玻璃纖維氈增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料材料簡介

GMT(Glass Mat reinforced Thermoplastics)是玻璃纖維增強(qiáng)型熱塑性塑料的英文首字母縮寫。GMT材料是一種新型工程用塑料，可廣泛應(yīng)用于汽車車身各部位，可替代傳統(tǒng)的金屬部件，減輕重量，降低成本。相信在不久的將來，會為整個(gè)汽車工業(yè)帶來一場新的革命。

GMT是一種以熱塑性樹脂為基體，以玻璃纖維氈為增強(qiáng)骨架的復(fù)合材料。一般可以生產(chǎn)出片材半成品，然后直接加工成所需要的形狀的產(chǎn)品。纖維可以是短切玻璃纖維或連續(xù)的玻璃纖維氈，熱塑性樹脂可以是通用塑料，工程塑料或高性能塑料。GMT的發(fā)展較晚，但發(fā)展迅速。它的力學(xué)性能好，成型周期短，生產(chǎn)成本低，可模制較大的、形狀復(fù)雜的部件且尺寸穩(wěn)定性好，選用按所要求尺寸預(yù)先切好的GMT,就有可能達(dá)到50-300N/mm2范圍內(nèi)的強(qiáng)度，模壓好的GMT部件幾乎是各向同性的，對于所有類型的沖擊，都具有良好的強(qiáng)度，其最終產(chǎn)品沒有焊縫，而且可回收利用，這使得它受到汽車界的極大關(guān)注?，F(xiàn)在歐洲汽車工業(yè)越來越傾向于使用GMT，利用它來生產(chǎn)前端部件、座椅殼體、發(fā)動(dòng)機(jī)隔噪罩、保險(xiǎn)杠、儀表板托架等部件。

GMT材料的應(yīng)用總結(jié)下來具有以下優(yōu)點(diǎn):

1.比強(qiáng)度高;GMT的強(qiáng)度和手糊聚酯玻璃鋼制品相似,其密度為1.01-1.19g/cm，比熱固性玻璃鋼(1.8-2.0g/cm)小，因此，它具有更高的比強(qiáng)度。

2.輕量化、節(jié)能;用GMT材料做的汽車門自重可從26Kg降到15Kg，并可減少背部厚度，使汽車空間增大,能耗僅為鋼制品的60-80%，鋁制品的35-50%。

3.與熱固性SMC(片狀模塑料)相比，具有成型周期短、沖擊性能好，可再生利用和儲存周期長等優(yōu)點(diǎn)。

4.沖擊性能:GMT的吸收沖擊的能力比SMC高2.5-3倍,在沖擊力作用下，SMC、鋼和鋁均出現(xiàn)凹痕或裂紋，而GMT卻安然無恙。

5.高剛性(GMT里含有GF織物、即使有10mph的沖擊碰撞，仍能保持形狀)。

除了優(yōu)異的物理/機(jī)械性能之外，作為總成部件，GMT材料產(chǎn)品一體成型的特點(diǎn)決定了它低廉的系統(tǒng)成本，也十分有利于培養(yǎng)專業(yè)化、大批量生產(chǎn)和具有模塊化供貨能力的供應(yīng)商團(tuán)隊(duì)，還將大大提高主機(jī)廠對供應(yīng)商的管理效益。

1 前端部件

歐洲GMT制作汽車前端部件的用量約占汽車總用量的28 % ,Golf A3、Polo AO3、Audi80和小型Audi AB均采用GMT前端部件。用GMT制作前端部件的優(yōu)點(diǎn)是可將包括車頭燈、風(fēng)機(jī)和散熱器座、發(fā)動(dòng)機(jī)罩搭扣以及保險(xiǎn)杠固定點(diǎn)等功能集于一體，從而取代多個(gè)金屬部件，與同等強(qiáng)度的鋼部件相比，質(zhì)量可減輕20 %，,生產(chǎn)費(fèi)用可下降 10 %。與片狀模塑料相比，GMT前端部件在裝配上和防震性上均具有優(yōu)勢。

2 座椅殼體

GMT座椅殼體占GMT歐洲汽車用量的20 %，這種座椅殼體可采用不同顏色，如大理石紋或木紋。

3 發(fā)動(dòng)機(jī)隔噪罩

GMT發(fā)動(dòng)機(jī)隔噪罩約占GMT在汽車總用量的20 %，主要是利用了GMT材料的抗沖擊性能和耐低溫性能。

4 保險(xiǎn)桿

在美國，GMT已廣泛用于模制汽車保險(xiǎn)桿。而現(xiàn)在則發(fā)展為由數(shù)層單向 GMT(GMT - VD)組成性能更好的單向保險(xiǎn)杠，這種保險(xiǎn)杠在低溫下也具有良好的剛度，能量吸收及故障自動(dòng)保險(xiǎn)性能優(yōu)良，質(zhì)量較輕，可按材料性能進(jìn)行模制，可滿足主要應(yīng)力方向上的高剛度和高強(qiáng)度要求。

5 儀表盤托架

GMT儀表盤托架可將支承儀表、安全氣囊和加熱換氣系統(tǒng)等功能集于一體，為GMT提供了良好的應(yīng)用機(jī)會。

在建筑工業(yè)中GMT可取代金屬制作建筑模板。這種GMT模板具有質(zhì)輕、剝離性好，結(jié)構(gòu)一體化、制件表面光潔等優(yōu)點(diǎn);在交通運(yùn)輸業(yè)中用GMT片材在集裝箱的底板上作內(nèi)襯 ,可大大減少維護(hù)保養(yǎng)費(fèi)用;也可用 GMT片材作蒙皮，高強(qiáng)泡沫作夾芯取代硬木及金屬制造集裝箱。哈爾濱玻璃鋼研究所獨(dú)立開發(fā)應(yīng)用了全復(fù)合材料絕緣梯配件、配電盒、泵蓋、油田用機(jī)箱底板和軸承端蓋等。

GMT材料另一個(gè)重要特點(diǎn)是可回收利用，現(xiàn)已以批量生產(chǎn)的規(guī)模在汽車中進(jìn)行試驗(yàn)，并已取得了良好的結(jié)果;方法大體如下:對回收的GMT部件進(jìn)行加熱，再模壓成同等質(zhì)量的同類部件或其它類型部件，可對其重復(fù)模壓兩次而不會明顯降低性能，但若重復(fù)利用在4次以上，則性能會有較大下降。

對回收的GMT進(jìn)行粉碎，并制成GMT粉料或粒料。這種粒料非常類似于標(biāo)準(zhǔn)注塑料，可用作注塑機(jī)或擠出機(jī)的原料。在GMT制造過程中，通過GMT粉料或粒料取代部分 PP 和玻璃纖維氈來制作GMT。回收GMT料的加入量在10 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以下時(shí)，不會影響GMT的加工性能及靜態(tài)和動(dòng)態(tài)性能。回收GMT在30 %(質(zhì)量分?jǐn)?shù))以下時(shí)，不會影響其基體性能。