本發明涉及高強度復合材料，特別是涉及一種高強度gmt復合材料材及其制備方法和應用。

背景技術：

1、gmt(即玻璃纖維增強熱塑性塑料)主要有玻璃纖維氈與pp樹脂組成，玻璃纖維的含量一般在20％到45％(質量分數)之間。與傳統的熱固性復合材料相比，具有成型周期短、韌性好、密度低、可回收利用等優點，成型過程具有一定流動性，成型后，表面光潔，體密度一般在1.07-1.25g/m3之間。在汽車工業中，gmt可用于汽車結構部件的制造，如車身部件、結構件及功能件等。具體應用包括車身殼體、車篷硬頂、天窗、散熱器護柵板、大燈反光板、前后保險杠等車身部件，以及前端支架、保險杠骨架、座椅骨架、地板等結構件。此外，gmt還用于需要耐高溫、耐油腐蝕的功能件，如發動機氣門罩蓋、進氣歧管、油底殼、空濾器蓋等。

2、gmt優異的性能主要是通過玻璃纖維氈浸潤pp樹脂進行增強，其影響因素包括玻璃纖維含量、玻璃纖維長度、兩者的界面結合力等。目前常用的制造方案是將pp樹脂和玻璃纖維氈兩種不同材質的材料在高溫高壓下進行壓合，使pp樹脂滲透到玻璃纖維氈內部，形成一體的材料。但是材料想進一步提升力學強度需要適當的提升玻璃纖維含量，目前gmt最大的玻璃纖維含量在45％左右，但是受限于樹脂與玻璃纖維氈合壓工藝，如果進一步提升玻璃纖維含量會影響玻璃纖維與pp的界面結合力，反而使力學性能帶來反作用。

技術實現思路

1、為了解決上述問題，本發明提供了一種高強度gmt復合材料材及其制備方法和應用，解決了解決gmt玻璃纖維含量低，無法進一步提升力學性能的問題。

2、為了實現上述目的，本發明提供如下技術方案：

3、本發明提供了一種高強度gmt復合材料，所述高強度gmt復合材料由復合纖維氈和增強層交替疊放制備得到，最上層與最下層都為復合纖維氈，所述復合纖維氈的層數至少在2層以上；

4、所述復合纖維氈的組分為玻璃纖維和聚丙烯纖維，所述玻璃纖維和聚丙烯纖維的質量比為5.5～8:2～4.5；

5、所述玻璃纖維的纖維長度為3～17cm，直徑為8～15μm；

6、所述聚丙烯纖維的纖維長度為10～12cm，纖度為5～8d，斷裂強力為20～30n，伸長率為100～150％，熔融指數為20～120g/10min；

7、所述復合纖維氈的克重為600～1500g/m2；

8、所述增強層的克重為400～1000g/m2，玻璃纖維的質量百分含量為45～70％，pp樹脂熔融指數為20～120g/10min。

9、優選的，所述玻璃纖維和聚丙烯纖維的質量比為6:4。

10、優選的，所述玻璃纖維的纖維長度為7～13cm。

11、優選的，所述丙烯纖維的纖維長度為10～12cm，纖度為6～7d，斷裂強力為25n，伸長率為120％，熔融指數為40～100g/10min。

12、優選的，所述增強層的克重為900g/m2，玻璃纖維的質量百分含量為50％，pp樹脂熔融指數為40～100g/10min。

13、所述復合纖維氈的制備方法包括以下步驟：將所述玻璃纖維和聚丙烯纖維依次進行開松、梳理、鋪網和針刺，得到復合纖維氈。

14、本發明還提供了一種上述技術方案項所述高強度gmt復合材料的制備方法，包括以下步驟：將所述復合纖維氈和增強層按照結構依次放置后熱壓，得到高強度gmt復合材料；

