纖維增強(qiáng)熱塑性片材（GMT）的工藝技術(shù)與應(yīng)用
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1、前言
熱塑性樹脂基復(fù)合材料近年來發(fā)展迅速，特別是纖維增強(qiáng)熱塑性片材（簡稱GMT）是八十年代以來世界先進(jìn)國家競相發(fā)展的新技術(shù)，它是以連續(xù)玻璃纖維氈或短切玻纖氈和熱塑性樹脂復(fù)合而成的一種片狀模塑料。GMT的概念于四十年代中期提出，六十年代開始熔融法（干法）工藝研究，七十年代中期進(jìn)入工業(yè)化階段；隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，八十年代后期開始了懸浮法（濕法）工藝研究，九十年代中前期開始工業(yè)化生產(chǎn)并進(jìn)入實(shí)用階段。
進(jìn)入八十年代后期，GMT片材及其制品已成為國際上極為活躍的復(fù)合材料制品之一。GMT片材具有許多優(yōu)點(diǎn)和特性，其中可再生利用的特點(diǎn)，在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的今天，給GMT賦予了極大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。目前，80％的GMT被應(yīng)用在汽車工業(yè)中，其余20％被用于建筑、化工、包裝、體育器械等領(lǐng)域中。
我國GMT的研究開發(fā)是從八十年代后期開始的，“九五”期間被列為國家863高技術(shù)新材料研究課題，通過科研院所和大學(xué)的聯(lián)合攻關(guān)，已掌握了GMT的關(guān)鍵技術(shù)，片材性能達(dá)到了國外同類產(chǎn)品水平，在應(yīng)用開發(fā)方面也取得了良好進(jìn)展。
2、GMT片材的性能和特點(diǎn)
2.1 GMT的主要性能
下表給出了國產(chǎn)GMT與美國、日本片材的性能比較：
材料 國產(chǎn) 美國 日本
玻纖含量% 27.5 31 30
拉伸強(qiáng)度MPa 86 85 80
彎曲強(qiáng)度MPa 115 120 120
彎曲模量MPa 4704 5100 4100
沖擊強(qiáng)度J/㎡ 705 650 590
熱變形溫度℃ 152 155 155
燃燒性能mm/s 0.07 / /
片材密度g/cm3 1.10 1.15 /
從上表中可知，我國GMT片材的技術(shù)性能基本上與國外一致，村料性能可通過調(diào)整纖維及基體樹脂品種，改變纖維含量等工藝措施，得到不同性能的片材來滿足市場的應(yīng)用要求。
2.2 GMT的主要特點(diǎn)
GMT具有如下特點(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／cm3，比熱固性玻璃鋼（1.8－2.0 g／cm3）小，因此，它具有更高的比強(qiáng)度。
（2）可制得輕質(zhì)部件。
GMT的溫度一重量比值高，因而能在不犧牲強(qiáng)度和韌性條件下，大大減輕部件重量。GMT制成的部件比普通玻璃鋼部件輕50％，約等于鋁制件的重量，比鋼制件則輕50％，用在汽車上，質(zhì)輕可導(dǎo)致長期的節(jié)能效果。
（3）能重復(fù)加工成型，邊角余料可收回利用，不污染環(huán)境，減少了材料消耗，降低了成本。試驗(yàn)表明，GMT可重復(fù)使用9次而未有大的力學(xué)性能變化，即當(dāng)一件GMT產(chǎn)品出現(xiàn)損壞時(shí)還可進(jìn)入模具再次被模壓成新的制品。
（4）成型壓力低。
GMT的沖壓成型壓力只需幾兆帕，而SMC的成型壓力在3~15Mpa，甚至更高。
（5）貯存期限長。
SMC的貯存期只有3個(gè)月左右，溫度大于2 5℃時(shí)更短，而GMT可長期貯存幾年以上，且不受溫度要求限制。
（6）成型周期短，生產(chǎn)效率高。
SMC的成型周期一般為6～15min，而GMT的成型周期僅為35～50秒，比SMC模壓制品的生產(chǎn)率高6倍以上，這意味著當(dāng)大量生產(chǎn)某種部件時(shí)，可以節(jié)省模具費(fèi)用，并實(shí)現(xiàn)快速機(jī)械化生產(chǎn)。
（7）產(chǎn)品成本較低。
由于GM T的主體樹脂是比較便宜的聚丙烯，故成本比許多工程塑料低一些。在單位體積成本方面與SMC大體相當(dāng)，但由于它的模塑周期低，壓制產(chǎn)品時(shí)基本上無溢料（無材料浪費(fèi)），所以成本上比SMC更具優(yōu)勢。
（8）優(yōu)異的抗沖擊性。
