汽車復合材料粘接前的表面處理：

 

    汽車復合材料（尤其是熱塑性汽車復合材料）的表面能都相對較低，所以在使用結構粘結劑之前，需要對汽車復合材料表面進行適當的處理，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，使其高于結構粘結劑的表面能量，從而確保結構粘結劑能夠充分潤濕基材表面，這對于實現堅固可靠且耐久的粘接是至關重要的。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、油污和其他小分子量的污染物。這項技術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生不良影響，如熱塑性復合材料可能會被溶解，顯現出應力裂紋或龜裂；可能會造成交叉污染，如樣品與樣品之間的污染、重復使用或浸入到溶劑中的擦布的污染等；產生的蒸汽可能會危害工人的健康；不適用于大規模的生產要求（大規模的工業生產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，從而增加結構粘接劑的粘接接觸面，以產生“咬合效應”。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性和成本效益均較好的機械打磨等。

 

    3.火焰處理法

 

    火焰處理是利用氣體或氣體/氧氣火焰，對表面進行部分氧化，以產生極性基，從而提高聚合物的表面能。此技術所處理的基材厚度較采用電暈預處理的基材厚度大，尤其適用于不均勻的熱塑性復合材料制品。其優點是：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節，已被證實是適用于聚丙烯類復合材料的較有效的方法。

 

    汽車復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，還有一些相對先進和準對特殊粘接要求的復雜的表面處理技術，如等離子體處理電暈放電處理化學處理等。但無論采用那種表面處理方法，關鍵是要求有清潔的粘接表面和確保粘結劑能夠充分潤濕基材，這是我們應該嚴格加以關注的。

 

    汽車復合材料粘接接頭的設計

 

    汽車復合材料粘結劑粘接連接固定方法除了粘結劑的選擇與配制以及粘接表面處理是很關鍵的步驟外，粘接接頭的設計好壞同樣將直接影響到粘接性能和強度。汽車復合材料粘接接頭設計的一般原則是：保證粘接面上應力分布均勻；將應力減少到最小限度，使之純粹受拉力和剪切力；盡可能擴大粘接面積等。汽車復合材料粘接接頭的結構設計形式也是多種多樣的，根據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，一般認為插接結構比較理想，其次是搭接和斜搭接。但在實際應用中，主要根據被粘接制品的結構和需粘接的部位而具體確定。

 

    汽車復合材料的維修

 

    傳統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、機械拉伸的方式進行維修，然后再靠榔頭等簡單工具調整和修復車身鋼板、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，但隨著汽車復合材料在汽車車身上應用的日益廣泛，汽車復合材料車身碰撞受損后的維護修復卻開始成為汽車行業新的困惑，汽車復合材料碰撞受損后究竟能不能修復？如果可以的話，怎么進行修復？經過修復后的車身能否恢復到受損前的狀態？這些問題的答案是明確的：目前在汽車上所使用的復合材料部件都是可以修補的，而且完全能達到受損前的狀態。之所以會得出這樣的結論，是因為在過去的若干年中，維修汽車復合材料所用的粘結劑等產品得到了很大的改進，維修的工藝技術也已日臻成熟，從某種程度上講，汽車復合材料的維修工序要比鋼板材料更加簡便和易于操作。

 

    汽車復合材料部件是否需要進行修復主要取決于碰撞的程度，汽車復合材料發生碰撞一般會有三種狀況：一是輕微的撞擊，由于汽車復合材料本身具有良好的抗撞擊性能，如能經受普通手推車的撞擊而不會產生凹陷，也不會損壞，因此這種狀況不需要維修；二是猛烈的撞擊，汽車復合材料嚴重受損，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；三是雖經碰撞而受損不嚴重，在經濟上值得維修，這類汽車復合材料是本節關注的重點。

 

    目前大多數維修部門已經掌握手工鋪層玻璃纖維增強塑料的維修技術，而對復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識，仍采用傳統維修手工鋪層玻璃纖維增強塑料的方法，結果經常會產生維修失敗的情況。這是由于SMC的化學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材料制成的粘結劑，而SMC維修專用粘結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，維修數周后會出現類似“牛眼”或“暈環”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，都必須按照粘結劑生產商的指導說明正確地去操作，尤其要特別注意維修材料的固化時間

 

    汽車復合材料的回收

 

