GMT玻纤毡增强热塑性复合片及其应用

玻纤毡增强热塑性复合片及其应用

中国玻璃钢综合信息网 日期: 2005-01-28 阅读: 3223 字体:大 中 小 双击鼠标滚屏

以玻纤毡增强热塑性树脂（Glass Mat Reinforced Thermoplastics）,是当今热塑性树脂基复合材料的主要品种，目前世界年产量在10万吨以上，主要用作汽车零部件，其它如建筑、包装、军工等方面的应用正在迅速发展。本文简要介绍这种材料的制备方法，而着重它们的性能和应用。

1 玻纤毡增强热塑性片材（Glass Mat Reinforced Thermoplastics简称GMT） 1-1 什么是GMT材料

玻纤毡增强热塑性片材（Glass Mat Reinforced Thermoplastics）简称GMT是目前国际上极为活跃的复合材料开发品种之一。这是一种以热塑性树脂为基体、以长玻璃纤维或连续玻纤毡为增强材料的复合材料。一般做成征状以半成品供应。通常是两层玻璃纤维毡复合热塑性树脂，用不同类型的玻璃纤维毡和热塑性树脂基体，可以给成多种多样的GMT材料。纤维有些是单向的，有些是随时机分布的。而热塑性树脂也可以根据用途进行选择，一般PP作为热塑性基体是应用最为广泛的，这是由于它具有非常好的成本与性能之比。 1-2GMT片材的制备技术 （1）原材料

热塑性树脂（聚丙烯、尼龙、聚酯） 改性剂添加剂

增强材料：连续随机毡、短切毡、单向毡 （2）原理

树脂与改性剂、添加剂按一定比例形成特定配方，经加温、加压、浸渍到玻璃纤维中，冷却后成型。 1-3 关键技术 （1）界面

聚丙烯分链上不含活性基团，不能与经过常规偶联剂处理的玻璃纤维之间产生较好的化学结合，因此玻纤增强聚丙烯体系中，树脂不能有效地将应力传递给模量和强度高得多的玻璃纤维，这就不能体现出玻璃纤维增强的效果，必须对界面进行特殊处理和设计。 （2）浸渍

聚丙烯这类热塑性塑料的熔体粘度很大，在加工条件下，对纤维层的浸渍十分困难，为实现较好的浸渍，一般需借助于较高的温度和压力，但过高的温度会导致树脂的降解，过大的压力使树脂溢料量增加，并影响玻纤毡的空隙度。优化操作参数（温度、压力、停留时间）、选取适宜的玻纤毡结构（单丝结构、集束性、编织方式、针刺密度）是改善浸渍的基本途径。 （3）连续化

玻纤毡连续浸渍生产线的组成是： ◆聚合物薄膜 ◆连续玻纤毡

◆预热——热压——冷压——牵引——切割——片材

该生产线包括挤出机及模头、送毡架、加热与冷却系统、辊压系统、传动系统及控制系统。该系统的互相配合与协调是连续、稳定运行的关键，这是基于机械、电器、工艺等方面影响因素的深刻理解。 2 GMT片材的性能 2-1力学性能

类型项目 纤维含量（%） 密 度(g/cm3) 拉伸强度（Mpa） 拉伸模量（Mpa） 弯曲强度（Mpa） 弯曲强度（Mpa） 制品悬臂梁冲击强度通用型 30±4 1.06～1.19 60～75 4000～4400 110～120 4000～4200 500～720 40±4 1.10～1.25 90～110 5300～6000 140～160 5000～7000 750～950 高韧性型 30±4 1.06～1.19 56～72 3700～4000 90～110 3500～3700 900～1100 高强度30±41.20～180～97500～10130～17000～10350～5（J/m） 热变形温度（℃） 矿物填料(%) 2-2物理性能 (1)热物理性质

152～160 158～160 152～156 158～160 10～25 类型项 目 导热系数w/m℃ 热膨胀系数α（10-6C-1） PP 0.2 110 GMT 0.22 27～30 ※GMT类热塑性复合材料热膨胀系数低而且恒定。 （2）电性能（玻纤含量40%）

绝缘强度 （3.2mm/kv/mm） 介电常数 (100Hz) 体积电阻率 (Ω*cm) 耗散因素 (100Hz) ※GMT 具有高介电性,是良好的电绝缘材料。 （3）模量、强度随温度的变化

14 2.65 4.8×1017 0.009

2-3能量吸特征：GMT与SMC比较

力学性能相当，制品成型方法相似，SMC表面优于GMT，而GMT可以重复使用，便于回收，并且韧性显著优于SMC。

能量吸收性能的压力——应变图 3 GMT片材制品成型 制品成型——模压技术

◆成型机械：压机、加热炉、模具、模温控制 ◆成型工艺：坯料设计、预热、铺放、压制 4 GMT片材的应用

4-1推动热塑性复合材料应用的重大背景 （1）汽车轻量化与GMT材料 轻量化与节能：

◆油耗与车重成正比，车重下降10%，油耗下降约7% ◆自重减轻330-440公斤，节约燃油费用20% ◆PNGV计划

百分里2.94升 美国(2004)

3升 欧洲(2005) 2升车(?) 1升车(?)

先进复合材料、钢和铝在车身减重方面的对比；

材料类型 高强度钢 铝 先进复合材料 减重百分比 25-35% 40-55% 50-67% 不同材质的汽车零部件在制造中耗能不同，以生产技师相同（450克）的零部件为例，采用塑料或复合材料所耗能源折汽油3.9-4.5kg,若采用铝或钢所耗能源折合汽油5.3-6.8kg。

此外，塑料模具费用是用铜制件模具费用的10-20%。提高塑料零部件的设计自由度不提高成本，从开发到批量生产周期短。 应用现状与效益：

汽车用材料构成比例逐步发生变化，轿车用材料尤其明显。总体来说，普通钢铁用量下降，金属材料中高强度钢和轻金属趋于上升，车用非金属材料上升。80-90年代以来，轿车用塑料由5%增到10%以上。日本轿车塑料用量80-100kg/辆，占车自重9%，美国116kg辆，占车自重10.3%,德国80-129kg/辆,占车重11%。 （2）零部件模块化

模块化——多个零部件起来，离线装配，或多个零部件组合起来成为一个整体同时形成。零部件的模块形式，从而形成汽车制造史上的一次革命。 模块化效益：

序号 1 2 3 4 5 类别 性能 每辆汽车系统成本 每辆汽车系统重量 每辆汽车部件数量 紧固件、附件数量 效益（%） +23 -14 -22 -22 -27

本文来源：https://www.bwwdw.com/article/robh.html