聚丙烯本身的韌性加上玻纖連續(xù)氈的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使GMT比大多數(shù)注射模塑或壓塑成型的塑料制品更耐沖擊，與SMC相比，在應(yīng)力一應(yīng)變曲線的彈性變形部分，它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。
（9）GMT為部件設(shè)計(jì)提供了靈活性
GMT容易加工成型，可以生產(chǎn)出各種具有復(fù)雜形狀的制品，在某些設(shè)計(jì)中可以帶有加強(qiáng)筋板、軸襯或凸臺。還可以將一些功能性或裝飾性材料，作為背村或覆蓋薄膜在沖壓過程中與GMT一次結(jié)合。
（10）多功能組合件可一步?jīng)_擊成型
使用GMT可使一個(gè)部件的幾個(gè)功能部分一次成型并結(jié)合在一起，因此與鋼板沖壓成型相比可以節(jié)省很多模具成本。同時(shí)還免除了通常鋼件沖壓所需的緊固、車削及修邊等工序。
（11）較寬的適用溫度范圍
在一般溫度范圍（－40℃～＋140℃）內(nèi)GMT基本穩(wěn)定。因此它可以經(jīng)受最低的室外溫度和某些汽車部件在罩殼內(nèi)所需經(jīng)歷的較高溫度。
3、GMT的生產(chǎn)工藝技術(shù)
GMT的生產(chǎn)方法分為干法和濕法，本文主要介紹干法制造GMT的工藝技術(shù)情況。
3．1原材料
（1）基體樹脂：聚丙烯
能夠用于生產(chǎn)GMT的樹脂很多，如尼龍、聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯等，但目前世界各國主要還是用聚丙烯生產(chǎn)GMT。聚丙烯的優(yōu)點(diǎn)是抗沖擊性能好，密度小，當(dāng)加熱超過其熔點(diǎn)（164℃）時(shí)，在壓力下產(chǎn)生流動(dòng)，冷卻時(shí)則重新固化，這使GMT在沖壓制品時(shí)具有很高的生產(chǎn)率。此外，聚丙烯還具有來源廣、成本低等特點(diǎn)，比不飽和聚酯樹脂更便宜。
（2）增強(qiáng)材料：連續(xù)玻璃纖維氈
在聚丙烯中加入玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，可以使聚丙烯的所有基本性能都獲得顯著改善。復(fù)合材料的強(qiáng)度隨著增強(qiáng)材料的數(shù)量增強(qiáng)而增強(qiáng)，另外，纖維愈長，樹脂內(nèi)部強(qiáng)材料傳遞應(yīng)力的連續(xù)性也就愈高。GMT含有30～40％的玻璃纖維，比通常的注射成型增強(qiáng)聚丙烯所含纖維量高。而且它用的是一種連續(xù)玻璃纖維針刺氈，纖維是連續(xù)鋪成氈并經(jīng)針刺而賦予一定強(qiáng)度，呈立體結(jié)構(gòu)，沿三維方向都有纖維分布，使GMT制品的各向異性大為減少。用于GMT的玻璃纖維的浸潤劑的性能十分關(guān)鍵，它可使纖維與聚丙烯之間獲得良好的界面結(jié)合，從而提高GMT的性能。
3．2 干法生產(chǎn)工藝
干法生產(chǎn)工藝也稱層合法，是將連續(xù)玻璃纖維針刺氈和聚丙烯酸片疊合后，經(jīng)過加熱、加壓、浸漬、冷卻定型和切斷等工序制造GMT的方法。其典型工藝以美國PPG公司為代表。這種工藝有二種方案，其一是將聚丙烯片樹直接從擠塑機(jī)擠出，然后與玻纖氈疊合（一般為三層聚丙烯與二層氈結(jié)合），進(jìn)入鋼帶加壓設(shè)備；經(jīng)加熱、加壓，使熔融樹脂浸漬玻纖氈，然后經(jīng)冷卻、定長切斷，制成片材；另一方案是先生產(chǎn)出聚丙烯片材，然后再和纖維氈疊合成所需的厚度，進(jìn)入鋼帶復(fù)合機(jī)，加熱、加壓復(fù)合成GMT片材。
在GMT生產(chǎn)工藝中，連續(xù)玻璃纖維針刺氈的成形及浸潤劑配方，聚丙烯的改性；氈與聚丙烯的界面結(jié)合狀況，層壓工藝等，是主要關(guān)鍵技術(shù)。
3．3 GMT沖壓成型工藝與設(shè)備
（1）沖壓成型工藝
工藝流程：下料一坯料預(yù)熱一壓模—裁邊—成品
沖壓成型工藝是從金屬?zèng)_壓工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其工藝過程是按樣板GMT剪成坯料，然后在烘箱中將料片加熱到170－190℃，裝入模具，快速合模加壓，在約70℃模具內(nèi)冷卻脫模，再經(jīng)修邊成制品，沖壓成型的特點(diǎn)是：成型制品周期短，成型壓力小，自動(dòng)化程度高。
（2）沖壓成型設(shè)備
成型設(shè)備由剪切、加熱、壓機(jī)和模具組成。
坯料約切一般為鋼板剪切機(jī)，加熱爐可是隧道式，也可以是烘箱式。壓機(jī)為液壓或機(jī)械式，壓力大小應(yīng)根據(jù)制品尺寸而定：模具材料一般為鑄鋼，模具設(shè)計(jì)要考慮成型過程中材料的收縮率（0.3％左右）。
