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GMT玻璃纤维毡增强热塑性复合材料介绍

日期: 2018-07-26 15:44 点击:

一、材料简介

GMT(Glass Mat reinforced Thermoplastics)是玻璃纤维增强型热塑性塑料的英文首字母缩写。GMT材料是一种新型工程用塑料,可广泛应用于汽车车身各部位,可替代传统的金属部件,减轻重量,降低成本。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是一种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。一般可以生产出片材半成品,然后直接加工成所需要的形状的产品。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的发展较晚,但发展迅速。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,其最终产品没有焊缝,而且可回收利用,这使得它受到汽车界的极大关注。现在欧洲汽车工业越来越倾向于使用GMT,利用它来生产前端部件、座椅壳体、发动机隔噪罩、保险杠仪表板托架等部件。

二、优点

GMT材料的应用总结下来具有以下优点:

1.比强度高;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,它具有更高的比强度。

2.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,使汽车空间增大,能耗仅为钢制品的60-80%,铝制品的35-50%

3.与热固性SMC(片状模塑料)相比,具有成型周期短、冲击性能好,可再生利用和储存周期长等优点。

4.冲击性能:GMT的吸收冲击的能力比SMC2.5-3,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.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)。

除了优异的物理/机械性能之外,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。

三、实际应用

1)在汽车工业中的应用

前端部件

欧洲GMT制作汽车前端部件的用量约占汽车总用量的28 % ,Golf A3Polo AO3Audi80和小型Audi AB均采用GMT前端部件。用GMT制作前端部件的优点是可将包括车头灯、风机和散热器座、发动机罩搭扣以及保险杠固定点等功能集于一体,从而取代多个金属部件,与同等强度的钢部件相比,质量可减轻20 %,生产费用可下降 10 %。与片状模塑料相比,GMT前端部件在装配上和防震性上均具有优势。

座椅壳体

GMT座椅壳体占GMT欧洲汽车用量的20 %,这种座椅壳体可采用不同颜色,如大理石纹或木纹。

发动机隔噪罩

GMT发动机隔噪罩约占GMT在汽车总用量的20 %,主要是利用了GMT材料的抗冲击性能和耐低温性能。

保险杆

在美国,GMT已广泛用于模制汽车保险杆。而现在则发展为由数层单向 GMT(GMT - VD)组成性能更好的单向保险杠,这种保险杠在低温下也具有良好的刚度,能量吸收及故障自动保险性能优良,质量较轻,可按材料性能进行模制,可满足主要应力方向上的高刚度和高强度要求。

仪表盘托架

GMT仪表盘托架可将支承仪表、安全气囊和加热换气系统等功能集于一体,为GMT提供了良好的应用机会。

2)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;也可用 GMT片材作蒙皮,高强泡沫作夹芯取代硬木及金属制造集装箱。哈尔滨玻璃钢研究所独立开发应用了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。

四、回收利用

GMT材料另一个重要特点是可回收利用,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GMT30 %(质量分数)以下时,不会影响其基体性能。

 
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