當(dāng)今社會,隨著汽車用量的急劇增加,能源和環(huán)保問題日趨嚴(yán)峻,如何減少汽車燃油消耗量,實現(xiàn)汽車的動力性、經(jīng)濟性、環(huán)保性和舒適性,已成為世界性的課題。中國作為汽車產(chǎn)銷量最大的國家(2014年分別為2372萬輛和2349萬輛),更是將節(jié)能減排的新能源汽車的推廣應(yīng)用列入到了國家重點任務(wù)中。
目前,可用于汽車輕量化設(shè)計應(yīng)用的材料主要有高強度鋼、輕質(zhì)合金和復(fù)合材料。其中,以碳纖維為增強體的樹脂基復(fù)合材料具有低密度、高比強度、高比模量、耐疲勞、耐腐蝕、整體成型及可設(shè)計性強等諸多優(yōu)良的特性,綜合性能超過鋁合金及高強度鋼,是理想的汽車用輕量化材料。
對于纖維增強樹脂基復(fù)合材料,基體樹脂是其中不可或缺的重要組成之一,它將增強材料結(jié)合到一起,可有效分布載荷和保護纖維,對材料的整體性能起著決定性作用,其中環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料具有高強度、低VOC、體積收縮率小、能量吸收強、減震降噪、高沖擊性、耐疲勞性和耐化學(xué)性等一系列優(yōu)良的特性,故其在汽車對強度、剛性和耐沖擊性等要求均高的主承載車身結(jié)構(gòu)件上的應(yīng)用必將發(fā)揮重要的角色。環(huán)氧基復(fù)合材料在汽車工業(yè)方面有典型的應(yīng)用,并占有突出的三大優(yōu)勢:一是自身減重;二是集成化功能,使系統(tǒng)減重;三是使系統(tǒng)的制造、安裝和維修簡單化,而且環(huán)氧基復(fù)合材料具有減震降噪的效果,從環(huán)氧基復(fù)合材料內(nèi)在特點而言,所有纖維增強復(fù)合材料,特別是連續(xù)纖維增強的復(fù)合材料部件,對微裂紋及輕微外傷的敏感性都非常弱,采用這種復(fù)合材料制件結(jié)構(gòu)件,安全性更高,可有效降低二次傷害的可能性和程度。
然而,環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的傳統(tǒng)成型周期較長(數(shù)小時),遠不能滿足生產(chǎn)線對高成型效率和低成本的要求,從而使其在汽車工業(yè)的批量化生產(chǎn)應(yīng)用遇到了極大的挑戰(zhàn)。為此,國外數(shù)家企業(yè)(如陶氏、邁圖、氰特等)已開發(fā)了適用于液體成型工藝(如真空導(dǎo)入、高壓樹脂傳遞模塑工藝等)的快速固化環(huán)氧樹脂體系,將固化成型周期大大縮短至數(shù)分鐘甚至幾十秒鐘,亨斯邁先進材料更是將其產(chǎn)品Araldite XB 3585環(huán)氧樹脂與固化劑XB 3458成功應(yīng)用到寶馬i3車身車架的批量化生產(chǎn)(如圖2所示),這也將引領(lǐng)和推廣復(fù)合材料在輕量化汽車產(chǎn)業(yè)的大面積使用。但是,國外對這些產(chǎn)品仍處于技術(shù)封鎖狀態(tài)且價格昂貴,而國內(nèi)對快速固化環(huán)氧樹脂體系的開發(fā)還處于起步階段。
為了順應(yīng)市場的發(fā)展潮流并響應(yīng)輕量化汽車開發(fā)對高質(zhì)量、低成本原材料的需求,華東理工大學(xué)華昌聚合物有限公司技術(shù)部于2015年3月成立了一支由鄧雙輝博士帶頭的快速固化環(huán)氧樹脂研究團隊,秉著公司在熱固性樹脂方面多年的研究經(jīng)驗,并有著一流的院士和教授級技術(shù)顧問以及兢兢業(yè)業(yè)的研發(fā)工程師,經(jīng)過半年多的不懈努力,現(xiàn)已取得了可觀的成績,在保證材料優(yōu)異性能的前提下,有效提高了樹脂與固化劑的反應(yīng)活性,將環(huán)氧樹脂的固化時間縮短至2-5分鐘(具體工藝參數(shù)和性能見下表):
此外,還可根據(jù)客戶對結(jié)構(gòu)、工藝和性能等需求研制出特定的快速固化環(huán)氧樹脂體系。