4、GMT的發(fā)展?fàn)顩r
由于GMT具有輕質(zhì)、耐腐蝕、抗沖擊、易成型、可回來收等諸多特點(diǎn)，用途廣泛，特別足受到汽車制造工藝的重視，因而近年來發(fā)展很快，據(jù)報(bào)導(dǎo)，歐洲1987年GMT的產(chǎn)量為 3萬噸，到 2000年發(fā)展到 7.5萬噸，預(yù)計(jì) 2001年全世界GMT的產(chǎn)量約15萬噸，平均年增長率超過20％。GMT的強(qiáng)勢發(fā)展緣于汽車工業(yè)需求量的增長。GMT在歐洲最初只有德國使用，現(xiàn)正普及到全歐洲，德國是歐洲GMT生產(chǎn)和使用量最多的國家。占?xì)W洲量的82％，法國占7％。美國GMT年產(chǎn)量約5萬噸。
歐美GMT的主要生產(chǎn)廠商是美國AEDEL公司，瑞士Symalit公司和德國Elastogran公司（BASF的全資子公司）。
AEDEL是PPG和GE公司的合資公司，是北美最大的GMT供應(yīng)商，為提高在歐洲市場的競爭力，AEDEL投資在荷蘭貝亨奧普佐姆的GE公司內(nèi)建立了GMT生產(chǎn)線，并在1996年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為2萬噸。據(jù)最新報(bào)導(dǎo)，AEDEL公司剛宣布了擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃： 1）在美國弗吉尼亞州的 Lynchburg工廠將Superlite沖壓片材的產(chǎn)量翻一番；2）在北卡羅來納州的謝爾比（Shelby）工廠安裝新的GMT生產(chǎn)線；產(chǎn)品僅供應(yīng)北美洲；3）在歐洲荷蘭的工廠內(nèi)了也安裝新的GMT生產(chǎn)線。
繼PPG與GE期利公司于80年代開創(chuàng)了熱塑性塑料商與玻纖制造商聯(lián)合開發(fā)GMT市場先河后，OCF與BASF于1997年也合作建立了生產(chǎn)GMT的合資企業(yè)。另外，在日本、韓國也建有GMT的生產(chǎn)企業(yè)，主要滿足本國的市場需要。
5、GMT的應(yīng)用情況和動(dòng)向
5．1歐洲轎車中的GMT的應(yīng)用
歐洲在1986年時(shí)應(yīng)用GMT制造的轎車部件為36件，到1996年，其種類達(dá)到800多種，主要有轎車前臉，儀表盤、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、噪音屏幕罩、蓄電池托架等，從1997年開始，用GM T制造的組合式轎車前臉、車頂棚內(nèi)襯、車身底盤罩等大型部件的開發(fā)應(yīng)用，使GMT在轎車工業(yè)中的應(yīng)用迅速增加。德國是歐洲應(yīng)用GM T制造汽車部件最早和最多的國家，是GMT的大市場之一。德國的寶馬、奧迪、大眾、高爾夫等轎車都應(yīng)用了GMT部件，而新款奔馳轎車采用了30多kgGMT；德國PK公司是歐洲第一家生產(chǎn)GMT汽車附件的制造商，它以奔馳和大眾轎車為目標(biāo)，大力開發(fā)GMT轎車前臉，消音罩等，它的GMT使用量約為18T/天。法國汽車工業(yè)原本看好SMC，幾乎所有的復(fù)合材料汽車都采用SMC，但近幾年，也致力于研究以GMT為代表的熱塑性復(fù)合材料汽車部件。制造出吸能性GMT保險(xiǎn)杠，這種保險(xiǎn)杠的重量比相同的金屬保險(xiǎn)杠減輕20%，另外，還將GMT應(yīng)用于儀表控制盤及車體內(nèi)外的飾件中，法國的P .O公司采用GMT生產(chǎn)保險(xiǎn)杠等汽車部件，并已進(jìn)入北美市場，在墨西哥建立了三個(gè)壓制制品的工廠。此外，英國、奧地利等歐洲國家了積極采用GMT制造汽車部件，并且用量逐年提高。
5．2 GMT在美國轎車中的應(yīng)用
目前，美同GMT80％用于制造汽車部件，福特、梅塞克斯、通用等著名公司的諸多轎車部件大最應(yīng)用了GMT，主要應(yīng)用部件為保險(xiǎn)杠、蓄電當(dāng)托架、行李架、備胎盤、儀表盤、前圍護(hù)圍、擋泥板、風(fēng)扇葉片等，僅福特公司就有15個(gè)車種用GMT保險(xiǎn)杠，年用量15萬噸GMT；美國保險(xiǎn)杠的標(biāo)準(zhǔn)是5km/h車速?zèng)_撞后不損壞。為適應(yīng)汽車內(nèi)飾件的需要，AEDEL公司利用現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)出新型 GMT，如致密而流動(dòng)性好的 AZDEL Adflot和輕量而流動(dòng)性極好的AEDEL Superlite，用于頂棚內(nèi)村，已成為熱門。另外，為了獲得很高剛性的構(gòu)件，可將AEDEL Superlite與PPO/PS或PU泡沫芯材一次層壓制得夾層結(jié)構(gòu)，用于頂蓋和底板。
