關(guān)于復(fù)合材料的問題核心提示：復(fù)合材料應(yīng)用于汽車行業(yè)最早開始于1953年，近年來，復(fù)合材料在汽車行業(yè)應(yīng)用中保持著持續(xù)增長的發(fā)展勢頭，并且這個趨勢還將繼續(xù)朝

復(fù)合材料應(yīng)用于汽車行業(yè)最早開始于1953年，近年來，復(fù)合材料在汽車行業(yè)應(yīng)用中保持著持續(xù)增長的發(fā)展勢頭，并且這個趨勢還將繼續(xù)朝著向上方向發(fā)展。復(fù)合材料的用量之所以會在汽車行業(yè)中持續(xù)增長，是因為復(fù)合材料具備了許多優(yōu)秀的性能，如：強度高、重量輕、耐腐蝕，并且與鋁材和鋼材相比，加工成本更低、設(shè)計的靈活性更強、更容易成型等等?？傊瑥?fù)合材料是汽車行業(yè)替代金屬材料的一個很好的可選項。然而，事實上在汽車制造領(lǐng)域，其制作材料并沒有完全直接從金屬材料轉(zhuǎn)換到復(fù)合材料，尤其在大批量生產(chǎn)的汽車方面，復(fù)合材料的應(yīng)用還是很有限的，這是因為有許多和復(fù)合材料使用相關(guān)的技術(shù)問題仍然沒有很好地得到解決，其中包括準(zhǔn)確的材料定性、生產(chǎn)、油漆、維修、和金屬材料的連接以及回收等問題。盡管近年來世界上復(fù)合材料的新材料、新工藝和新技術(shù)不斷涌現(xiàn)，從而在很大程度上使上述問題得到了改善，促進(jìn)了復(fù)合材料在各類汽車中的廣泛應(yīng)用，但也不能否認(rèn)復(fù)合材料在汽車上的廣泛應(yīng)用特別是在中國汽車行業(yè)真正廣泛應(yīng)用仍然存在應(yīng)用技術(shù)方面的各類問題，這需要我們?nèi)リP(guān)注，去研究，去探討，去實踐。本文就汽車復(fù)合材料的涂裝、連接、維修和回收等四大應(yīng)用技術(shù)問題進(jìn)行探討，以期拋磚引玉。汽車復(fù)合材料的涂裝

在汽車工業(yè)中，汽車車身的外表油漆質(zhì)量是整車質(zhì)量最重要的指標(biāo)之一，因為車身油漆表面不僅起到保護(hù)車廂不被腐蝕的作用而且對汽車美化外觀有著十分重要的影響。因此，盡管汽車生產(chǎn)主機(jī)廠承認(rèn)復(fù)合材料與傳統(tǒng)的金屬相比具有種種的優(yōu)點，但是他們對于復(fù)合材料經(jīng)噴涂后的表面是否具有同金屬表面一樣的質(zhì)量，仍持保留態(tài)度。事實上，復(fù)合材料在汽車車身面板方面使用中所遇到的一個最大的挑戰(zhàn)就是：復(fù)合材料經(jīng)涂裝后產(chǎn)生的瑕疵。

我們以復(fù)合材料在汽車車身面板方面使用最多的片狀模塑料SMC部件為例，SMC車身部件在涂裝后通常會產(chǎn)生很多的表面瑕疵，例如：針眼、氣孔、裂紋、氣泡等，尤其在車身面板的邊緣區(qū)域氣泡情況較為嚴(yán)重。為了彌補這些缺陷，減少不合格產(chǎn)品率，提高部件的表面質(zhì)量，國內(nèi)生產(chǎn)廠家目前是通過大量的涂裝后修補手段如破泡、打磨、填膩子、拋光等來加以改進(jìn)，然后再按通常的涂裝工藝進(jìn)行表面再涂裝。這樣做的結(jié)果雖然減少了不合格品率，但增加了大量的后修補工序和再涂裝使生產(chǎn)成本大幅上升，另外也限制了SMC在A級車身面板上的應(yīng)用。

