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摘要：底护板用材质种类繁多，树脂、增强材料和添加材料的品种及含量不同，都会使材料的性能和成型工艺有所不同，应根据具体情况和要求选择合适的材质，以达到使底护板性能最优、价格合理的目的。介绍了乘用车底护板的材料及生产工艺，对长玻纤、玻纤毡增强聚丙烯复合材料等几种材质底护板的制造工艺、产品性能和资源情况等进行了综合的对比分析。
关键词：乘用车；底护板；材料；工艺；
1 前言
乘用车底护板的功能是：防止异常隆起的地面对底盘系统造成直接碰撞；防止泥浆、砂石等异物对底 盘系统的损害以及雨水、含有融雪剂的雪水等对底盘 系统的腐蚀；保持底盘系统内部的清洁；减小空气阻 力和汽车高速行驶时产生的噪声。底护板产品用材质种类比较广范，有些车型采用的UP-GF材料（纤维 增强热固性复合材料）虽然具有轻质、高强的特点，但与聚丙烯类热塑性塑料相比，具有密度大、不易直接回收再利用的缺点；有些车型采用金属底护板，与 其他非金属材质的底护板相比，金属底护板增加了整车的质量，不利于节能和环保。
聚丙烯复合材料是在汽车上应用最广泛的高分子材料，其特点是：密度小，综合性能好，成本低，具有较好的耐热性、刚性和耐化学腐蚀性，而且易于加工成型和回收利用，是汽车塑料品种单一 化的希望所在，具有极大的发展潜力。随着材料科学和工艺技术的不断发展，玻纤增强聚丙烯材料已经逐渐取代一些金属和塑料合金材料应用于汽车结构件上。国外采用玻纤增强聚丙烯材料制作乘用车底护板，解决了其他材质底护板存在的问题。目前国内一些合资品牌乘用车的底护板也采用了玻纤增 强聚丙烯材料，由于材料组分不同，复合材料的性能及生产工艺也不相同。
2 增强聚丙烯材料在乘用车底护板上
乘用车底护板用材料已由金属材料、UP-GF材 料发展到现今的以玻纤或矿物粉改性热塑性塑料的复合材料阶段，就树脂种类而言，采用聚丙烯复合 材料的较多。为适应汽车的不同需求，随着材料技术的进步，出现了各种新型的玻纤或矿物填充的聚丙烯复合材料。在实际应用过程中，应根据具体的车型、车底结构和整车的经济目标要求选择合适的聚丙烯复合材料。
3 底护板用各类材料的成型工艺及性能
3.1 GMT材料
玻纤毡增强聚丙烯复合材料（简称GMT）是一种以半成品（片状预浸材料）的形式供应市场的中长纤维增强热塑性基体复合材料，具有如下优点。
a.与金属和不饱和聚酯材料相比，密度较小。
b.产品结构的设计自由度大。
c.容易成型，可以采用模压成型工艺，特别适合于大规模生产。
d.具有较高的刚度和抗冲击性能，可以替代金属及塑料合金。
e.可100%重复利用。
目前，GMT材料的生产有干法和湿法两种成型工艺。
3.1.1 干法成型工艺
（1）工艺过程
挤出机将聚丙烯等聚合物加热至熔融状态后，再 将聚合物熔体挤出至两层连续的玻璃纤维毡中间，在 两层玻璃纤维毡的外表面再分别铺覆一层聚丙烯聚合物膜，经加热后，在履带式热压机上连续压制，使聚 合物熔体能很好地浸渍纤维，然后冷却、固结并切割 成一定的长度（见图1）。
图1 干法制造GMT材料的过程
（2）干法成型GMT材料的类型
干法成型GMT材料用的玻璃纤维毡主要有连续无规玻纤毡、单向连续玻纤复合毡和短切无规玻纤毡。底护板的功能和结构不同，选用的GMT材料的填料含量和基体树脂也不同，几种GMT材料的组成 见表1。
表1 几种干法成型的GMT材料的组成
3.1.2 湿法成型工艺
湿法成型工艺与造纸工艺类似，是使短切玻璃 纤维与热塑性塑料粒子在水中混合，借助于助剂使 塑料粒子悬浮在水中，将此浆料送到纸机的网上脱水形成片材，经特制的加热系统使该片材的塑料粒子达到塑熔状态，从而使短切玻璃纤维和塑料粒子固结在一起，最终形成干的片材。湿法成型工艺具有如下特点。
a.工艺简单，纤维分布均匀，能耗较低。
b.悬浮介质为水，能够循环使用，环保性能好。
c.生产成本较低，最终产品可以采用低压成型 工艺
d.各个方向的性能接近，差异很小。
3.2 LFT-G材料
LFT-G长颗粒材料的生产工艺通常包括纤维预 混合、定长纤维混合挤出、连续纤维挤出包覆等步骤，然后再按需求切成一定的长度。LFT-G可注塑或压塑成型为制品，具有生产效率高以及可以将纤维的破坏程度降至最低的优势。LFT-G粒料的颗粒长度有12 mm和25 mm两种，12 mm左右长度的粒料主要 用于注塑成型，25 mm左右长度的颗粒用于压塑成 型。
3.3 LFT-D材料
LFT-D（直接法长纤维热塑性复合材料）的成 型工艺是将增强纤维与基体聚合物熔融混合后直接加 工成为热塑性复合材料部件。LFT-D区别于GMT和 LFT-G的关键所在是省去了半成品的步骤，因而在有 关材料（主要指添加的其他改性剂等）的选择上更加 灵活。LFT-D技术的特点是：纤维的含量和长度、基 体聚合物的种类都可以随时根据最终制品的要求进行调节，而添加剂的使用可以改变和影响制品的物理性能（如热稳定性、着色性、紫外稳定性、纤维与基体的粘结特性等），因此每一种部件都可以通过LFT-D 技术获得独特的材料配方。与其他材料相比，LFT-D有以下优点。
a.成型工艺只有一个单次加热的历程，能耗低。
b.减少了预浸材料的贮存、运输和预热等中间环 节，节约能耗和人工，生产成本较低。
c.可根据制品的不同需求自行确定原材料及其配 比，配方自由度大。
LFT-D材料的成型工艺主要有两种：一种是将 长纤维热塑性复合材料的熔融-浸渍工艺与热塑性复 合材料的模压成型相结合的工艺方法，简称LFT-D模压复合工艺；一种是将长纤维热塑性复合材料的熔融-浸渍工艺与热塑性复合材料的注塑成型相结合的工艺方法，简称LFT-D注塑复合工艺。
4 玻纤增强热塑性复合材料在底护板上的应用前景
20世纪80年代初，GMT在欧洲的首次应用就是成型底护板，之后相继开发出多种热塑性复合材料用于成型整车底盘保护件。目前，25%以上的乘用车都使用了GMT材料，显示了该材料的广阔前景。
参考文献：
[1]CAE技术在玻纤增强复合材料产品开发中的应用[J]. 卞思宸,於秋霞,陆宗文. 玻璃纤维. 2017(04)
[2]LFT-D发展概况及应用实例[J]. 甘玮. 玻璃钢. 2013(03)
论文作者:刘林峰
论文发表刊物:《基层建设》2017年第33期
论文发表时间:2018/3/5
标签：材料论文; 复合材料论文; 工艺论文; 聚丙烯论文; 纤维论文; 玻纤论文; 热塑性论文; 《基层建设》2017年第33期论文;