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玄武岩纤维在汽车行业上的应用

2020-03-26    来源:复合材料社区

【纤维】玄武岩纤维是何方神圣?

“汽车轻量化”是个热门的话题,基本一提到这么话题就会让行业人士想到碳纤维,现在各种概念车,量版车,跑车等等基本上都是碳纤维复合材料;加上最近这两年的热塑性玻纤内外饰件的蓬勃发展,从SMC,BMC——LFT——LFT-D,无论是工艺还是成本方面都有着极大的优势。

当然其他的高性能纤维:如芳纶、超高分子量聚乙烯、聚酰亚胺纤维、石英玻璃纤维、PBO等等。

大家是否意识到什么问题?关键还是材料的设计开发、还有应用领域创新不足导致。关于应用方面,这方面还是要多向俄罗斯学习。

下面从收集的资料中,介绍一下玄武岩纤维在汽车材料方面应用:

1、汽车用摩擦增强材料

增强纤维是汽车摩擦材料的一个重要组成部分,纤维的选用对摩擦材料的磨损性能有着重要影响。目前汽车用摩擦增强材料主要有钢纤维、矿物纤维、玻璃纤维、有机纤维及耐高温聚合物纤维等。

但是其使用都或多或少的存在一些问题,如石棉粉尘严重污染环境,有致癌作用,直接危害人类健康,现在已被限制使用;钢纤维容易锈蚀,易粘着或损伤对偶材料,使用时容易产生低频噪音;而玻璃纤维材料的磨损大,涉水性不良,噪声高;碳纤维生产的增强材料性能优异,但是其生产成本过高,不利于广泛推广;其他的纤维增强材料,有的浸润性不佳,有的制造工艺复杂。

玄武岩纤维不仅强度高、热稳定性好、不易损伤对偶、磨损低、摩擦系数稳定,而且价格适宜。玄武岩纤维的材料密度适中,其拉伸强度与玻璃纤维相当,且玄武岩纤维增强摩擦材料的耐磨性高于石棉纤维、钢纤维和玻璃纤维。

通过对玄武岩短切纤维增强制动片的性能检测,认为其具有高温摩擦系数稳定、热衰退小和制动噪音低等特点,适合作为摩擦材料的主增强材料。该材料有利于解决传统汽车制动器出现的“热衰退”现象,进而减少交通事故的产生。

西班牙GALFER公司已成功开发以玄武岩纤维作为主增强纤维来生产的1052系列摩托车刹车片。因此,玄武岩纤维应用于摩擦增强材料既有利于增加汽车摩擦材料的寿命,提高摩擦材料的使用温度,又能解决当前摩擦材料的存在的各种不利因素。采用玄武岩纤维制成的耐高温结构复合材料,用于汽车制动器、离合器等磨擦增强材料,既为汽车的高速化发展助力,又有利于提升汽车的安全性能,其开发具有广阔的市场前景。

2、汽车用高温过滤材料

目前汽车用过滤材料主要使用的纤维有粘胶纤维,聚酯纤维,以及聚烯烃纤维,主要用于发动机进气过滤和车仓空气过滤还有汽车尾气净化过滤。但是这些纤维存在着耐热效果不好,尤其是尾气过滤中,使用寿命不长。其中聚酯纤维和聚烯烃纤维,均来自于石油产业,而石油是一种不可再生资源,因此寻求一种可再生的高性能的纤维成为当前的重点。

玄武岩纤维的力学性能远远超过于聚酯纤维和聚烯烃纤维,且其耐酸碱性能远远超过这两种纤维,使用玄武岩纤维制成的过滤材料具有耐破度高,抗张强度好,性价比高,能完全降解以及优良过滤性能,是未来高温过滤材料的首推材料。玄武岩纤维汽车过滤材料能够在高温条件下将汽车尾气中的固体粒子过滤分离开来,降低汽车尾气对城市污染,且其过滤材料具有在高温条件下长时间使用,而性能保持稳定的优点。俄罗斯与乌克兰用连续玄武岩纤维制成的过滤布在900℃的高温下,连续玄武岩纤维的质量损耗仅为12%。玄武岩纤维汽车用过滤材料的应用,符合新世纪环保的要求,也有利于满足人们追求高性能汽车的要求。

3、汽车内饰材料

汽车用内饰材料主要有皮质内饰、金属内饰、塑料内饰、纺织品内饰等等。其应用范围主要包括汽车内部的顶棚、门衬板、地毡、座椅、安全带、隔音毡、行李仓衬垫、密封过滤毡等大约四十多个部件。

要求内饰材料必须具有高刚度、轻量化、阻燃、低成本,且不污染环境。目前应用较多的内饰材料普遍存在强度不够,受热易挥发对人体有害的气体,以及减振、隔热、吸音性能较差,特别是材料的声阻性能和降低噪音性能低于行业所要求的水平,因此开发新型的具有遇热不挥发有害气体,且耐热、吸音、机械性能高的材料具有十分重要的意义。