一种高吸音型超轻高强GMT复合板材的制备方法技术

本发明专利技术公开了一种高吸音型超轻高强GMT复合板材的制备方法，本发明专利技术在现有轻质GMT干法梳理成毡工艺后道，通过浸渍工艺在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。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术属于汽车内外饰用热塑性复合材料
，具体地说，涉及一种用于制备汽车内外饰件的高吸音型超轻高强GMT复合板材的制备方法，以及用该复合板材制备汽车内外饰件的方法。
技术介绍
轻质玻璃纤维毡增强热塑性复合板材，简称轻质GMT(GlassfiberMatreinforcedThermoplastics)，是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，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)。然而，在全球提倡绿色、低碳、环保、健康主题下的今天，无论是愈发成熟与理性的传统汽车行业或是新兴的新能源汽车领域，人们对汽车的需求已从原先的代步工具逐渐升级为舒适的移动空间，消费者在购买汽车时，除注重汽车动力性、经济性的同时，也更加注重其驾乘舒适性。即越来越关注汽车内外饰材料的健康性(VOC性能)与NVH等问题，诉求高性能与高舒适的统一，因此，如何进一步提高汽车内饰材料的综合性能，使产品具有超轻量化(≤0.3kg/m3)、低VOC及NVH性能(吸音性能，提高驾乘者舒适性)，是汽车内外饰材料行业今后3～5年必须面对和研究的热点。然而，目前国内轻质GMT板材主要采用干法梳理工艺，主要存下以下缺点：1、制备过程相对复杂，玻纤损伤较大，而且取向明显，板材力学性能呈各向异性；2、热熔纤维和玻纤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，进一步超轻化难以实现；3、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。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。如何进一步提高轻质GMT复合板材的综合性能,使产品具有合理的性价比已成为研究的热点,同时也是产业化的基础。目前，国际上寄希望通过改良现有工艺和开发新工艺来打破制约轻质GMT板材发展与广泛应用的瓶颈。AZDEL公司主要使用湿法工艺，QPC公司使用干法工艺。但近年来，相关设备厂家竞相研发新的干法设备，如意大利Cormatex公司，其最新研发的LapFormAir气流铺网机，能够通过气流加压成网,完全改变纤维成网方式——将所有纤维原料制成均匀的立体结构纤维网，这将使板材结构发生根本改变，立体结构的纤维网结合使板材的机械性能提高明显，从而使其在保证汽车安全性和强度特性的前提下，减少自身材料用量，实现减轻车身重量的目的；法国Fibroline公司研发的Impregnation设备是通过静电的方式将树脂粉末浸入纤维基毡，使树脂粉末对玻纤的浸润更加均匀,不但减少了树脂的用量，降低了成本，并且所得板材孔隙率高，片材中存有大量空气，提高了声传播的粘滞阻力，在讲究安静舒适的高级轿车中，这种良好的吸声特性更值得重视。这些新设备的研发将为轻质GMT的制备提供新的工艺方法，也将克服现有产品的不足。然而，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。
技术实现思路
为解决上述问题，本专利技术公开了一种高吸音型超轻高强GMT复合板材的制备方法，以及用该复合板材制备汽车内外饰件的方法。本专利技术在现有轻质GMT干法梳理成毡工艺后道，通过浸渍工艺在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。本专利技术是通过以下技术方案实现的：本专利技术公开了一种用于制备汽车内外饰件的高吸音型超轻高强GMT复合板材的制备方法，将微球发泡剂通过浸渍工艺引入至由热塑性合成纤维和增强纤维混纺制成的纤维复合毡中，制成由增强纤维为增强体，热塑性合成纤维为粘结基体，微球发泡剂为填充改性剂的GMT复合板材,具体包括以下步骤：1)、将热塑性合成纤维和增强纤维按比例混合均匀，经梳理、铺网、针刺，制得混纺复合纤维毡,基于混纺复合纤维毡的总重量，增强纤维的含量为30wt％-70wt％；2)、将混纺复合纤维毡经浸渍工艺通过由3wt-10wt％的水溶性热塑性材料、2wt-8wt％的增强纤维表面处理剂、3wt-5wt％的乳化剂和1wt-3wt％的微球发泡剂配成的以水为介质的分散悬浮液；3)、取浸渍后的混纺复合纤维毡经压榨、抽滤、烘干，去除多余水分，烘干温度80-150℃，然后将混纺复合纤维毡供给到连续型复合压板设备中，经预热、热粘合、加压、冷却和切割制得所述超轻高强GMT复合板材,预热温度160-190℃。制备而成的复合板材因微球发泡剂的引入使增强纤维间的连接方式更加多样化，除传统的点连接外，微球发泡剂作为连接桥梁将其周边的增强纤维束缚在一起，微球发泡剂之间又彼此相连接，这些多样化的连接方式使复合板材内部毡网结构发生了根本改变，产品机械性能提高明显，从而使其在保证汽车安全性和强度特性的前提下，减少自身材料用量，实现超轻化的目的；另外所制备的复合板材在二次成型过程中,在增强纤维内应力和微球发泡剂的双重作用下，厚度可膨松扩展至原来的5-10倍，相比传统轻质GMT材料提高了2-4倍(相同面密度下)，以便生产厂家可以根据产品性能要求通过调节膨化后的压缩比来模制更多厚度变化、更高孔隙率的汽车内外饰部件，控制制品的体积密度0.05g/cm3-0.5g/cm3，进而获得不同的强度、刚度及声阻特性，这使得制品设计的自由度及NVH性能得以显著提高。作为进一步地改进，本专利技术所制备而成的GMT复合板材面密度为500-2000g/m2。作为进一步地改进，本专利技术所述的微球发泡剂之间彼此相连，所述的微球发泡剂与其周边的增强纤维相互束缚连接，用于改变增强纤维间格点连接方式调整板材膨化比。作为进一步地改进，本专利技术所述微球发泡剂由聚合物壳体和其包裹的发泡剂构成，其中聚合物壳体为由丙烯酸酯类聚合物构成的单层或双层结构，发泡剂为乙烷、丙烷、丙烯、异丁烷、丁烯、异丁烯、正戊烷、异戊烷、石油醚中的一种或几种的混合物。作为进一步地改进，本专利技术所述微球发泡剂的粒径约为15～40μm，最大发泡体积倍率约为5～10倍，发泡后的尺寸为75～400μm，发泡起始温度约为160-210℃。作为进一步地改进，本专利技术所述热塑性合本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种用于制备汽车内外饰件的高吸音型超轻高强GMT复合板材的制备方法，其特征在于，将微球发泡剂(3)通过浸渍工艺引入至由热塑性合成纤维(1)和增强纤维(2)混纺制成的纤维复合毡中，制成由增强纤维(2)为增强体，热塑性合成纤维(1)为粘结基体，微球发泡剂(3)为填充改性剂的GMT复合板材,具体包括以下步骤：1)、将热塑性合成纤维(1)和增强纤维(2)按比例混合均匀，经梳理、铺网、针刺，制得混纺复合纤维毡,基于混纺复合纤维毡的总重量，增强纤维(2)的含量为30wt％‑70wt％；2)、将混纺复合纤维毡经浸渍工艺通过由3wt‑10wt％的水溶性热塑性材料、2wt‑8wt％的增强纤维(2)表面处理剂、3wt‑5wt％的乳化剂和1wt‑3wt％的微球发泡剂(3)配成的以水为介质的分散悬浮液；3)、取浸渍后的混纺复合纤维毡经压榨、抽滤、烘干，去除多余水分，烘干温度80‑150℃，然后将混纺复合纤维毡供给到连续型复合压板设备中，经预热、热粘合、加压、冷却和切割制得所述超轻高强GMT复合板材,预热温度160‑190℃。