5．3 GMT在日、韓轎車中的應(yīng)用
在日本，制造GMT的廠家主要有宇部日東化成、出光NSG公司等。宇部日東化成生產(chǎn)的GMT90%被用于制造汽車部件。該公司生產(chǎn)的主要是蓄電池托架。出光公司生產(chǎn)的GMT80%用于汽車，如后行車架，座椅框架、車頂棚等。GMT具有變形回復(fù)，產(chǎn)生膨脹的特點(diǎn)，利用這一特點(diǎn)可以制造出膨化的轎車頂棚，這種頂棚兼有傳統(tǒng)的金屬材料的隔熱和緩沖性能，從而大大減輕了重量、降低成本。日本已計(jì)劃將GMT部件大量用到新車型上。日本主要汽車制造商如豐田、日產(chǎn)、五十鈴、鈴木、本田、三菱、大發(fā)、松田公司的各車型中都使用了GMT部件，應(yīng)用較多的是蓄電池托架、發(fā)動(dòng)機(jī)底盤、保險(xiǎn)杠、車頂棚、擋泥板等。
韓國生產(chǎn)GMT的廠家是韓華公司，應(yīng)用領(lǐng)域以轎車為主，如現(xiàn)代轎車有9個(gè)部件采用了GMT材料。
5．4 GMT在中規(guī)轎車中的應(yīng)用
我國GMT處于研發(fā)階段，雖然已取得了關(guān)鍵技術(shù)的突破，但未形成規(guī)模化生產(chǎn)線，只有小批量開展試制。GMT在國內(nèi)一些大專院校和科研單位都在研發(fā)，而處于領(lǐng)先水平的有南京玻纖院、華東理工大學(xué)、哈玻所等。上述單位聯(lián)合承擔(dān)了863課題，并取得了良好的進(jìn)展。
GMT在我國引進(jìn)的轎車車型中均有應(yīng)用。如一汽大眾的奧迪A6轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)罩板、上海大眾的帕薩特轎車的蓄電池托架、發(fā)動(dòng)機(jī)罩板等，北京切諾基吉普的座椅骨架、廣州本田奧德塞旅行車的內(nèi)頂棚等。據(jù)悉，經(jīng)濟(jì)型轎車POLO亦有2-3個(gè)零件采用GMT材料。目前上述車型的GMT的年進(jìn)口量估計(jì)在一千多噸。國產(chǎn)解放牌輕卡已采用國產(chǎn)GMT應(yīng)用在駕駛門腳踏板中。
5．5 GMT在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用
在建筑中，現(xiàn)場澆注結(jié)構(gòu)需要水模板或鋼模板，因環(huán)保要求，日前建筑模板大部分以鋼代木，但鋼模板存在重量大，容易永久變形，不耐腐蝕，脫模困難等問題。GMT制成的模板可克服鋼模缺點(diǎn)，成為理想的替代品，目前在日本、韓國已大量采用GMT建筑模板。國內(nèi)也正在研發(fā)中，預(yù)計(jì)會(huì)形成一個(gè)有前景的市場。另外；GMT在國外還被用于各種臺面板、襯里等，可開發(fā)應(yīng)用的領(lǐng)域和種類十分廣泛。
6、結(jié)語
GMT材料是新興的、發(fā)展迅速的熱塑性復(fù)合材料，它具有優(yōu)良的特性，由于可回收利用而被稱為環(huán)保綠色材料。在歐美，GMT片材的應(yīng)用正以年增長率20%左右的速度增長。GMT受到汽車工業(yè)的青睞。在汽車工業(yè)中降低自重、減少能耗、環(huán)保安全是主要奮斗目標(biāo)，而GMT正是滿足這個(gè)目標(biāo)的新型材料。
目前，國際上新型GMT片材的開發(fā)和工藝正在不斷出現(xiàn)，增強(qiáng)材料有連續(xù)纖維氈和短切纖維氈、單向復(fù)合氈等；基體材料除聚丙烯外，還應(yīng)用了耐溫的PBT、PET、PPO等高性能工程塑料；在新工藝方面，正在對原有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，如浸潤劑，基體樹膠改性，以粉料代替片材等，使GMT的機(jī)械性能比原先的可提高25~30%；在沖壓方面，解決了GMT產(chǎn)品表面光潔度較低的難題，使之可用于表面要求光潔的場合；在生產(chǎn)工藝方面，出現(xiàn)了Twintex復(fù)合纖維拉絲技術(shù)（Vetrotex公司發(fā)明），可直接制得GMT片材進(jìn)一步提高了 GMT的性能。