SMC車身面板在涂裝后產(chǎn)生表面油漆瑕疵和起泡的原因絕大部分都?xì)w因于基質(zhì)中的微小孔隙和微裂紋。而這些微小孔隙和微裂紋常常是在生產(chǎn)及搬運過程中不注意人為形成的，例如從部件的模壓到脫模到除邊的過程，以及從部件的包裝到運輸?shù)倪^程，我們經(jīng)常會發(fā)現(xiàn)，在部件的邊緣部分會產(chǎn)生許多微裂紋。正是這些看似微不足道的微小孔隙和微裂紋，在油漆噴涂過程中積聚了空氣中的水分和油漆中揮發(fā)性溶劑，當(dāng)油漆后的SMC部件通過烘箱高溫烘烤時，水分和溶劑膨脹蒸發(fā)變成氣泡逸出，造成已噴完漆的部件表面起泡或氣泡破裂變成氣孔、針眼等油漆瑕疵。

就SMC部件在涂裝后產(chǎn)生的表面瑕疵，目前國外復(fù)合材料行業(yè)主要的做法是消除微孔隙和微裂紋，從根夲上杜絕產(chǎn)生油漆表面瑕疵的根源，收到了很好的效果，主要有以下幾方面的措施：1.生產(chǎn)高強度、高韌性SMC樹脂。近年來，美國AOC公司和ThyssenkruppBudd公司聯(lián)合起來開發(fā)了Atryl?TCA一種新的SMC樹脂。這種SMC樹脂強度高，生產(chǎn)出的部件可減少50%的表面波痕（與傳統(tǒng)的SMC表面相比），并增加了69%的韌性（與傳統(tǒng)的SMC樹脂相比）。由于具有這些性能，可顯著地阻止在脫模過程及脫模后微裂紋的產(chǎn)生，這樣即使在重要的邊緣區(qū)域也不會產(chǎn)生微裂紋。2.加強模壓工藝控制和模具技術(shù)進(jìn)步。通過改變SMC片材加料方式和片材鋪覆位置；增加材料的流動距離；使閉模過程中材料發(fā)生均勻位移等措施以達(dá)到減少SMC部件孔隙量。具體做法有采用PLC、NCN控制復(fù)合材料壓機(jī)對不同部件的產(chǎn)品模壓工藝進(jìn)行對應(yīng)編程模壓控制；采用激光定位儀對材料鋪覆進(jìn)行正確定位等。另外對大型或復(fù)雜零部件采用真空輔助排氣模具，在真空條件下進(jìn)行模壓成型操作，這樣就可以顯著降低甚至消除SMC多孔性缺陷。3.開發(fā)新型底漆涂料和新型涂裝工藝。2003年BASF公司針對SMC“油漆氣泡”難題，推出DynaSeal?紫外固化封孔劑，這種技術(shù)使得SMC部件在噴漆烘干前，通過紫外引發(fā)聚合反應(yīng)對SMC表面進(jìn)行封孔，在接下來的噴漆油漆固化中，這層紫外固化的封孔劑層可阻止SMC基體中吸收的揮發(fā)物逸出，從而避免了氣孔的

一般來說，汽車復(fù)合材料結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑通常使用環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂和丙烯酸酯樹脂為基礎(chǔ)的三大類粘結(jié)劑，該三大類粘結(jié)劑在使用中也各具特點，應(yīng)該準(zhǔn)對不同的材料和要求進(jìn)行不同的選擇：

環(huán)氧基粘結(jié)劑：對復(fù)合材料、熱固性塑料和金屬粘接性極好；強度、撓度和彈性都很高；固化過程收縮性最小。分為單、雙組份兩種。單組份環(huán)氧粘接劑要求熱固化，應(yīng)用條件要求很嚴(yán)。聚氨酯基粘結(jié)劑：對絕大部分復(fù)合材料和塑料的粘接性極好；對金屬的粘接性較好；機(jī)械性能從剛性到撓性范圍大；持久性好；但加工過程中對潮濕敏感；固化速度的范圍較廣。丙烯酸基粘結(jié)劑：對復(fù)合材料和熱固性塑料的粘接性極好；對金屬的粘接性好；允許被粘件進(jìn)行較差的預(yù)處理；能達(dá)到高強度與高韌性的最佳結(jié)合；耐化學(xué)性好，有效使用期長；固化速度快；但有惡臭；固化過程中收縮性較高。表1為汽車復(fù)合材料三類結(jié)構(gòu)粘接劑的典型性能，由于結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑的品種繁多，使用的要求又各不相同，所以應(yīng)以實際使用結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑的性能為準(zhǔn)，表中數(shù)值僅供參考。汽車復(fù)合材料粘接前的表面處理：