15、所述熱壓的條件包括：溫度為190～210℃，壓力為2～4mpa。

16、本發明還提供了上述技術方案所述的高強度gmt復合材料在提高板材中玻璃纖維含量增強力學性能中的應用。

17、優選的，所述力學性能包括彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度中的一種或幾種。

18、本發明的有益效果：

19、1.本發明可以做到gmt中玻璃纖維含量超過50％，且密度能夠做到1.3g/cm3以上，打破了常規gmt的玻璃纖維含量與密度的限制，提供更加優異的力學強度。本發明使用特定性能的聚丙烯纖維與玻璃纖維通過做成氈材，在氈材中聚丙烯纖維是單絲的形態存在，能夠與pp樹脂充分完全浸潤，這樣能解決常規gmt由于浸潤不足而無法提升玻璃纖維含量的問題。

20、2.本發明的玻璃纖維在板材結構中是以單絲的形態存在，能夠與pp樹脂充分完全浸潤，產品表觀光潔、不會造成浮纖問題等表觀問題。

21、3.本發明采用長短玻璃纖維規律分布結構，有效提升產品的抗沖擊能力的同時，還保持優異的加工適應性，能夠適用于各種造型復雜的模具。

22、4.與常規gmt不同，制板過程可以在在相對較低的壓力度下完成，且玻璃纖維與pp依然達到充分浸潤，有效降低生產成本和設備成本

23、5.本發明產品既輕便又具有很高的強度，適合用于需要承受高負荷的應用場景，且滿足制造工藝、各種定制需求，拓寬了其在汽車工業、建筑等領域上的應用。

技術特征：

1.一種高強度gmt復合材料，其特征在于，所述高強度gmt復合材料由復合纖維氈和增強層交替疊放制備得到，最上層與最下層都為復合纖維氈，所述復合纖維氈的層數至少在2層以上；

2.根據權利要求1所述的高強度gmt復合材料，其特征在于，所述玻璃纖維和聚丙烯纖維的質量比為6:4。

3.根據權利要求1所述的高強度gmt復合材料，其特征在于，所述玻璃纖維的纖維長度為7～13cm。

4.根據權利要求1所述的高強度gmt復合材料，其特征在于，所述丙烯纖維的纖維長度為10～12cm，纖度為6～7d，斷裂強力為25n，伸長率為120％，熔融指數為40～100g/10min。

5.根據權利要求1所述的高強度gmt復合材料，其特征在于，所述增強層的克重為900g/m2，玻璃纖維的質量百分含量為50％，pp樹脂熔融指數為40～100g/10min。

6.根據權利要求1所述的高強度gmt復合材料，其特征在于，所述復合纖維氈的制備方法包括以下步驟：將所述玻璃纖維和聚丙烯纖維依次進行開松、梳理、鋪網和針刺，得到復合纖維氈。

7.一種權利要求1～6任一項所述高強度gmt復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：將所述復合纖維氈和增強層按照結構依次放置后熱壓，得到高強度gmt復合材料；

8.權利要求1～6任一項所述的高強度gmt復合材料在提高板材中玻璃纖維含量增強力學性能中的應用。

9.根據權利要求8所述的應用，其特征在于，所述力學性能包括彎曲強度、拉伸強度和沖擊強度中的一種或幾種。

技術總結
本發明涉及高強度復合材料技術領域，特別是涉及一種高強度GMT復合材料材及其制備方法和應用。所述高強度GMT復合材料由復合纖維氈和增強層交替疊放制備得到，最上層與最下層都為復合纖維氈，所述復合纖維氈的層數至少在2層以上；所述復合纖維氈的組分為玻璃纖維和聚丙烯纖維，所述玻璃纖維和聚丙烯纖維的質量比為5.5～8:2～4.5等。本發明可以做到GMT中玻璃纖維含量超過50％，且密度能夠做到1.3g/cm<supgt;3</supgt;以上，打破了常規GMT的玻璃纖維含量與密度的限制，提供更加優異的力學強度。

技術研發人員：周立,黃培林,盧成勇,樓娣,周彬,陳榮枝,何斐魯,朱艷妍
受保護的技術使用者：浙江華江科技股份有限公司
技術研發日：
技術公布日：2025/3/20