我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，給GMT帶來了市場應(yīng)用的商機(jī)，據(jù)悉，今年我國本土汽車銷售量可達(dá)30O萬輛，2010年中國市場份額占全世界的1/10，汽車產(chǎn)業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，中國汽車工業(yè)自主開發(fā)的條件日益具備，一些產(chǎn)品己經(jīng)具備自主開發(fā)的基本條件。在汽車工業(yè)的需求驅(qū)動(dòng)下，我出GMT材料將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，在科研部門和企業(yè)攜手合作下，GMT規(guī)模化生產(chǎn)線在我國的建立將成為現(xiàn)實(shí)。隨著汽車業(yè)界人士對GMT片材的深入了解和GMT片材的發(fā)展與完善，GMT在我國工業(yè)領(lǐng)域特別是轎車工業(yè)中的應(yīng)用；將具有廣泛的應(yīng)用前景。
來源：江蘇省復(fù)合材料網(wǎng)
熱塑性樹脂基復(fù)合材料近年來發(fā)展迅速，特別是纖維增強(qiáng)熱塑性片材（簡稱GMT）是八十年代以來世界先進(jìn)國家競相發(fā)展的新技術(shù)，它是以連續(xù)玻璃纖維氈或短切玻纖氈和熱塑性樹脂復(fù)合而成的一種片狀模塑料。GMT的概念于四十年代中期提出，六十年代開始熔融法（干法）工藝研究，七十年代中期進(jìn)入工業(yè)化階段；隨著應(yīng)用領(lǐng)域的擴(kuò)大，八十年代后期開始了懸浮法（濕法）工藝研究，九十年代中前期開始工業(yè)化生產(chǎn)并進(jìn)入實(shí)用階段。
進(jìn)入八十年代后期，GMT片材及其制品已成為國際上極為活躍的復(fù)合材料制品之一。GMT片材具有許多優(yōu)點(diǎn)和特性，其中可再生利用的特點(diǎn)，在環(huán)保要求日益嚴(yán)格的今天，給GMT賦予了極大的生命力和廣闊的應(yīng)用前景。目前，80％的GMT被應(yīng)用在汽車工業(yè)中，其余20％被用于建筑、化工、包裝、體育器械等領(lǐng)域中。
我國GMT的研究開發(fā)是從八十年代后期開始的，“九五”期間被列為國家863高技術(shù)新材料研究課題，通過科研院所和大學(xué)的聯(lián)合攻關(guān)，已掌握了GMT的關(guān)鍵技術(shù)，片材性能達(dá)到了國外同類產(chǎn)品水平，在應(yīng)用開發(fā)方面也取得了良好進(jìn)展。
2、GMT片材的性能和特點(diǎn)
2.1 GMT的主要性能
下表給出了國產(chǎn)GMT與美國、日本片材的性能比較：
材料 國產(chǎn) 美國 日本
玻纖含量% 27.5 31 30
拉伸強(qiáng)度MPa 86 85 80
彎曲強(qiáng)度MPa 115 120 120
彎曲模量MPa 4704 5100 4100
沖擊強(qiáng)度J/㎡ 705 650 590
熱變形溫度℃ 152 155 155
燃燒性能mm/s 0.07 / /
片材密度g/cm3 1.10 1.15 /
從上表中可知，我國GMT片材的技術(shù)性能基本上與國外一致，村料性能可通過調(diào)整纖維及基體樹脂品種，改變纖維含量等工藝措施，得到不同性能的片材來滿足市場的應(yīng)用要求。
2.2 GMT的主要特點(diǎn)
GMT具有如下特點(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／cm3，比熱固性玻璃鋼（1.8－2.0 g／cm3）小，因此，它具有更高的比強(qiáng)度。
（2）可制得輕質(zhì)部件。
GMT的溫度一重量比值高，因而能在不犧牲強(qiáng)度和韌性條件下，大大減輕部件重量。GMT制成的部件比普通玻璃鋼部件輕50％，約等于鋁制件的重量，比鋼制件則輕50％，用在汽車上，質(zhì)輕可導(dǎo)致長期的節(jié)能效果。
（3）能重復(fù)加工成型，邊角余料可收回利用，不污染環(huán)境，減少了材料消耗，降低了成本。試驗(yàn)表明，GMT可重復(fù)使用9次而未有大的力學(xué)性能變化，即當(dāng)一件GMT產(chǎn)品出現(xiàn)損壞時(shí)還可進(jìn)入模具再次被模壓成新的制品。
（4）成型壓力低。
GMT的沖壓成型壓力只需幾兆帕，而SMC的成型壓力在3~15Mpa，甚至更高。
（5）貯存期限長。
SMC的貯存期只有3個(gè)月左右，溫度大于2 5℃時(shí)更短，而GMT可長期貯存幾年以上，且不受溫度要求限制。
（6）成型周期短，生產(chǎn)效率高。
SMC的成型周期一般為6～15min，而GMT的成型周期僅為35～50秒，比SMC模壓制品的生產(chǎn)率高6倍以上，這意味著當(dāng)大量生產(chǎn)某種部件時(shí)，可以節(jié)省模具費(fèi)用，并實(shí)現(xiàn)快速機(jī)械化生產(chǎn)。
（7）產(chǎn)品成本較低。
由于GM T的主體樹脂是比較便宜的聚丙烯，故成本比許多工程塑料低一些。在單位體積成本方面與SMC大體相當(dāng)，但由于它的模塑周期低，壓制產(chǎn)品時(shí)基本上無溢料（無材料浪費(fèi)），所以成本上比SMC更具優(yōu)勢。