汽車復(fù)合材料（尤其是熱塑性汽車復(fù)合材料）的表面能都相對較低，所以在使用結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑之前，需要對汽車復(fù)合材料表面進(jìn)行適當(dāng)?shù)奶幚?，以去除表面的污垢、粉塵、油污、油脂、水分、脫模劑和增塑劑等，同時，提高基材的表面能，使其高于結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑的表面能量，從而確保結(jié)構(gòu)粘結(jié)劑能夠充分潤濕基材表面，這對于實現(xiàn)堅固可靠且耐久的粘接是至關(guān)重要的。下面，將介紹三種常用的表面處理方法。1.溶劑擦拭法。這是最簡單的表面處理方式，能夠去除粘接表面的蠟質(zhì)、油污和其他小分子量的污染物。這項技術(shù)要求污染物可溶于溶劑，且溶劑本身不含溶解的污染物。為此，對溶劑的選擇就顯得非常重要。一般，常用的溶劑包括：丙酮、丁酮、甲基異丁基酮、二甲苯、三氯乙烯、乙醇和異丙醇等，在擦拭中應(yīng)注意使用清潔的無塵擦布或紙巾。但這種表面處理方法的缺點是：溶劑可能會對基材產(chǎn)生不良影響，如熱塑性復(fù)合材料可能會被溶解，顯現(xiàn)出應(yīng)力裂紋或龜裂；可能會造成交叉污染，如樣品與樣品之間的污染、重復(fù)使用或浸入到溶劑中的擦布的污染等；產(chǎn)生的蒸汽可能會危害工人的健康；不適用于大規(guī)模的生產(chǎn)要求（大規(guī)模的工業(yè)生產(chǎn)可選用蒸汽脫脂和超聲波蒸汽脫脂的方法）。2.打磨法。打磨可去除表面污染物，并獲得高度毛化的表面，從而增加結(jié)構(gòu)粘接劑的粘接接觸面，以產(chǎn)生“咬合效應(yīng)”。常用的打磨方法包括：采用鋼絲刷、砂紙或銼削等的手工打磨；采用砂帶、砂輪或噴丸/噴砂等的自動打磨；以及相對較快，對操作者依賴性低且重復(fù)性和成本效益均較好的機(jī)械打磨等。3.火焰處理法?；鹧嫣幚硎抢脷怏w或氣體/氧氣火焰，對表面進(jìn)行部分氧化，以產(chǎn)生極性基，從而提高聚合物的表面能。此技術(shù)所處理的基材厚度較采用電暈預(yù)處理的基材厚度大，尤其適用于不均勻的熱塑性復(fù)合材料制品。其優(yōu)點是：氣體與氧氣的比例、流量、暴露時間和火焰與基材的距離易于調(diào)節(jié)，已被證實是適用于聚丙烯類復(fù)合材料的較有效的方法。汽車復(fù)合材料粘接前的表面處理除了以上介紹三種常用的表面處理方法外，還有一些相對先進(jìn)和準(zhǔn)對特殊粘接要求的復(fù)雜的表面處理技術(shù)，如等離子體處理電暈放電處理化學(xué)處理等。但無論采用那種表面處理方法，關(guān)鍵是要求有清潔的粘接表面和確保粘結(jié)劑能夠充分潤濕基材，這是我們應(yīng)該嚴(yán)格加以關(guān)注的。汽車復(fù)合材料粘接接頭的設(shè)計汽車復(fù)合材料粘結(jié)劑粘接連接固定方法除了粘結(jié)劑的選擇與配制以及粘接表面處理是很關(guān)鍵的步驟外，粘接接頭的設(shè)計好壞同樣將直接影響到粘接性能和強度。汽車復(fù)合材料粘接接頭設(shè)計的一般原則是：保證粘接面上應(yīng)力分布均勻；將應(yīng)力減少到最小限度，使之純粹受拉力和剪切力；盡可能擴(kuò)大粘接面積等。汽車復(fù)合材料粘接接頭的結(jié)構(gòu)設(shè)計形式也是多種多樣的，根據(jù)被粘物形狀可分為平面搭接、角形搭接、T形粘接和管、棒形粘接等形式；根據(jù)材料的粘接方式又可分為對接、搭接、插接、對切雙搭接等等。從接頭形式看，一般認(rèn)為插接結(jié)構(gòu)比較理想，其次是搭接和斜搭接。但在實際應(yīng)用中，主要根據(jù)被粘接制品的結(jié)構(gòu)和需粘接的部位而具體確定。汽車復(fù)合材料的維修傳統(tǒng)意義上的汽車碰撞維修，只是簡單將碰撞受損變形的車身固定后，用加熱、機(jī)械拉伸的方式進(jìn)行維修，然后再靠榔頭等簡單工具調(diào)整和修復(fù)車身鋼板、車門和立柱等的間隙和形狀，最后靠膩子、原子灰以及修補漆恢復(fù)原貌。對于鋼板車身的碰撞維修我們都已駕輕就熟了，但隨著汽車復(fù)合材料在汽車車身上應(yīng)用的日益廣泛，汽車復(fù)合材料車身碰撞受損后的維護(hù)修復(fù)卻開始成為汽車行業(yè)新的困惑，汽車復(fù)合材料碰撞受損后究竟能不能修復(fù)？如果可以的話，怎么進(jìn)行修復(fù)？經(jīng)過修復(fù)后的車身能否恢復(fù)到受損前的狀態(tài)？這些問題的答案是明確的：目前在汽車上所使用的復(fù)合材料部件都是可以修補的，而且完全能達(dá)到受損前的狀態(tài)。之所以會得出這樣的結(jié)論，是因為在過去的若干年中，維修汽車復(fù)合材料所用的粘結(jié)劑等產(chǎn)品得到了很大的改進(jìn)，維修的工藝技術(shù)也已日臻成熟，從某種程度上講，汽車復(fù)合材料的維修工序要比鋼板材料更加簡便和易于操作。

