GMT—-玻璃纤维毡增强热塑性复合材料


发布时间:

2024-07-05

玻璃纤维毡增强热塑性复合材料(Glass Mat Reinforced Thermorplastic,简称GMT)是以热塑性树脂为基体,以玻璃纤维毡为增强骨架的复合材料,是目前国际上活跃的复合材料开发品种,被视为世纪新材料之一。

一、材料简介
玻璃纤维毡增强热塑性复合材料(Glass Mat Reinforced Thermorplastic,简称GMT)是以热塑性树脂为基体,以玻璃纤维毡为增强骨架的复合材料,是目前国际上活跃的复合材料开发品种,被视为世纪新材料之一。目前在汽车行业备受关注,GMT可广泛应用于汽车车身各部位,如前端部件、座椅壳体、发动机隔噪罩、保险杠、仪表板托架等部件。具有新颖、节能、密度低、成本低、硬度高、强度高、韧性好、抗冲击、耐腐蚀、防水、易加工成型、成型速度快、寿命长、可回收再利用、轻质等特点。相信在不久的将来,会为整个汽车工业带来一场新的革命。
GMT的发展较晚,但发展迅速。GMT一般可以生产出片材半成品,然后直接加工成所需形状的产品。模压工艺一般采用热料冷模模压工艺。成型纤维可以是短切玻璃纤维或连续的玻璃纤维毡,热塑性树脂可以是通用塑料,工程塑料或高性能塑料。GMT它的力学性能好,成型周期短,生产成本低,可模制较大的、形状复杂的部件且尺寸稳定性好,选用按所要求尺寸预先切好的GMT,就有可能达到50-300N/mm²范围内的强度,模压好的GMT部件几乎是各向同性的,对于所有类型的冲击,都具有良好的强度,产品没有焊缝,而且可回收利用。而且还具备复杂的设计功能,以及抗冲击性,同时易于组装和再加工,未来有望大量替代金属、胶合板、木板等零件。

 

 

一、GMT材料的优点
1、成型周期短:可成型产品多样,与热固性片材成型塑料SMC产品相比,其生产周期更短,生产效率更高,可高速自动化生产,特别适合大批量材料产品的生产。
2、强度高:GMT的强度和手糊聚酯玻璃钢制品相似,其密度为1.01-1.19g/cm,比热固性玻璃钢(1.8-2.0g/cm)小,因此,它具有更高的强度。
3、高刚性:GMT里含有GF织物、即使有10mph的冲击碰撞,仍能保持形状。
4、冲击性能好:GMT的吸收冲击的能力比SMC高2.5-3倍,在冲击力作用下,SMC、钢和铝均出现凹痕或裂纹,而GMT却安然无恙。
5、易于集成设计:许多零件可以被设计成一个整体,成为一个具有多种功能的单一零件,从而大大提高了零件的生产和装配效率。
6、轻量化、节能:用GMT材料做的汽车门自重可从26Kg降到15Kg,并可减少背部厚度,使汽车空间大,能耗仅为钢制品的60%-80%,铝制品的35%-50%。
7、可以回收利用:GMT废料和GMT旧产品经过简单处理后,可重新生产GMT板材,既提高了物料的利用效率,又减少了浪费,避免了对环境的污染。因此,这种材料被称为“绿色材料”。这是GMT材料的突出优势,这将有利于GMT材料在日益严格的环保要求的未来占据广阔的材料市场。一般来说,GMT可以循环使用多次。
8、重量轻,机械性能好:GMT材料的密度可控制在1.1左右,抗拉强度可达80MPa,弯曲强度可达130MPa,抗冲击性能好(缺口悬臂梁的冲击强度可达650J/m)。
9、产品局部损坏易修复:GMT材料产品局部损伤后,通过加热将受损部位与修复材料的树脂熔融,加热后冷却即可修复。
10、储存周期长等
除此优异的性能之外,作为总成部件,GMT材料产品一体成型的特点决定了它低廉的系统成本,也十分有利于培养专业化、大批量生产和具有模块化供货能力的供应商团队,还将大大提高主机厂对供应商的管理效益。

二、GMT材料在汽车领域的应用
GMT片材比强度高、可制得轻质部件,同时设计自由度高、碰撞能量吸收性强、加工性能好、周期短,从上个世纪90年代开始在国外被广泛应用于汽车工业中。而随着燃油经济性,可回收性和易加工性的要求不断提高,汽车行业用GMT材料市场也将继续稳步增长。
目前,GMT材料在汽车工业中的应用广泛,主要有座椅壳体、保险杠、仪表板、发动机罩、电池托架、脚踏板、挡泥板等。
1、用于客车生产:顶棚、路线显示板、发动机舱盖、电池箱、窗框、司机门、乘客门、散热器盖、挡泥板、仪表板、护栏、前灯座、防护板。
2、用于卡车生产:驾驶室、车门、引擎盖、缓冲器(保险杠)。
3、用于四轮轻型车辆的生产:门、引擎盖、前盖、散热器扇叶、门把手、前灯座、车轴盖、仪表板。
4、用于摩托车生产:摩托车发动机侧板、挡泥板、摩托车行李架、冷却风扇、刹车杆。
5、用于列车生产:窗框、百叶窗、轴箱盖、电池箱、浴室地板、屋顶、浴室水槽、配电箱、天花板通风口、扇叶、窗台、储水池。

 

 

三、在其它工业中的应用
在建筑工业中GMT可取代金属制作建筑模板。这种GMT模板具有质轻、剥离性好,结构一体化、制件表面光洁等优点;在交通运输业中用GMT片材在集装箱的底板上作内衬 ,可大大减少维护保养费用;在包装行业中可用于化学品储存、周转箱和容器的制备;还可用高强泡沫作夹芯取代硬木及金属制造集装箱。其他还可应用全复合材料绝缘梯配件、配电盒、泵盖、油田用机箱底板和轴承端盖等等。

四、回收利用
GMT材料的一个重要特点就是可回收利用,现已以批量生产的规模在汽车中进行试验,并已取得了良好的结果。方法大体如下:对回收的GMT部件进行加热,再模压成同等质量的同类部件或其它类型部件,可对其重复模压两次而不会明显降低性能,但若重复利用在4次以上,则性能会有较大下降。
对回收的GMT进行粉碎,并制成GMT粉料或粒料。这种粒料非常类似于标准注塑料,可用作注塑机或挤出机的原料。在GMT制造过程中,通过GMT粉料或粒料取代部分 PP 和玻璃纤维毡来制作GMT。回收GMT料的加入量在10 %(质量分数)以下时,不会影响GMT的加工性能及静态和动态性能。回收GMT在30 %(质量分数)以下时,不会影响其基体性能。