不含发泡剂的轻量化热塑性复合材料：结构轻量化的新前沿

在工业设计领域，在不影响机械强度的情况下减轻组件重量 是一项日益重要的挑战。
不含发泡剂的轻量化热塑性复合材料 是一种创新解决方案，与传统材料相比，可实现 密度降低 20%，同时保持较高的结构性能。

轻量化和高性能：结构聚合物面临的挑战

在 注塑成型产品 中，尤其是在使用 增强型技术复合材料 时，比重通常在 1.4 至 1.6 克/立方厘米 之间。
对于许多工业应用而言，这已经代表了相对于金属的显著优势，但在某些领域（例如 汽车、机器人、机电和快速执行器）中，即使减少几克重量也能转化为实际效益：

• 运动部件的惯性更低，
• 响应时间更快，
• 能耗更低，
• 运动动力学优化。

传统上，聚合物的密度降低是通过 发泡剂 实现的。然而，这些技术存在 控制限制、内部结构不均匀 以及 机械强度减弱的风险。

LATIMASS 67-04 D009：不含发泡剂的轻量化复合材料

发泡剂的一种有效替代方案是 含有空心玻璃微珠的轻量化热塑性复合材料，例如 LATIMASS 67-04 D009。
得益于以下因素之间的协同作用，这种材料可以生产出 轻巧而坚固的产品：

• 基于 增强型聚酰胺 的 高性能聚合物基体，以及
• 具有 极低表观密度 和 不变形球形结构 的 空心玻璃微球。

空心玻璃微珠如何实现轻量化

与发泡剂不同，空心玻璃微珠不会在材料内部产生气体或不规则空腔。
由于其稳定的几何形状，它们在 注塑成型过程中保持其形状，从而形成 均匀且可重复的微观结构。

属性	LATIMASS 67-04 D009	标准增强型 PA 复合材料
密度	1.1–1.2 克/立方厘米	1.4–1.6 克/立方厘米
重量减轻	高达 -20%	—
机械强度	高	高
尺寸稳定性	优异	优异
轻量化方法	空心玻璃微珠	化学发泡剂
副作用	无（无气体，无孔隙）	可能发生局部弱化

不含发泡剂的轻量化复合材料的优势

使用 空心玻璃微珠 作为结构剂可以在 重量、刚度和稳定性方面同时获得优势。

优势	技术描述
密度降低高达 20%	不改变整体机械强度
无内部孔隙	模塑中无表面或填充缺陷
更好的材料均匀性	微球在聚合物基体中均匀分布
简化的可加工性	与标准注塑成型设备兼容
更好的热稳定性和尺寸稳定性	不会因发泡气体而变形
生态效率	质量减少 = 使用过程中能耗更低，CO₂ 排放更少

轻量化热塑性复合材料的应用

LATIMASS 轻量化复合材料 可应用于所有 重量、刚度和可靠性 必须共存的领域。

应用实例

• 轻量化汽车组件（发动机盖、支架、支撑件）
• 执行器和伺服机构的运动部件
• 电子设备或工业传感器的外壳
• 便携式工具或协作机器人的结构组件
• 惯性减少可提高动态性能的技术产品

比较：使用空心微珠与发泡剂实现轻量化

特性	空心玻璃微珠	发泡剂
结构均匀性	均匀且稳定	不规则，带有气泡
机械强度	不变	通常降低
尺寸精度	高	可变
生产可重复性	高	低
工艺管理	简单，可控	复杂，对温度/压力敏感
外观	光滑且致密的表面	可能出现表面粗糙或孔隙

效率和可持续性

除了技术优势外，不含发泡剂的轻量化复合材料 还在环境层面提供了切实的效益。
减少组件质量意味着：

• 原材料消耗更低，
• 模塑周期时间更短，
• 组件使用期间的 CO₂ 排放更低，
• 与膨胀的蜂窝聚合物相比，可回收性更高。

性能和机械完整性

LATIMASS 67-04 D009 还可以用作 轻量化母料，以改性其他结构复合材料。
由于其聚酰胺基体，该材料保留了与玻璃纤维增强的标准等级相当的 刚度、拉伸强度和抗冲击性。

对比测试表明，与参考材料相比，弹性模量的损失 小于 5%，而 密度降低了 20%。

常见问题解答 – 关于不含发泡剂的轻量化热塑性复合材料的常见问题

1. 如何在不使用发泡剂的情况下实现轻量化？
   通过将 空心玻璃微球 插入聚合物基体中，从而在不产生孔隙的情况下降低密度。
2. 机械性能是否会受到影响？
   不会，材料结构保持致密且均匀。机械性能与传统的增强复合材料相当。
3. 是否需要修改模塑工艺？
   不需要，轻量化复合材料可以 使用标准设备进行模塑，并保持传统的工艺参数。

结论

诸如 LATIMASS 67-04 D009 之类的 不含发泡剂的轻量化热塑性复合材料 为 设计轻量化且结构坚固的组件 提供了 新的机会，非常适合 重量影响性能、消耗和动力学 的环境。

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