GMT材料汽车应用之多少?

发布时间:2018-07-11

玻璃毡片增强型热塑料(GMT)﹑GMT纤维复合体具有高流动性能﹐使薄壁化的汽车元件的生产能实现低成本﹐这些元件的耐冲击性能﹑机械强度和硬度都得到提高。

在欧洲﹐由聚丙烯(PP)制成的玻璃毡片增强型热塑料(GMT)主要用在汽车工业中表面积大的元件中。在1999年﹐欧洲和全球分别加工量分别约为3.4万吨和6万吨。一半以上的GMT材料零件是噪音屏蔽﹑车前部和车内结构。

未来的轿车将越来越轻和便宜﹐而同时也要承受更严格的安全﹑舒适度和设计上的要求。这也就要求在高强度结构件中更多地利用聚合物和复合材料。在这个方面 GMT材料是一种重要的技术。现在的座椅﹑仪表板等都已是由GMT做成的。它们必须能够吸收相当的负荷和在碰撞时产生的一部分冲击能量。GMT不仅提供极佳的性能(模量﹑强度﹑抗冲击﹑密度等)﹐而且依靠流塑工艺﹐它能很容易被加工成复杂零件﹐这是它的一个优势﹐也使低成本﹑大批量地生产大表面积结构件成为可能。在过去的几年中﹐GMT已取得了许多的发展和进步﹐能够满足现在和将来的需要。

传统GMT的完善

通过流塑工艺进行GMT大型零件的经济性生产﹐要求具有极佳流动性的半成品材料。GMT的流动性是由聚合物基体的性质(粘度﹑结晶温度﹑热导性等)决定的﹐另外一方面是由纤维毡片的性质(纤维含量﹑纤维长度等)决定。改变这些参数以改进GMT的流动性﹐往往带来了其它特性。例如大幅减小PP的平均分子量或者纤维长度﹐那么对机械性能就会有不利的影响。

除此以外﹐当利用非最优化的配方时﹐也会对其它的重要性能产生不利影响﹐如粘合与涂漆的适宜度﹑耐热性和长期稳定性。

流动性是用挤压能来测量的。如改进PP基体﹐将挤压能从100%降低到53%是可能的。这里所用物是PP共聚物﹐它具有调整好的分子量和分子量分布。一个恰当的添加物系统也被用来改善流动性。通过改进玻璃纤维毡片﹐可以更多地降低挤压能﹐直到起始值的30%。

材料的流动性的显著改善没有引起任何机械性能的剧减。拉伸模量﹑拉伸强度﹑和冲击强度都保持与标准GMT的一样。拥有这些新型高流材料﹐就有可能制造更薄和更轻的零件。相应地﹐也可制造出相同的壁厚﹐所需的装模压力更小。噪音屏蔽零件的首次试生产表明﹐零件重量能降低30%﹐而不需要采用针对这个新型GMT产品的生产工艺参数。

智能型复合材料系统

GMT是以片材形式提供给成型厂家的。这意味着厂家能混用增强纤维或非织状增强物。玻璃/PP纤维混合物作为外层应用在传统的无规则玻璃GMT上。这种半成品能在标准GMT加工线上加工﹐就象加工标准GMT一样。通过提高镶嵌区域的硬度﹑强度和冲击强度﹐可改变织物的性质来适合应用。当利用传统的无规则玻璃GMT时﹐模具从半成品零件的中央起是填满的。

以标致(Peugeot)806汽车的保险杠为例﹐我们可以认为用这种材料可节省成本和减轻重量﹐只是半成品的价格略高。保险杠的中央部分是由GMTex制成的﹐而两边是由传统GMT制成的。拥有了这个材料概念﹐淘汰钢质的能量吸收器成为可能﹐并且整个系统的重量与老式的比要轻2kg。

综合利用GMT和织物的技术﹐实现批量生产的又一个应用是奥迪(Audi)A4的隔音装置﹐由聚酯增强型GMT制成的。这种合成物极易成形﹐同时表现出优良的冲击性能。这种材料特别适合于吸收在极差路面产生的震荡和冲击。而且遇到冲撞情况时﹐织物会将元件合在一起﹐因此不会有碎片出现。如所述的材料概念﹐织物结构会在零件表面产生条纹。尽管在一些设计情况下这是可接受的﹐但在大多数应用中必须进行后期处理。