华东理工大学科技成果——长纤维增强热塑性复合材料(LFT)

长纤维增强热塑性复合材料（LFT）
长纤维增强热塑性复合材料(LFT)是纤维增强聚合物领域的一种新型高级轻量化材料。

以热塑性树脂为基体，以长纤维(主要为玻璃纤维和碳纤维，10-25mm)为纤维增强材料的热塑性复合材料，具有质量轻、强度高、抗冲击热性强、耐腐蚀、成型加工性能优、可设计与重复回收利用、绿色环保等性能，并具有高的性价比和较低的密度，在汽车轻量化应用中展示了较好前景。

LFT的机械特性与增强纤维的长度有着密切的关系。

与相类似的短纤维(纤维长度约小于1mm)增强注塑成型热塑性复合材料相比，LFT材料在强度、抗撞击性能、能量的吸收率等方面都得到了很大提高。

这些特性也为LFT在要求更为严格的汽车内外部的结构件和半结构件上的应用创造了条件，成为受汽车行业青睐的主要原因之一。

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具体来说，这一材料主要用于汽车仪表板骨架、前端模块(水箱支架)、天窗支架、蓄电池支架、门板支架、引擎盖、换挡器、油门踏板等。

而以仪表板支架为例，其可满足高流动性、高刚度、低蠕变、安全性、尺寸稳定性、轻量化等方面的要求。

LFT简介LFT是长纤维增强热塑性复合材料（Long Fiber Reinforced Thermoplastics）的英文简称，是一种以热塑性树脂（如聚丙烯、尼龙、聚酯等）为基体，以长纤维（玻璃纤维、麻纤维、碳纤维和芳纶纤维）为增强材料的复合材料。

它具有重量轻、强度高、抗冲击韧性强、耐腐蚀、成型加工性能优良、可设计性好、可重复回收利用、绿色环保等卓越性能。

由于LFT具有更好的流动性能，从而比GMT更有利于复杂制件的一次成型。

LFT材料一般包含长度为10mm～50mm的玻璃纤维，因此LFT制件的耐用性和强度较好。

而目前常用的是短纤增强塑料粒子，纤维长度较短，一般在3mm以下，纤维在塑料中是无规的、随机的，因此在经过注塑工艺，生产的制品中纤维更短，其增强效果受到一定的限制。

典型长玻纤增强塑料（LFT）粒子注塑物性表：LFT与其他材料相比1、LFT与短玻纤增强塑料比较和传统的短玻纤增强塑料相比，具备特殊的螺杆、模头及切割器设计和浸润剂配方的LFT技术可以得到12mm以上的料粒活片材，纤维长度和料粒长度相当，让玻璃纤维在最终制品中拥有更长的玻璃纤维长度。

一般的短纤维增强，在经过螺杆、注射口、模腔内流动这三个过程后，纤维的长度下降的非常厉害，最终制品中的纤维平均长度已经不到1mm，因此对制品的力学性能的帮助非常有限，而LFT技术，不论事模压还是注射成型，最终测试制品内的玻璃纤维平均长度仍然不低于4mm，因此大大提高了制品的机械性能。

和短纤增强的结构件相比，抗冲击、抗蠕变性更好，抗热性能也更优异。

2、LFT与金属比较和金属材料相比，LFT材料又非常低的密度和非常高的比强度，制品加工方法较灵活，材料回收率高，相比材料的成本较低，部件的功能性和整体性很高，LFT的部件加工设备如挤出机、注射剂或压机、打孔安装设备、模具，相比昂贵的金属冲击设备和模具来说，其成本是很低的，尤其事在生产批量不大的车型，LFT更体现出优异的经济性。

LFT技术发展概况定义长纤维增强热塑性塑料简称LFT或LFRT，是用长玻璃纤维代替原来的短切纤维与PP、PA、PET等热塑性塑料通过挤出、造粒或造片等方法制得的复合材料，可以用玻璃纤维和塑料造粒制成半成品后再经注射或模压成型为最终制品，也可以在同一生产线上把玻璃纤维、塑料混合挤出后直接模压或注射成型为最终制品。

前者称为LFT粒料（LFT-G或LFT-P），后者称为直接LFT（LFT-D或D-LFT）。

据有关厂商介绍，一般的短切纤维（长度4.5mm、6mm等）增强粒料，在经过螺杆、注料嘴、模腔这些作业区后，纤维的长度大为减少，最终制品中的纤维平均长度已不到1mm，因此对制品力学性能的帮助有限。

