[发明专利]一种用于汽车内外饰件的超轻高强GMT复合板材的制备方法

说明书

本发公开了一种用于汽车内外饰件的超轻高强GMT复合板材的制备方法，将微球发泡剂在热塑性合成纤维熔融纺丝上油工序和/或增强纤维添加亲润剂工序时粘附于热塑性合成纤维和/或增强纤维表面，粘附有微球发泡剂的热塑性合成纤维和增强纤维通过非织造工艺，经开松、混合、梳理、铺网、针刺，制得均匀分撒有微球发泡剂的混纺复合纤维毡，混纺复合纤维毡经连续性压板复合设备制成汽车内外饰用超轻高强GMT复合板材。在热塑性合成纤维熔融纺丝上油工序和/或增强纤维添加亲润剂工序时将微球发泡剂粘附于热塑性合成纤维和/或增强纤维表面相比通过毡网浸渍工艺引入微球发泡剂的方式更适合连续化批产，减少了毡网烘干的步骤。

技术领域

本发明属于汽车内外饰用热塑性复合材料技术领域，具体地说，涉及一种用于汽车内外饰件的超轻高强GMT复合板材的制备方法。

背景技术

汽车工业的发展水平是一个国家现代文明与科技水平发展的重要标志之一，近10年来，汽车工业作为我国国民经济的重要引擎一直保持较快的增长趋势，但飞速发展的汽车工业也给地球和人类带来了能源匮乏、环境污染、健康安全等诸多问题。因此，如何提升汽车及汽车材料的节能、环保与健康安全是今后汽车工业能否继续健康发展的关键。车身的轻量化设计是实现汽车节能减排最直接和最有效的途径。塑料及其复合材料不仅可减轻零部件约40％的质量，还可使生产成本降低40％左右，所以一些具有优良综合性能的新型复合材料越来越受到汽车主机厂的重视。其中一种由连续玻璃纤维毡和热塑性树脂复合而成的一种新型复合材料，简称GMT(Glass fiberMatreinforcedThermoplastics)，因其具有轻质环保、吸音隔热、高强韧性、优良的抗化学腐蚀性和环境适应性等特点，而成为当今汽车内外饰材料中最为活跃的开发品种，已广泛应用于各类汽车内外饰件(汽车车底屏蔽防护装置、承重板、车顶内衬、车门装饰、行李架、车顶模塑件、发动机盖以及车后行李箱盖、齿轮箱盖等)。然而，目前国内汽车内外饰用轻质GMT板材主要采用干法梳理工艺，主要存在以下缺陷：

(1)梳理过程中对纤维造成损伤，梳理后的玻纤实际长度只有30～50mm；

(2)梳理工艺的特征使得其中的玻纤取向明显，板材物理机械性能呈现出明显的各项异性特征；

(3)(3)热熔纤维和玻璃纤维主要是以点连接的方式结合，因而树脂使用量较大，成本相对较高，进一步超轻量化难以实现。

(4)这些问题都将成为制约轻质GMT板材发展与广泛应用的瓶颈，特别是应用于新能源汽车。如何进一步提高轻质GMT复合板材的综合性能，使产品具有超轻量化(≤0.3g/cm³)更契合“环保、节能、轻量化”的发展主题已成为该材料的研究热点。

国内受设备技术研发水平的限制，主要采用改良现有工艺的办法，比如在梳理过程中，通过调整工艺设备参数，轻度打击玻纤，降低玻纤的损伤，从而改善板材的力学性能；在单纤网的铺叠过程中，通过改变铺网的方式，使玻纤的取向发生改变，从而降低板材纵横向力学性能的差异；在基毡表面进行适当的表面处理，从而改变板材的热性能等。但上述改善方式均未从根本上改变纤网的内部结构形态，玻璃纤维间仍然以点连接的方式结合，毡网厚度方向取向纤维含量偏少，层层纤网之间仅靠针刺固结，二次成型过程中部件高膨化区域上下层纤网结合不足，仍需靠增加树脂用量保证板材力学性能，然随树脂用量增加，板材膨化比减小，渗入空气含量不足，制品超轻化难以实现，板材设计自由度及NVH性能也严重受限。

专利CN201610763845.5通过在现有轻质GMT干法梳理成毡工艺后道，通过纤维毡浸渍工艺在GMT毡网中引入微球发泡剂，通过改变增强纤维间格点连接的支撑方法及结合微球发泡剂的膨胀特性来调整板材的膨化度，所得板材在二次成型时会膨松扩展而使厚度达到原来的5-10倍，再根据产品性能要求通过调节膨化后的压缩比，按需压固获得不同的强度、刚度及声阻特性的汽车内外饰件制品。有效解决了传统轻质GMT进一步超轻量化困难，渗入空气量不足，制品设计自由度及NVH性能远落后于国外进口产品等缺陷。但经浸渍工艺引入微球发泡剂，后道毡网烘干困难，能耗大，不利于连续化生产。