（8）優(yōu)異的抗沖擊性。
聚丙烯本身的韌性加上玻纖連續(xù)氈的獨(dú)特結(jié)構(gòu)使GMT比大多數(shù)注射模塑或壓塑成型的塑料制品更耐沖擊，與SMC相比，在應(yīng)力一應(yīng)變曲線的彈性變形部分，它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。
（9）GMT為部件設(shè)計(jì)提供了靈活性
GMT容易加工成型，可以生產(chǎn)出各種具有復(fù)雜形狀的制品，在某些設(shè)計(jì)中可以帶有加強(qiáng)筋板、軸襯或凸臺。還可以將一些功能性或裝飾性材料，作為背村或覆蓋薄膜在沖壓過程中與GMT一次結(jié)合。
（10）多功能組合件可一步?jīng)_擊成型
使用GMT可使一個(gè)部件的幾個(gè)功能部分一次成型并結(jié)合在一起，因此與鋼板沖壓成型相比可以節(jié)省很多模具成本。同時(shí)還免除了通常鋼件沖壓所需的緊固、車削及修邊等工序。
（11）較寬的適用溫度范圍
在一般溫度范圍（－40℃～＋140℃）內(nèi)GMT基本穩(wěn)定。因此它可以經(jīng)受最低的室外溫度和某些汽車部件在罩殼內(nèi)所需經(jīng)歷的較高溫度。
3、GMT的生產(chǎn)工藝技術(shù)
GMT的生產(chǎn)方法分為干法和濕法，本文主要介紹干法制造GMT的工藝技術(shù)情況。
3．1原材料
（1）基體樹脂：聚丙烯
能夠用于生產(chǎn)GMT的樹脂很多，如尼龍、聚乙烯、聚氯乙烯和聚丙烯等，但目前世界各國主要還是用聚丙烯生產(chǎn)GMT。聚丙烯的優(yōu)點(diǎn)是抗沖擊性能好，密度小，當(dāng)加熱超過其熔點(diǎn)（164℃）時(shí)，在壓力下產(chǎn)生流動(dòng)，冷卻時(shí)則重新固化，這使GMT在沖壓制品時(shí)具有很高的生產(chǎn)率。此外，聚丙烯還具有來源廣、成本低等特點(diǎn)，比不飽和聚酯樹脂更便宜。
（2）增強(qiáng)材料：連續(xù)玻璃纖維氈
在聚丙烯中加入玻璃纖維作為增強(qiáng)材料，可以使聚丙烯的所有基本性能都獲得顯著改善。復(fù)合材料的強(qiáng)度隨著增強(qiáng)材料的數(shù)量增強(qiáng)而增強(qiáng)，另外，纖維愈長，樹脂內(nèi)部強(qiáng)材料傳遞應(yīng)力的連續(xù)性也就愈高。GMT含有30～40％的玻璃纖維，比通常的注射成型增強(qiáng)聚丙烯所含纖維量高。而且它用的是一種連續(xù)玻璃纖維針刺氈，纖維是連續(xù)鋪成氈并經(jīng)針刺而賦予一定強(qiáng)度，呈立體結(jié)構(gòu)，沿三維方向都有纖維分布，使GMT制品的各向異性大為減少。用于GMT的玻璃纖維的浸潤劑的性能十分關(guān)鍵，它可使纖維與聚丙烯之間獲得良好的界面結(jié)合，從而提高GMT的性能。
3．2 干法生產(chǎn)工藝
干法生產(chǎn)工藝也稱層合法，是將連續(xù)玻璃纖維針刺氈和聚丙烯酸片疊合后，經(jīng)過加熱、加壓、浸漬、冷卻定型和切斷等工序制造GMT的方法。其典型工藝以美國PPG公司為代表。這種工藝有二種方案，其一是將聚丙烯片樹直接從擠塑機(jī)擠出，然后與玻纖氈疊合（一般為三層聚丙烯與二層氈結(jié)合），進(jìn)入鋼帶加壓設(shè)備；經(jīng)加熱、加壓，使熔融樹脂浸漬玻纖氈，然后經(jīng)冷卻、定長切斷，制成片材；另一方案是先生產(chǎn)出聚丙烯片材，然后再和纖維氈疊合成所需的厚度，進(jìn)入鋼帶復(fù)合機(jī)，加熱、加壓復(fù)合成GMT片材。
在GMT生產(chǎn)工藝中，連續(xù)玻璃纖維針刺氈的成形及浸潤劑配方，聚丙烯的改性；氈與聚丙烯的界面結(jié)合狀況，層壓工藝等，是主要關(guān)鍵技術(shù)。
3．3 GMT沖壓成型工藝與設(shè)備
（1）沖壓成型工藝
工藝流程：下料一坯料預(yù)熱一壓模—裁邊—成品
沖壓成型工藝是從金屬?zèng)_壓工藝基礎(chǔ)上發(fā)展起來的。其工藝過程是按樣板GMT剪成坯料，然后在烘箱中將料片加熱到170－190℃，裝入模具，快速合模加壓，在約70℃模具內(nèi)冷卻脫模，再經(jīng)修邊成制品，沖壓成型的特點(diǎn)是：成型制品周期短，成型壓力小，自動(dòng)化程度高。
（2）沖壓成型設(shè)備
成型設(shè)備由剪切、加熱、壓機(jī)和模具組成。
坯料約切一般為鋼板剪切機(jī)，加熱爐可是隧道式，也可以是烘箱式。壓機(jī)為液壓或機(jī)械式，壓力大小應(yīng)根據(jù)制品尺寸而定：模具材料一般為鑄鋼，模具設(shè)計(jì)要考慮成型過程中材料的收縮率（0.3％左右）。
4、GMT的發(fā)展?fàn)顩r