而LFT技术可以得到12mm以上的粒料或片料，纤维长度与粒料长度相当，不论是模压还是注射成型，最终制品中的纤维平均长度仍然不低于4mm，因而大大提高了制品的力学性能。

另据外刊文章论述，LFT材料的力学性能与其中增强纤维的长度直接相关。

而“长”是一个非常相对的概念，很难作出明确的定义。

例如，2mm的平均长度在传统的注射成型工艺中被认为“较长”，但在模压成型工艺中则被认为“较短”。

这种讨论有时还被不同的材料和工艺开发者根据自己的兴趣加上各自的色彩。

近年来，汽车工业对节省成本的强劲要求促使LFT领域开发了多种新的材料和工艺。

其结果，在专业文献资料中出现了多种缩写和新的术语，常常在说明同一材料或工艺时所用术语不一致。

这就造成了术语和定义的一些混淆。

然而，最近启动了一项重要举措，即开始制订此行业中各种半成品和加工方法的标准术语，确定标准的评价和测试方法。

这些基础工作由欧洲热塑性复合材料同盟执行。

长纤维粒料LFT获得发展和大量应用的驱动力其实是GMT（玻纤毡增强热塑性塑料）。

虽然GMT是成熟的技术，但它作为新材料新应用“开路先锋”的作用正在受到挑战。

由于汽车等行业对降低成本的明显需求，一些更新的材料和工艺技术陆续问世。

10多年前，用线材包覆法、直角机头挤出法和几种拉挤法制出了长纤维粒料或片料。

科技成果——长纤维增强热塑性复合材料技术开发单位北京大学成果简介长纤维（玻璃纤维、碳纤维等）增强热塑性复合材料（Long Fiber reinforced Thermoplastics，LFT）是20世纪90年代逐渐发展起来的一种新型纤维增强树脂基复合材料，具有高强度、高刚性、高尺寸稳定性、耐高温、低吸水率、低翘曲度、使用寿命长、高低温抗耐蠕变性能优良、可回收再利用等显著特点，可以弥补常规短纤维增强热塑性塑料（SGRT）的许多不足和缺点。

该新材料在汽车、电子、家电、通讯、机械、化工、军工、体育器材、医疗器械等领域具有广泛应用，市场发展潜力巨大。

应用范围（1）汽车行业保险杠、车门板/自锁刹车系统、小轴和齿轮零件/汽车行李架与缓冲器/汽车蓄电池外壳/铁铝浇注件/轿车座椅骨架、仪表板、汽车椅背、换档器底座等。

（2）机电行业导流管扇叶和电机过滤器罩、风叶/同轴气缸离合器辅助件/高承载力、高扬程潜水电机、水泵/止推轴承、导轴承/机车导轨、真空泵、压缩机转子等。

（3）通讯、电子、电器行业高精度接插件、点火器零组件、线圈轴、继电器基座/微波炉变压器线圈架、框架/电气联结器、继电器、电磁阀封装件/扫描仪组件等。

打印机壳体、软盘传动系统、传真机壳体、风扇叶片、低压电器壳与内支架、电器开关壳、电脑外内支架壳体、电视机调谐器、电视机后盖、洗衣机内桶、烤面包箱底板、电热锅、电安斗把手等。

（4）化工防腐及医疗器械上的应用化工防腐设备、贮罐、管道、电镀槽部件、防腐地板、门窗构件、印染板架框、医疗器械非金属结构件等。

（5）建筑工程上应用LFT在建筑工程上主要用来制作建筑模版、装饰板、保温隔热件、隔音板等材料，大多采用GMT板状材料，用模压、真空模压成型等方法，主要使用材料为玻璃纤维（GF）增强工程塑料，比如GF/PP、GF/PVC、GF/PV、GF/PE等。

