[发明专利]一种超轻高强高吸音纤维增强热塑性发泡复合板材及其制备方法

说明书

本发明公开了一种超轻高强高吸音纤维增强热塑性发泡复合板材及其制备方法，使用均匀含有发泡剂的粘结体和纤维增强体，通过非织造和连续性制板复合工艺制备一种超轻高强高吸音纤维增强热塑性发泡复合板材。本发明将微球发泡剂和热塑性树脂粉末共混作为原料，通过熔融纺丝工序制备成均匀含有微球发泡剂的塑性合成纤维。可以充分借助非织造工艺的优势，稳定连续高效的生产上述超轻高强GMT复合板材。且制毡环节不存在微球发泡剂脱落，在无需增加额外投资如新增设备及人员培训等情况，能更安全地批量化制备高质量含微球发泡剂的复合毡，显著降低该工段制造成本。

技术领域

本发明属于热塑性复合材料技术领域，具体地说，涉及一种超轻高强高吸音纤维增强热塑性发泡复合板材及其制备方法。

背景技术

在全球节能减排的背景下，世界各国对汽车制造业提出更高的标准和更严格的市场准入许可，尤其是新能源汽车的快速发展，汽车轻量化是汽车发展的必然趋势，而复合材料作为最重要的轻量化材料之一，因具有优异性能，在汽车工业备受关注。轻质玻璃纤维毡增强热塑性复合材料，简称轻质GMT(Glass Fiber Mat Reinforced Thermoplastics)，因具有轻质环保、吸音降噪、高强高韧、优良的抗霉变性和耐化学腐蚀性等特点，一直是国内外汽车主机厂和零部件供应商的关注热点。目前，轻质GMT已广泛应用于各类型汽车的顶棚、底护板、衣帽架等内外饰件中，其制备方法经历了湿法工艺、干法工艺和流化场工艺三个阶段。其中，干法工艺因其设备投资小、工艺相对简单且能耗低，广受国内各厂家青睐，但该工艺主要存在以下缺陷：

(1)梳理过程，纤维取向明显，板材力学性能呈现明显的各向异性；

(2)热熔树脂和玻纤之间主要以点连接方式结合，为保证力学性能，树脂使用量较大，不仅成本相对较高，而且还限制了进一步超轻化发展；

(3)渗入空气量不足，制品设计自由度低，NVH性能原落后于国外进口产品。

以上问题严重制约轻质GMT板材进一步发展和应用，特别是新能源汽车蓬勃发展。如何进一步实现轻质GMT板材超轻化且保证板材优异的综合性能，是国内该行业目前技术难点和研究热点。

目前，国际上主要通过改良现有工艺和开发新工艺来突破现有轻质GMT发展技术难点。如AZDEL公司的湿法工艺、QPC公司的干法工艺、Cormatex公司Lap Form Air气流铺网工艺，板材热压成型时，热熔树脂均匀且充分浸润玻纤，减少树脂用量同时还保证板材优良综合性能。国内受设备和技术研发水平的限制，主要采用优化和改良现有工艺方法。如优化梳理混合纤维的工艺参数，增加纤维混合均匀性，降低对玻纤的损伤，从而改善板材的力学性能；改变单网纤维铺叠方式，降低板材纵横向力学性能的差异；对毡表面进行预处理，改变板材导热导电性能等。但这些改善方法均未从根本上改变玻纤之间的点连接方式，板材综合性能提高有限。毡厚度方向层层纤网之间仅靠针刺固结，成型部件高膨化区域相邻纤网间结合不足，仍采用增加树脂含量保证板材力学性能，然树脂用量增加，不仅限制制品超轻化，还因板材膨化比减小，渗入空气量不足，导致板材设计自由度和NVH性能受限。