[发明专利]一种超轻高强的GMT复合板材的制备方法

说明书

本发明公开了一种超轻高强GMT复合板材的制备方法，以撒粉的工艺将微球发泡剂引入由热塑性合成纤维和增强纤维制成的混纺纤维复合毡中，通过连续型复合设备热压制成由增强纤维为增强体，热塑性合成纤维为粘结基体，微球发泡剂为填充改性剂的汽车内外饰用超轻高强GMT复合板材，通过撒粉工艺将微球发泡剂均匀分散在混纺纤维毡内部，将微球发泡剂引入混纺复合纤维毡工艺更加简单、操作更加灵活，更适合连续化生产，同时也具有低成本的优势；降低了制造成本，无需配制高价泡液，对环境的污染也较小。

技术领域

本发明属于汽车内外饰用热塑性复合材料技术领域，具体地说，涉及一种用于汽车内外饰件的超轻高强GMT复合板材的制备方法。

背景技术

轻质玻璃纤维毡增强热塑性复合板材(简称轻质GMT板材)，是由连续玻璃纤维毡和热塑性树脂复合而成的一种新型复合材料，具有轻质环保、吸音隔热、高强韧性、优良的抗化学腐蚀性和环境适应性等特点，广泛应用于交通、建筑、航空领域中。现代汽车工业通过降低车身自重为主要的节能降耗发展方向。国际上也已经把GMT板材的使用量作为衡量一个国家汽车工业发展水平的重要指标之一。轻质GMT板材也逐步成为制作汽车零部件的主流材料(汽车顶棚、后隔板、护板、发动机盖、车后行李箱盖、齿轮箱盖等)。在现今汽车市场竞争激烈的大环境下，如何以更低成本制造出较高性能的产品成为汽车主机厂和零部件供应商的关注热点；同时，节能、轻量化和环保等发展趋势也对汽车材料提出了更高的要求。轻质GMT板材的制备方法经历了湿法工艺、干法工艺、流化场工艺三个阶段；干法工艺是具有我国自主知识产权的轻质GMT生产工艺，主要存在以下几个缺点：

(1)梳理过程中对纤维造成损伤，梳理后的玻纤实际长度只有30～50mm；

(2)梳理工艺的特征使得其中的玻纤取向明显，板材物理机械性能呈现出明显的各项异性特征；

(3)由于玻纤和热熔纤维之间的连接是点方式连接；为改善板材的力学性能，树脂用量则相对较高，因此成本增加，难以进一步实现材料的轻量化。

以上这些问题都将制约GMT板材的进一步发展空间，如何进一步提高轻质GMT板材的综合性能并契合“环保、节能、轻量化”的发展主题已成为该材料的研究热点。

国内受设备技术研发水平的限制，主要采用改良现有工艺的办法，比如在梳理过程中，通过调整工艺设备参数，轻度打击玻纤，降低玻纤的损伤，从而改善板材的力学性能；在单纤网的铺叠过程中，通过改变铺网的方式，使玻纤的取向发生改变，从而降低板材纵横向力学性能的差异；在基毡表面进行适当的表面处理,从而改变板材的热性能等。但上述改善方式均未从根本上改变纤网的内部结构形态，玻璃纤维间仍然以点连接的方式结合，毡网厚度方向取向纤维含量偏少，层层纤网之间仅靠针刺固结，二次成型过程中部件高膨化区域上下层纤网结合不足，仍需靠增加树脂用量保证板材力学性能，然随树脂用量增加，板材膨化比减小，渗入空气含量不足，制品超轻化难以实现，板材设计自由度及NVH性能也严重受限。

专利CN201610763845.5在通过现有的轻质GMT干法梳理成毡工序的基础上，通过浸渍的工艺在GMT毡网中引入微球发泡剂，通过改变增强纤维间隔点的连接支撑方式结合微球发泡剂的膨胀特性来调节板材的膨化度，所得板材在二次成型时会膨松扩展而使厚度达到原来的5-10倍，再根据产品性能要求通过调节膨化后的压缩比，按需压固获得不同的强度、刚度及声阻特性的汽车内外饰件制品。有效解决了传统轻质GMT进一步超轻量化困难，渗入空气量不足，制品设计自由度及NVH性能远落后于国外进口产品等缺陷。但经浸渍工艺引入微球发泡剂，后道毡网烘干困难，能耗大，不利于连续化生产。而且通过浸渍工艺在毡网内部引入发泡微球，容易导致微球分布不均匀，从而影响其力学性能。

专利200680020471.2将增强纤维、热塑性树脂粉末和微球发泡剂分散于添加了表面活性剂的泡液中，通过抄纸法制作网状物(又称造纸法)，但是这种制造方法需要复杂结构的装置，操作、工艺也很烦杂，同时会对环境造成较大的污染。由于使用了界面活性剂使增强纤维、热塑性树脂粉末与微球发泡剂调制的高价泡沫溶液，所以成本也相对较高。