近几年来，作为混凝土增强用热塑性复合材料棒材发展很快，这类材料大多用拉挤、拉挤＋模压（根压）、拉挤＋缠绕等成形办法。

汽车新材料：长玻纤增强PP（LFT-PP）由于金属不适合成型复杂的形状，限制了它在很多零件中的应用，这也阻碍了成本的下降。

与此相反，采用长玻纤增强塑料注射成型则可以克服上述诸多弊病。

因此掀起了“以塑代钢”的潮流：LFT-PP替代金属成为汽车新材料。

LFT-PP是长纤维增强聚丙烯材料，聚赛龙LFT-PP塑料是长玻璃纤维经过专门设计的模具浸润PP基体树脂，得到被树脂充分浸润的料条后切成一定长度的粒子。

LFT-PP，也就是长玻纤增强聚丙烯(Long Glass Fiber Reinforced Polypropylene.简称LGFPP)，作为汽车模块载体材料，该材料不仅能有效地提高制品的刚性、抗冲击强度、抗蠕变性能和尺寸稳定性，而且可以做出复杂的汽车模块制品。

长玻纤生产工艺长玻纤增强复合塑料和短纤维增强复合塑料比较2、高耐热LFT-PP材料在120℃时的高温疲劳强度是普通玻纤增强PP的2倍，甚至比以耐热性著称的玻纤增强尼龙高10%，因而这种材料具有作为结构件所需的耐久性和可靠性。

3、更好的抗翘曲性LFT-PP材料的优势特点1、良好的尺寸稳定性2、优异的耐疲劳性3、较小的蠕变性能4、各向异性小、低翘曲变形5、优异的力学性能，特别是耐冲击特性6、良好流动性、适应薄壁产品加工LFT-PP材料的材料性能1、优异的物理力学性能2、优异的热氧老化性能3、优异的耐低温性4、良好的分散性和外观效果5、良好的耐候性LFT热塑性复合材料的加工成型长纤维增强PP可用一般的射出成型机成型没有问题，但是若采用混炼度高的螺杆和射嘴会导致玻纤容易断裂，造成无法充分发挥长纤维原有的性能。

因此推荐使用注塑机的选择如下：螺杆长径比为16:1-22:1压缩比为2:1-2.5:1在允许的情况下尽量选择直径较大的螺杆采用深螺槽、低压缩比螺杆采用开放式大直径射嘴LFT-PP在汽车领域中的典型应用。

华东理工大学简介华东理工大学原名华东化工学院，其办学历史可以追溯到100多年前的南洋公学和震旦学院，是1952年全国院系调整时由交通大学（上海）、震旦大学（上海）、大同大学（上海）、东吴大学（苏州）、江南大学（无锡）等校的化工系合并组建而成的全国第一所以化工特色闻名的高等学府。

1956年被定为全国首批招收研究生的学校之一。

1960年起被中共中央确定为直属教育部的全国重点高校。

1993年经国家教委批准，更名为华东理工大学。

1996年6月学校进入国家“211工程”重点建设行列。

1997年10月，上海市参与共建共管。

2000年经教育部批准建立研究生院，2008年，获准建设“985创新平台”，是国家首批实施自主招生改革的22所高校之一。

经过半个多世纪的改革与建设，现已发展成为特色鲜明、多学科协调发展的研究型全国重点大学。

学校现有徐汇校区、奉贤校区和金山科技园区。

学校设有化工学院、生物工程学院、化学与分子工程学院、药学院、材料科学与工程学院、信息科学与工程学院、机械与动力工程学院、资源与环境工程学院、理学院、商学院、社会与公共管理学院、艺术设计与传媒学院、外国语学院、法学院和体育科学与工程学院等15个专业学院。

学校还设有网络教育学院、继续教育学院、国际教育学院、中德工学院、理工优秀生部、人文科学研究院。

学校学位授权点覆盖了理、工、农、医、法、管、哲、经、文、历史、教育等11个学科门类，38个一级学科。

有58个本科专业，21个硕士学位授权一级学科，100多个硕士学位授权点；6个博士学位授权一级学科（理、工），44个博士学位授权点（理、工、农、医、法）；拥有工商管理硕士（MBA）、公共管理硕士（MPA）和18个工程领域的工程硕士专业学位授予权和高校教师在职攻读硕士学位授予权。

设有7个博士后科研流动站，拥有7个国家重点学科（按二级学科计）、1个国家重点（培育）学科、10个上海市重点学科。

学校现有两院院士2名，国家教学名师1人，国家973计划首席科学家3名，国家863计划领域专家2名，长江学者特聘教授10名，教育部“长江学者和创新团队发展计划”创新团队2个，国家级教学创新团队2个，国家级有突出贡献的中青年专家11名，国家杰出青年科学基金获得者8名，国家优秀青年教师基金获得者11名，有正副高级职务的教师及其他专业技术人员1000余人。