汽車復(fù)合材料部件是否需要進(jìn)行修復(fù)主要取決于碰撞的程度，汽車復(fù)合材料發(fā)生碰撞一般會有三種狀況：一是輕微的撞擊，由于汽車復(fù)合材料本身具有良好的抗撞擊性能，如能經(jīng)受普通手推車的撞擊而不會產(chǎn)生凹陷，也不會損壞，因此這種狀況不需要維修；二是猛烈的撞擊，汽車復(fù)合材料嚴(yán)重受損，通常建議更換部件而不作維修，因為維修成夲將會大于更換部件的成夲；三是雖經(jīng)碰撞而受損不嚴(yán)重，在經(jīng)濟(jì)上值得維修，這類汽車復(fù)合材料是夲節(jié)關(guān)注的重點。目前大多數(shù)維修部門已經(jīng)掌握手工鋪層玻璃纖維增強塑料的維修技術(shù)，而對復(fù)合材料在汽車車身面板方面使用最多的片狀模塑料SMC部件的維修卻缺乏認(rèn)識，仍采用傳統(tǒng)維修手工鋪層玻璃纖維增強塑料的方法，結(jié)果經(jīng)常會產(chǎn)生維修失敗的情況。這是由于SMC的化學(xué)組成成份和手工鋪層玻璃纖維增強塑料是不相同的。維修SMC部件通常需要專用SMC材料制成的粘結(jié)劑，而SMC維修專用粘結(jié)劑的玻纖含量要與被維修SMC部件的玻纖含量基夲一致，這樣才能使修補的部分與被修部件保持相對一致的熱膨脹或收縮比率，否則的話，維修數(shù)周后會出現(xiàn)類似“牛眼”或“暈環(huán)”的形狀，說明維修工作同樣是失敗的。另外，無論在維修過程中使用何種材料，都必須按照粘結(jié)劑生產(chǎn)商的指導(dǎo)說明正確地去操作，尤其要特別注意維修材料的固化時間。汽車復(fù)合材料的回收出于經(jīng)濟(jì)和環(huán)保的原因，在汽車行業(yè)中采用回收工藝已經(jīng)有很長的歷史。早期的汽車，如轎車、客車、卡車幾乎全都使用了金屬，回收的方法主要就是將廢舊的金屬部件熔化掉，以便于再次利用。這種回收方法對于金屬材料來說是相當(dāng)理想的，通過熔融處理，金屬部件可以成為新的材料。但遺憾的是，汽車復(fù)合材料卻不能像金屬材料這樣進(jìn)行回收，我們經(jīng)常會被問及：汽車復(fù)合材料是否屬于可回收的材料？如果屬于可回收的材料，怎樣才能方便地回收汽車復(fù)合材料？正如我們己經(jīng)知道，汽車復(fù)合材料包括熱固性汽車復(fù)合材料和熱塑性汽車復(fù)合材料兩大類，其中熱塑性汽車復(fù)合材料可以通過再熔化回收利用已為大家所了解，持有疑問或為汽車行業(yè)專家頗感頭痛的問題是熱固性汽車復(fù)合材料能否進(jìn)行回收和再利用？事實上熱固性汽車復(fù)合材料同樣屬于可回收的材料，這在汽車復(fù)合材料應(yīng)用最為發(fā)達(dá)的美國、歐洲等國家早己有定論，只是熱固性汽車復(fù)合材料因為具有化學(xué)、熱力學(xué)、機(jī)械穩(wěn)定性較高的特點，一方面使它們成為汽車許多應(yīng)用領(lǐng)域的首選材料，另一方面也存在著其回收有一定困難的客觀事實。