SMCs
的 强 度 与 碳 纤 增 强 的 相 似， 但 生 产 成 本 却 要 低
能材料的制造成本高，通常不能按所要求的高产 Kunststofftechnik 公司都希望能进一步确定这种
量进行生产。几十年来，虽然片状模塑料（SMCs） 材料的潜在用途。
一直在大批量的生产中被用于制造塑料部件，但
用 聚 酯 树 脂 制 成 的 传 统 SMCs 通 常 拥 有
直到目前为止，却依然不适用于上述类似的轻量 200 MPa 的 弯 曲 强 度、10 000 MPa 的 弯 曲
于 150 kJ/m2。
Lorenz Kunststofftechnik 公司销售总监 Peter
Ooms 说：“ 采 用 环 氧 树 脂 取 代 聚 酯 树 脂 制 成 的
SMCs 可以提供这些性能，但直到目前为止，这
种热固性塑料却很难使用，模塑时很难成型，从
而极大地限制了设计自由度。因此，生产玻纤增
以便能够充分发挥环氧 SMCs 混合物在 -30 ℃的温度下仍可
的潜力，或者说，创造一种拥 保持高抗冲击性，因而不存在
有轻量化汽车和其他部件所需 脆裂风险。
材 料 所 有 属 性 的 混 合 物， 我 们
这些性能使得这种环氧
最终取得了成功。”
SMCs 非常适用于电动和混合动
6 年前，这家位于德国下萨 力汽车中使用的电池壳。到目
图 1 赢创新的 Vestalite S 固化剂组分改善了 SMC 材料性能
50%。”
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・2021年第05期

汽车塑化 AUTO PLASTICS
图 2 使用赢创的 Vestalite S 环氧 固化剂和 Lorenz Kunststofftechnik 公司得到检验的 SMC 配方，两家 公司成功地开发出满足现代轻质汽 车应用需求的材料
环 氧 SMCs 中 实 现 所 要 求 的 材料还拥有 SMCs 的共有优势，
性能。在此合作中，我们贡献 包括非常好的流动性。
了环氧固化剂方面的专业知
Ooms 说：“ 与 其 他 塑 料 不
识，而我们的合作伙伴 Lorenz 同的是，这其中几乎没有可燃
Kunststofftechnik 公司具备配制 的石油衍生物。大于 65% 的氧
汽车塑化 AUTO PLASTICS
一家热固性塑料生产商面向汽车、电气、建筑和基础设施等应用领域推出了创新的玻纤增 强环氧 SMC 材料。采用赢创新的 Vestalite S 固化剂，改善了这种材料的性能。 □ 本刊编译自 CompositesWorld 杂志
一种高力学性能和高阻燃性能的玻纤环 氧 SMC
们的基础 SMC 配方用于环氧 料满足了这些要求并为高度复
SMC，但作了一些改变。我们 杂的部件和功能集成提供了足
用环氧树脂取代了 UP 树脂，还 够的设计自由度，从而使成本
置换了其他一些组分，Vestalite 更低，重量更轻且安全性更高。
S 是其中天然的关键成分。”
Ooms 解 释 说：“ 与 其 他
化结构。不可否认，实现更轻结构的关键要素之 弹 性 模 量 和 90 kJ/m2 的 抗 冲 击 性 能， 密 度 在
一是塑料。通常，与碳纤维结合使用的环氧树脂 1.7g~1.85 g/cm³ 之间，它们适合汽车和电气行
具有高强度和高刚度，但却很难应用于 SMCs 中。 业的多种用途，如内饰面板和车轮罩。然而，汽
低密度和理想的力学 性能
SMCs 一样，这种性能的具体 组 合 不 是 一 成 不 变 的， 这 意 味着具体的阻燃和力学性能
最终的开发结果是：将环氧 可 以 根 据 应 用 的 不 同 而 得 到
树脂、玻璃纤维增强材料以及一 调整。”

种 SMC（图 2）。
18 500 MPa，抗冲击性能大于
“ 通 过 这 项 合 作， 再 加 上 150 kJ/m2。相比之下，碳纤维
补充分析和案例研究，比如与 的平均弯曲强度和抗冲击性能
欧洲研究项目联盟一起，我们 分 别 是 320 MPa 和 55 kJ/m2。
想要展示我们的固化剂可以在 基于基础配方，该新的半成品
此外，Lorenz Kunststofftechnik 公司还拥有回收玻纤增强 SMC 材料的成熟工艺，这是满足汽车 行业可持续性要求的一个很重要 的因素。
新的玻纤环氧 SMC 消 除以往材料的弱点
一种新的玻纤增强环氧 SMC 通过消除以往材料的弱点 而 满 足 了 上 述 要 求， 赢 创 最 新 开发的固化剂令这成为可能。
Ickert 博士补充说：“此外， 该半成品片材在加工中的流动 和 变 形 性 更 好， 从 而 确 保 了 更 高的部件质量。”
采用 Vestalite S 固化剂的
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SMCs 无 苯 乙 烯 排 放， 只 有 低 些填料组合在一起，由此而生产
VOC 排放，因而也适用于汽车 出的材料密度在 1.5~1.7 g/cm³
内饰部件。
之 间， 并 表 现 出 了 良 好 的 流
自 2018 起，赢创与 Lorenz 动 性， 且 不 会 粘 在 模 具 上。
Kunststofftechnik 公司的热固性 力 学 性 能 是：弯 曲 强 度 大 于
塑料专家们一直在合作开发这 350 MPa， 弯 曲 弹 性 模 量 大 于
赢创资源效率公司交联剂 部门负责复合材料和粘合剂销 售 的 Leif Ickert 博 士 解 释 说： “Vestalite S 是一种二胺基环氧 固 化 剂， 可 与 环 氧 树 脂 结 合 创 造出一种使用方便且加工快速 的 SMC。”
采用 Vestalite S 固化剂配 制 的 SMC 模 塑 料， 在 固 化 前 表 现 出 高 的 存 储 稳 定 性， 同 时 还允许在生产过程中快速固化， 固化时间可控制在 3 min 之内。
现在，采用赢创成功研制的 Vestalite S 环氧固化 车制造业却越来越多地需要低密度、更高力学性
剂，消除了混合中的这些问题。通过与热固性塑 能的材料，如要求弯曲强度要大于 350 MPa，弯
料生产商 Lorenz Kunststofftechnik 公司合作，利 曲弹性模量要大于 18 500 MPa，抗冲击性能要大
SMC 半成品的能力，我们双方 指数，使其阻燃性是被公认为
的合资企业 VESTARO 公司则为 非常阻燃的普通塑料的两倍。”
材料配混提供了汽车技术和技
即使有明火，它也会在很短
术咨询。”Ickert 博士解释说，“我 的 时 间 内 自 行 熄 灭， 即 使 在 高
们 的 目 标 是 创 造 一 种 混 合 物， 温下，也不会变形或熔滴。该
在汽车行业，特别是在混合动力和电动汽车 用该公司得到市场验证的 SMC 配方，开发出了一
的轻量化结构中，对部件的要求不仅要轻质，而 种能够满足轻量化结构所有要求的环氧 SMC 材料
且还要具有高刚度和高强度，对此，通常采用碳 （图 1），包括阻燃性要求。该材料还表现出了进
纤维增强塑料来取代钢或者铝。但是，这些高性 一步提升的力学性能且易于加工。赢创与 Lorenz