【技术特征摘要】
1.一种用于制备汽车内外饰件的高吸音型超轻高强GMT复合板材的制备方法，其特征在于，将微球发泡剂(3)通过浸渍工艺引入至由热塑性合成纤维(1)和增强纤维(2)混纺制成的纤维复合毡中，制成由增强纤维(2)为增强体，热塑性合成纤维(1)为粘结基体，微球发泡剂(3)为填充改性剂的GMT复合板材,具体包括以下步骤：1)、将热塑性合成纤维(1)和增强纤维(2)按比例混合均匀，经梳理、铺网、针刺，制得混纺复合纤维毡,基于混纺复合纤维毡的总重量，增强纤维(2)的含量为30wt％-70wt％；2)、将混纺复合纤维毡经浸渍工艺通过由3wt-10wt％的水溶性热塑性材料、2wt-8wt％的增强纤维(2)表面处理剂、3wt-5wt％的乳化剂和1wt-3wt％的微球发泡剂(3)配成的以水为介质的分散悬浮液；3)、取浸渍后的混纺复合纤维毡经压榨、抽滤、烘干，去除多余水分，烘干温度80-150℃，然后将混纺复合纤维毡供给到连续型复合压板设备中，经预热、热粘合、加压、冷却和切割制得所述超轻高强GMT复合板材,预热温度160-190℃。2.根据权利要求1所述的用于制备汽车内外饰件的高吸音型超轻高强GMT复合板材的制备方法，其特征在于，所制备而成的GMT复合板材面密度为500-2000g/m2。3.根据权利要求1或2所述的用于制备汽车内外饰件的高吸音型超轻高强GMT复合板材的制备方法，其特征在于，所述的微球发泡剂(3)之间彼此相连，所述的微球发泡剂(3)与其周边的增强纤维(2)相互束缚连接，用于改变增强纤维(2)间格点连接方式调整板材膨化比。4.根据权利要求3所述的用于制备汽车内外饰件的高吸音型超轻高强GMT复合板材，其特征在于，所述微球发泡剂(3)由聚合物壳体和其包裹的发泡剂构成，其中所述聚合物壳体为由丙烯酸酯类聚合物构成的单层或双层结构，所述的发泡剂为乙烷、丙烷、丙烯、异丁烷、丁烯、异丁烯、正戊烷、异戊烷、石油醚中的一种或几种的混合物。5.根据权利要求1或2或4所述的用于制备汽车内外饰件的高吸音型超轻高强GMT复合板材，其...

【专利技术属性】
技术研发人员：方晶，梁静静，丁文鹏，梅金波，周立，何斐鲁，马国维，
申请(专利权)人：浙江华江科技股份有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33