熱固性汽車復(fù)合材料不像傳統(tǒng)金屬材料和熱塑性汽車復(fù)合材料那樣可以通過簡單再熔化方式來回收，它們必須用不同的加工方法處理。針對熱固性汽車復(fù)合材料的處理和回收，人們通過不斷的探索和實踐已研發(fā)出多種回收處理技術(shù)方案，其中較為行業(yè)普遍接受的回收處理方法有下列三種：1、熱解法。熱解法又稱為化學(xué)回收處理方法，簡單地講，熱解法是在無氧的環(huán)境中加熱，將有機(jī)物質(zhì)有控制地?zé)岱纸獬煽苫厥盏囊环N或多種物質(zhì)的方法。熱固性汽車復(fù)合材料熱解處理的一般過程為：先將廢舊的熱固性汽車復(fù)合材料制品切割成50mm×50mm大小的碎塊，用水蒸氣蒸煮后，置于熱解爐中處理。結(jié)果顯示，熱固性汽車復(fù)合材料在處理系統(tǒng)中很容易被蒸餾，苯乙烯-聚酯樹脂基材料很快被揮發(fā)而轉(zhuǎn)變?yōu)榭扇細(xì)怏w和可燃油，并將有機(jī)物質(zhì)完全從玻璃纖維和CaCO3中分離出來。經(jīng)熱解法處理我們得到了三種可回收的物質(zhì)，即熱解氣、熱解油及固體副產(chǎn)物。2、粉碎法粉碎法又稱為物理回收處理方法，是一種直接利用廢舊熱固性汽車復(fù)合材料而并不改變其化學(xué)性質(zhì)的一種回收方法，也是目前最直接、最有效的方法。熱固性汽車復(fù)合材料粉碎處理的一般過程為：先將廢舊的熱固性汽車復(fù)合材料切成50mm×20mm大小的碎塊，并通過除鐵處理，然后用錘磨機(jī)對碎塊進(jìn)一步粉碎，粉碎后的粉料通過二級氣旋式分離器進(jìn)行分級分理，粗料重回錘磨機(jī)再粉碎，粉料進(jìn)入振動篩進(jìn)行分級處理，將各種不同顆粒直徑粉料分別貯存于相應(yīng)的收集箱內(nèi)，供各種不同應(yīng)用場合再利用。粉碎法的效果較好，效率較高，實用性也強，可以制成大至9.5mm有用顆粒粗料，也可生產(chǎn)小至200目(60μm)或更細(xì)的粉狀填料。3、焚燒法焚燒法又稱為能量回收法，是一種利用廢舊熱固性汽車復(fù)合材料作燃料進(jìn)行焚燒，以獲取能量的一種回收方法。熱固性汽車復(fù)合材料焚燒處理的一般過程為：先將廢舊的熱固性汽車復(fù)合材料粉碎為粒徑10mm大小的粉末，然后吹入水泥窯爐內(nèi)，作為燃料燃燒，以能量的方式回收由于焚燒交聯(lián)的聚酯產(chǎn)生的熱能，而經(jīng)煅燒的灰分能作為水泥原料使用。這種方法的特點是：把廢舊熱固性汽車復(fù)合材料一部分轉(zhuǎn)化成能源，可以減小部分燃料用量，也減少了二氧化碳的排放，另外因窯爐內(nèi)溫度高，產(chǎn)生的有害氣體極少，沒有有害氣體污染空氣的問題；再由于經(jīng)煅燒的灰分與水泥的化學(xué)成分相同，完全可以作為水泥原料使用。因此，焚燒法能把廢舊熱固性汽車復(fù)合材料通過焚燒將能源利用和材料回收結(jié)合起來一次性全部回收，具有很好的推廣價值。通過上述三種回收處理方法介