玻璃纖維增強熱塑性片(板)材種類及廠商概況--GMT
與熱固性塑料不一樣,熱塑性塑料不交聯,不固化,因而可以幾次加熱、成型和冷卻而不損失性能。這一特點促使增強熱塑性塑料的供應商們向用戶提供預固結的片(板)材。這種中間材料隨后可以熱成型為所需形狀的終制品。
熱成型工藝通過加熱加壓使制品成型。其基本原理是將片材預熱后送入溫度可控的模具內并貼伏模具表面成型,直至冷卻。熱成型方式有多種,主要區別于片材的覆模方法,從簡中的彎片法到更復雜的真空成型法和加壓成型法(金屬對模沖壓法、橡膠柱塞沖壓法、軟膜成型法等)。
熱塑性復合片(板)材具有成型周期短、性能可調節、成本較低、可循環利用等優點。它們的出現推動了熱塑性復合材料應用的大幅增長。以下根據所用增強纖維的形式,分類介紹幾種熱塑性復合片(板)材的發展概況。
1 玻纖氈增強熱塑性片材(GMT)
1.1 概況
GMT是業界熟知的材料,于上世紀60年代中期問世。它是用玻璃纖維氈和一種熱塑性塑料用干法(熔體浸漬法)或濕法(抄紙法)制成的輕質片材。這種片材可通過模壓、沖壓或流動模塑法成型為終制品。它兼具材料和工藝性能的優點,并可以實行規模化生產,因而在代替傳統材料方面發揮了很大作用。
大多數GMT片材的寬度為1300~1400mm,但也有更寬的專有GMT。根據具體用途,可把片材切成合適的尺寸,以便裝模。在片材一側也可覆上裝飾性或功能性的表面材料,如織物、網布、漆膜甚至薄金屬片等。GMT可以較低的模具成本和較快的成型周期壓制成大的制件。
早期的GMT是用連續/無定向玻璃纖維氈和聚丙烯制成的片材。這種材料在所有軸向都具有很高的剛度和抗沖擊性。早期的制品包括模壓成型的轎車底板、座椅靠背、電瓶箱、保險杠以及拖拉機零部件、軍用貨柜等。
然而,用連續纖維增強聚丙烯制成的GMT在制造某些復雜部件時遇到困難。雖然片材在壓塑前需要預熱,但它們在模具中流動受限。連續纖維在細部和深部容易橋接而不是滲入和填充,因而流動性不好。這一問題通過改用短切纖維氈而得到解決。短切纖維長度為25~100
mm,其流動特性使它們可以更好地滲入復雜部件(如儀表盤支架)的各個部位。
現今,還可使用不同形式的氈來制成組合GMT(用同一種樹脂浸漬),既可以在制造片材時組合,也可以在裝模時組合。這樣就可以在成型時選擇性地改進材料的性能,或者定制終制品的性能。有了這種靈活性,也可在模具中加用單向玻纖產品來提高保險杠之類制品的單軸剛度。
1.2 低密度GMT片材
熱沖壓成型是普遍采用的GMT模塑成型工藝。熱沖壓所需的壓力比模壓工藝低得多,因此為這種怕壓力的熱沖壓工藝開發了低密度的“充氣”型GMT。這基于GMT中玻璃纖維在受熱時試圖回復到初始的隨機取向的原理。當低密度的GMT在壓塑前被加熱的時候,原來被壓縮的Z向纖維像盤簧一樣在樹脂基體中伸展,致使片材的厚度比初始厚度大5~6倍。這稱為膨化現象。膨化后的玻璃纖維氈保持“疏松”,纖維間存在氣隙,從而制得剛度良好而重量大大減輕的制品。這種膨化現象還可使模塑廠商制得厚度不一的制件。這借助模具設計來實現。在要求高拉伸強度的部位,可把膨化材料壓得更?。欢谝蠛穸雀蟮牟课?,則壓得更輕,保持更大的膨化度,從而獲得良好的剛度和更低的密度。低密度GMT的典型應用有汽車車頂內襯、車身底部防護板、行李架、遮陽板、內飾板等。目前,這種GMT的供應廠商有美國AZDEL公司、瑞士Quadrant塑料復合材料公司(簡稱QPC)和美國歐文斯科寧公司。另外,北美幾家汽車模塑商也生產這種產品,但僅供自用。
低密度GMT的知名品牌有:
(1)AZDEL公司的Superlite片材:熱成型溫度為191~204℃,成型壓力為2~3巴,膨化率接近200%,據稱可使汽車車頂內襯的制造成本減少20%。
(2)QPC公司的SymaLITE片材:玻纖含量為20%~60%,熱成型壓力為3.5巴,膨化度高可達到原始厚度的5~6倍。它用于車頂內襯時的典型玻纖含量為55%。
(3)歐文斯科寧公司的AcoustiMax片材:具有各向同性特性,容易加工,膨化能力良好,制品可獲得優異的隔聲性能。在汽車車頂內襯用途中,它顯示了比原用聚氨酯和其他GMT材料更優的性能。










