由于GMT具有輕質(zhì)、耐腐蝕、抗沖擊、易成型、可回來收等諸多特點(diǎn)，用途廣泛，特別足受到汽車制造工藝的重視，因而近年來發(fā)展很快，據(jù)報(bào)導(dǎo)，歐洲1987年GMT的產(chǎn)量為 3萬噸，到 2000年發(fā)展到 7.5萬噸，預(yù)計(jì) 2001年全世界GMT的產(chǎn)量約15萬噸，平均年增長率超過20％。GMT的強(qiáng)勢發(fā)展緣于汽車工業(yè)需求量的增長。GMT在歐洲最初只有德國使用，現(xiàn)正普及到全歐洲，德國是歐洲GMT生產(chǎn)和使用量最多的國家。占?xì)W洲量的82％，法國占7％。美國GMT年產(chǎn)量約5萬噸。
歐美GMT的主要生產(chǎn)廠商是美國AEDEL公司，瑞士Symalit公司和德國Elastogran公司（BASF的全資子公司）。
AEDEL是PPG和GE公司的合資公司，是北美最大的GMT供應(yīng)商，為提高在歐洲市場的競爭力，AEDEL投資在荷蘭貝亨奧普佐姆的GE公司內(nèi)建立了GMT生產(chǎn)線，并在1996年投產(chǎn)，設(shè)計(jì)年生產(chǎn)能力為2萬噸。據(jù)最新報(bào)導(dǎo)，AEDEL公司剛宣布了擴(kuò)產(chǎn)計(jì)劃： 1）在美國弗吉尼亞州的 Lynchburg工廠將Superlite沖壓片材的產(chǎn)量翻一番；2）在北卡羅來納州的謝爾比（Shelby）工廠安裝新的GMT生產(chǎn)線；產(chǎn)品僅供應(yīng)北美洲；3）在歐洲荷蘭的工廠內(nèi)了也安裝新的GMT生產(chǎn)線。
繼PPG與GE期利公司于80年代開創(chuàng)了熱塑性塑料商與玻纖制造商聯(lián)合開發(fā)GMT市場先河后，OCF與BASF于1997年也合作建立了生產(chǎn)GMT的合資企業(yè)。另外，在日本、韓國也建有GMT的生產(chǎn)企業(yè)，主要滿足本國的市場需要。
5、GMT的應(yīng)用情況和動(dòng)向
5．1歐洲轎車中的GMT的應(yīng)用
歐洲在1986年時(shí)應(yīng)用GMT制造的轎車部件為36件，到1996年，其種類達(dá)到800多種，主要有轎車前臉，儀表盤、發(fā)動(dòng)機(jī)罩、噪音屏幕罩、蓄電池托架等，從1997年開始，用GM T制造的組合式轎車前臉、車頂棚內(nèi)襯、車身底盤罩等大型部件的開發(fā)應(yīng)用，使GMT在轎車工業(yè)中的應(yīng)用迅速增加。德國是歐洲應(yīng)用GM T制造汽車部件最早和最多的國家，是GMT的大市場之一。德國的寶馬、奧迪、大眾、高爾夫等轎車都應(yīng)用了GMT部件，而新款奔馳轎車采用了30多kgGMT；德國PK公司是歐洲第一家生產(chǎn)GMT汽車附件的制造商，它以奔馳和大眾轎車為目標(biāo)，大力開發(fā)GMT轎車前臉，消音罩等，它的GMT使用量約為18T/天。法國汽車工業(yè)原本看好SMC，幾乎所有的復(fù)合材料汽車都采用SMC，但近幾年，也致力于研究以GMT為代表的熱塑性復(fù)合材料汽車部件。制造出吸能性GMT保險(xiǎn)杠，這種保險(xiǎn)杠的重量比相同的金屬保險(xiǎn)杠減輕20%，另外，還將GMT應(yīng)用于儀表控制盤及車體內(nèi)外的飾件中，法國的P .O公司采用GMT生產(chǎn)保險(xiǎn)杠等汽車部件，并已進(jìn)入北美市場，在墨西哥建立了三個(gè)壓制制品的工廠。此外，英國、奧地利等歐洲國家了積極采用GMT制造汽車部件，并且用量逐年提高。
5．2 GMT在美國轎車中的應(yīng)用
目前，美同GMT80％用于制造汽車部件，福特、梅塞克斯、通用等著名公司的諸多轎車部件大最應(yīng)用了GMT，主要應(yīng)用部件為保險(xiǎn)杠、蓄電當(dāng)托架、行李架、備胎盤、儀表盤、前圍護(hù)圍、擋泥板、風(fēng)扇葉片等，僅福特公司就有15個(gè)車種用GMT保險(xiǎn)杠，年用量15萬噸GMT；美國保險(xiǎn)杠的標(biāo)準(zhǔn)是5km/h車速?zèng)_撞后不損壞。為適應(yīng)汽車內(nèi)飾件的需要，AEDEL公司利用現(xiàn)代技術(shù)開發(fā)出新型 GMT，如致密而流動(dòng)性好的 AZDEL Adflot和輕量而流動(dòng)性極好的AEDEL Superlite，用于頂棚內(nèi)村，已成為熱門。另外，為了獲得很高剛性的構(gòu)件，可將AEDEL Superlite與PPO/PS或PU泡沫芯材一次層壓制得夾層結(jié)構(gòu)，用于頂蓋和底板。
5．3 GMT在日、韓轎車中的應(yīng)用