    出于經濟和環保的原因，在汽車行業中采用回收工藝已經有很長的歷史。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，汽車復合材料卻不能像金屬材料這樣進行回收，我們經常會被問及：汽車復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合材料？正如我們己經知道，汽車復合材料包括熱固性汽車復合材料和熱塑性汽車復合材料兩大類，其中熱塑性汽車復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專家頗感頭痛的問題是熱固性汽車復合材料能否進行回收和再利用？事實上熱固性汽車復合材料同樣屬于可回收的材料，這在汽車復合材料應用最為發達的美國、歐洲等國家早己有定論，只是熱固性汽車復合材料因為具有化學、熱力學、機械穩定性較高的特點，一方面使它們成為汽車許多應用領域的首選材料，另一方面也存在著其回收有一定困難的客觀事實。熱固性汽車復合材料不像傳統金屬材料和熱塑性汽車復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。

 

    針對熱固性汽車復合材料的處理和回收，人們通過不斷的探索和實踐已研發出多種回收處理技術方案，其中較為行業普遍接受的回收處理方法有下列三種：

 

    1、熱解法。

 

    熱解法又稱為化學回收處理方法，簡單地講，熱解法是在無氧的環境中加熱，將有機物質有控制地熱分解成可回收的一種或多種物質的方法。熱固性汽車復合材料熱解處理的一般過程為：先將廢舊的熱固性汽車復合材料制品切割成50mm×50mm大小的碎塊，用水蒸氣蒸煮后，置于熱解爐中處理。結果顯示，熱固性汽車復合材料在處理系統中很容易被蒸餾，苯乙烯-聚酯樹脂基材料很快被揮發而轉變為可燃氣體和可燃油，并將有機物質完全從玻璃纖維和CaCO3中分離出來。經熱解法處理我們得到了三種可回收的物質，即熱解氣、熱解油及固體副產物。

 

    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合材料而并不改變其化學性質的一種回收方法，也是目前最直接、最有效的方法。熱固性汽車復合材料粉碎處理的一般過程為：先將廢舊的熱固性汽車復合材料切成50mm×20mm大小的碎塊，并通過除鐵處理，然后用錘磨機對碎塊進一步粉碎，粉碎后的粉料通過二級氣旋式分離器進行分級分理，粗料重回錘磨機再粉碎，粉料進入振動篩進行分級處理，將各種不同顆粒直徑粉料分別貯存于相應的收集箱內，供各種不同應用場合再利用。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，也可生產小至200目(60μm)或更細的粉狀填料。

 

    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合材料作燃料進行焚燒，以獲取能量的一種回收方法。熱固性汽車復合材料焚燒處理的一般過程為：先將廢舊的熱固性汽車復合材料粉碎為粒徑10mm大小的粉末，然后吹入水泥窯爐內，作為燃料燃燒，以能量的方式回收由于焚燒交聯的聚酯產生的熱能，而經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合材料一部分轉化成能源，可以減小部分燃料用量，也減少了二氧化碳的排放，另外因窯爐內溫度高，產生的有害氣體極少，沒有有害氣體污染空氣的問題；再由于經煅燒的灰分與水泥的化學成分相同，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合材料通過焚燒將能源利用和材料回收結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紹，我們可以更加明確地知道汽車復合材料部件不僅是可以回收的，是一種可回收材料，而且在回收技術沒有任何障礙。根據國外回收處理的經驗，汽車復合材料存在的最大問題是回收后材料的最終使用以及成本方面的問題，這些問題需要我們今后認真去研究和關注。

 

    結束語

 

    復合材料在汽車中的應用已有五十五年的悠久歷史，在世界范圍內，復合材料被廣泛地應用到汽車的車身內、外飾件以及部分半結構件和結構件，為汽車工業的輕量化做出了巨大的貢獻，積累了豐富的設計、制造、應用方面的經驗和大量的成功范例，這是汽車復合材料行業的驕傲，也是汽車工業引以為榮的成就。但是，我們應該清醒地認識到：盡管汽車復合材料具有很大的發展潛力，汽車復合材料行業需要展示這些復合材料產品的優點，以及和金屬件相比所存在的優勢，但這并不意味著復合材料在未來就一定或必然會替代金屬材料。可以預見的是：在近階段，復合材料應用于汽車部分的數量將不斷增加，但正如航空航天業那樣，在汽車行業中復合材料同樣不會也不可能完全替代金屬材料。比較理想的一種情況就是，汽車設計師將同時采用復合材料和金屬材料進行設計和生產制造，分別利用其最佳的性能特點，設計制造出真正性價比最佳的新一代汽車。但如果采用這種混合材料汽車的設計制造方法，我們必須要謹慎地考慮復合材料和金屬材料的相容性問題，另外一個必要的條件就是需要具備產品設計、模擬和生產方面的軟件。希望有一天，汽車工業能像制造波音787飛機一樣，50%采用復合材料，這將對世界汽車能源、環保、安全、舒適性產生何等重大的影響啊！我們期待這一天，我們為這一天的早日到來而努力！