论热塑性复合材料在汽车外饰件上的应用

杨亚坤

关键词：汽车外饰件;热塑性复合材;质量提升

复合材料是汽车外饰件上的常用材料，主要以树脂为基体，同时复合其他材料，增强其使用性能[1]。由于车用复合材料中的基体材料具有热固性特征，使用后无法回收利用，因此复合材料也具有相关性能。汽车外饰件生产过程中的报废件、边角余料都无法二次利用，主要通过焚烧、掩埋等方式处理，给环境造成了严重威胁。但以聚丙烯（PP）为主的新一代热塑性复合材料，能够有效规避其回收利用弊端，并且成型情况好，可以满足汽车外饰件生产的多形态需求与安全要求，应用价值高，已经被汽车外饰件生产中被广泛应用。由此可见，文章分析汽车外饰件上使用热塑性复合材料是十分必要的。

1 种类及性能

1.1玻璃纤维毡增强热塑性片材（GMT）

GMT基体材料采用的为聚丙烯，该材料加工性好，综合性能高，能够在生产后长期贮存，从而广泛地应用于汽车外饰件生产中。GMT制品要求：（1）生产中片材预热温度要求≥220℃;（2）制零件温度为50℃（±10℃）。GMT制品性能：（1）韧性度高;（2）抗冲击能力强;（3）强度高。在汽车外饰件中，GMT制品主要被应用在座椅骨架、底护板、汽车仪表板骨架等对于强度要求较高的外饰件生产中。

1.2纤维连续纱增强或者短切纤维增强热塑性复合材料（LFT）

LFT材料制品性能：（1）具刚度高;（2）强度高;（3）材料十分稳定，耐蠕性强;（4）能够有效弥补传统短纤维增强热塑性不足问题。LFT材料制品主要被应用在变速手柄、油门踏板、塑料齿轮等。在实际生产及应用过程中，由于LFT材料设计自由度高，如果能够合理控制汽车外饰件结构，可以将其作为汽车上大型骨架的零件材料。

2 聚丙烯材料常见问题

2.1涂覆较为困难

PP热塑性复合材料结晶度高，属于非极性高分子材料，从而导致其表面能不高，实际应用中很难与油漆等材料进行粘合。如果将PP热塑性复合材料直接涂覆在相关材质上，很容易导致材料玻璃。

2.2外露玻璃纤维

PP热塑性复合材料中约有30%（±10%）的成分为玻璃纤维，目的是为了增强材料的强度[2]。生产PP热塑性复合材料过程中，可以通过调节其玻璃纤维含量，达到增强材料强度的目的。一般情况下，PP材料中玻璃纤维含量<40%主要用于汽车内部夹层，基本不会外露。但如果不经过特殊处理，将≥40%玻璃纤维含量的PP材料应用于压膜与注塑中，则容易出现玻璃纤维外露问题。

3 质量提升措施

3.1材料选择

使用PP材料生产汽车外饰件时要选择合适的材料，可以满足制品要求，具体方法如下：（1）选择让熔融指数偏高的聚丙烯树脂，以此提高材料的流动性能。需要注意在利用PP材料生产汽车外饰件时，如果过于强调强度，忽视了其熔融指数，降低材料的流动性能;（2）树脂材料的玻璃纤维浸润性直接影响玻璃纤维是否外露，因此要选择浸润性更高的树脂材质。此外，在材料配方控制过程中，也应该考虑到材料流动性与浸润性需求，增加玻璃纤维材料与树脂材料的融合。

3.2注塑成型

使用LFT材料制成汽车外饰件时，需要改善其注塑成型工艺，才能够更好地提升制品质量，具体方法如下：（1）模具有较大的浇注口，形状为圆形，流道也要做到尽量增大，采用圆形设计;（2）设计的汽车外饰制品避免有凸起、复杂的结构，避免降低玻璃纤维的流动性;（3）尽量采用热模生产，减少冷模上浮纤的出现;（4）使用的模具应该具有加温功能，能够将材料加温到75℃（±15℃），能够提高材料的流动性，让树脂在产品表面集中，从而提升制品的美观度;（5）所使用的模具应该具有科学的排气结构、流道等，让材料在模具内部流动更加顺畅。

3.3模压工艺

GMT、LFT材料使用前都需要进行预热，因此相关质量提升方法如下：（1）结合实际情况提高加热温度;（2）合理缩小压机与出口之间的距離;（3）控制好模压操作中材料温度;（4）提高其流动性能;（5）注意控制模压速度、压力;（6）实际操作过程中可以使用大型压机开展相关工作;（7）加料过程中所使用的辅助材料也应该注意其流动性，注意控制材料的流动距离;（8）需要注意，在设计磨具时尽量减少大平面设计，适当增加弧度，减少材料流动性差对于成品外观的影响。

3.4构件设计

使用PP材料进行结构设计时，必须要注意以下几点：（1）用热塑性复合材料代替金属材料时，要结合汽车外饰件生产要求重新进行构件设计;（2）综合考虑材料的综合性能，设计的构件要与材料性能相符;（3）为了更好地提升热塑性材料在生产中质量，构件设计厚度<6mm，减少气泡的产生;（4）设计过程中构件不要过宽、过高，多以圆角设计为主，减少尖锐处;（5）设计过程中减少部件的凸起设计，避免材料形成后脱模困难。

3.5表面处理

具体方法如下：（1）通过腐蚀性花纹处理一些外观瑕疵处，遮挡材料波纹处;（2）采用“前处理→喷涂底漆→喷涂面漆”三道工序处理其表面。

结语：

汽车外饰件生产中采用热塑性复合材料，能够设计多种外饰构件，满足其生产需求。但也需要意识到热塑性复合材料使用过程中存在多种问题，需要采取有效的质量改善措施，弥补其性能不足，才能够更好地发挥其材料应用优势，生产符合标准的汽车外饰件。

参考文献：

[1] ACTC（先进复合材料技术中心）. 真空固结工艺助推碳纤维热塑性复合材料的大规模应用[J]. 汽车制造业，2021（11）：36-38.

[2] 马国维，方晶，周立，等. 新一代汽车内外饰用GMT新材料及其回收再利用技术[Z]. 浙江华江科技股份有限公司. 2020.