在日本，制造GMT的廠家主要有宇部日東化成、出光NSG公司等。宇部日東化成生產(chǎn)的GMT90%被用于制造汽車部件。該公司生產(chǎn)的主要是蓄電池托架。出光公司生產(chǎn)的GMT80%用于汽車，如后行車架，座椅框架、車頂棚等。GMT具有變形回復(fù)，產(chǎn)生膨脹的特點(diǎn)，利用這一特點(diǎn)可以制造出膨化的轎車頂棚，這種頂棚兼有傳統(tǒng)的金屬材料的隔熱和緩沖性能，從而大大減輕了重量、降低成本。日本已計(jì)劃將GMT部件大量用到新車型上。日本主要汽車制造商如豐田、日產(chǎn)、五十鈴、鈴木、本田、三菱、大發(fā)、松田公司的各車型中都使用了GMT部件，應(yīng)用較多的是蓄電池托架、發(fā)動(dòng)機(jī)底盤、保險(xiǎn)杠、車頂棚、擋泥板等。
韓國生產(chǎn)GMT的廠家是韓華公司，應(yīng)用領(lǐng)域以轎車為主，如現(xiàn)代轎車有9個(gè)部件采用了GMT材料。
5．4 GMT在中規(guī)轎車中的應(yīng)用
我國GMT處于研發(fā)階段，雖然已取得了關(guān)鍵技術(shù)的突破，但未形成規(guī)模化生產(chǎn)線，只有小批量開展試制。GMT在國內(nèi)一些大專院校和科研單位都在研發(fā)，而處于領(lǐng)先水平的有南京玻纖院、華東理工大學(xué)、哈玻所等。上述單位聯(lián)合承擔(dān)了863課題，并取得了良好的進(jìn)展。
GMT在我國引進(jìn)的轎車車型中均有應(yīng)用。如一汽大眾的奧迪A6轎車的發(fā)動(dòng)機(jī)罩板、上海大眾的帕薩特轎車的蓄電池托架、發(fā)動(dòng)機(jī)罩板等，北京切諾基吉普的座椅骨架、廣州本田奧德塞旅行車的內(nèi)頂棚等。據(jù)悉，經(jīng)濟(jì)型轎車POLO亦有2-3個(gè)零件采用GMT材料。目前上述車型的GMT的年進(jìn)口量估計(jì)在一千多噸。國產(chǎn)解放牌輕卡已采用國產(chǎn)GMT應(yīng)用在駕駛門腳踏板中。
5．5 GMT在其它領(lǐng)域中的應(yīng)用
在建筑中，現(xiàn)場澆注結(jié)構(gòu)需要水模板或鋼模板，因環(huán)保要求，日前建筑模板大部分以鋼代木，但鋼模板存在重量大，容易永久變形，不耐腐蝕，脫模困難等問題。GMT制成的模板可克服鋼模缺點(diǎn)，成為理想的替代品，目前在日本、韓國已大量采用GMT建筑模板。國內(nèi)也正在研發(fā)中，預(yù)計(jì)會(huì)形成一個(gè)有前景的市場。另外；GMT在國外還被用于各種臺面板、襯里等，可開發(fā)應(yīng)用的領(lǐng)域和種類十分廣泛。
6、結(jié)語
GMT材料是新興的、發(fā)展迅速的熱塑性復(fù)合材料，它具有優(yōu)良的特性，由于可回收利用而被稱為環(huán)保綠色材料。在歐美，GMT片材的應(yīng)用正以年增長率20%左右的速度增長。GMT受到汽車工業(yè)的青睞。在汽車工業(yè)中降低自重、減少能耗、環(huán)保安全是主要奮斗目標(biāo)，而GMT正是滿足這個(gè)目標(biāo)的新型材料。
目前，國際上新型GMT片材的開發(fā)和工藝正在不斷出現(xiàn)，增強(qiáng)材料有連續(xù)纖維氈和短切纖維氈、單向復(fù)合氈等；基體材料除聚丙烯外，還應(yīng)用了耐溫的PBT、PET、PPO等高性能工程塑料；在新工藝方面，正在對原有技術(shù)進(jìn)行改進(jìn)，如浸潤劑，基體樹膠改性，以粉料代替片材等，使GMT的機(jī)械性能比原先的可提高25~30%；在沖壓方面，解決了GMT產(chǎn)品表面光潔度較低的難題，使之可用于表面要求光潔的場合；在生產(chǎn)工藝方面，出現(xiàn)了Twintex復(fù)合纖維拉絲技術(shù)（Vetrotex公司發(fā)明），可直接制得GMT片材進(jìn)一步提高了 GMT的性能。
我國汽車工業(yè)的迅猛發(fā)展，給GMT帶來了市場應(yīng)用的商機(jī)，據(jù)悉，今年我國本土汽車銷售量可達(dá)30O萬輛，2010年中國市場份額占全世界的1/10，汽車產(chǎn)業(yè)已成為國民經(jīng)濟(jì)的支柱產(chǎn)業(yè)和高新技術(shù)產(chǎn)業(yè)，中國汽車工業(yè)自主開發(fā)的條件日益具備，一些產(chǎn)品己經(jīng)具備自主開發(fā)的基本條件。在汽車工業(yè)的需求驅(qū)動(dòng)下，我出GMT材料將進(jìn)入快速發(fā)展時(shí)期，在科研部門和企業(yè)攜手合作下，GMT規(guī)模化生產(chǎn)線在我國的建立將成為現(xiàn)實(shí)。隨著汽車業(yè)界人士對GMT片材的深入了解和GMT片材的發(fā)展與完善，GMT在我國工業(yè)領(lǐng)域特別是轎車工業(yè)中的應(yīng)用；將具有廣泛的應(yīng)用前景。
來源：江蘇省復(fù)合材料網(wǎng)
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