專利名稱：一種具有面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種汽車行業(yè)用的保險(xiǎn)杠，更特別地說(shuō)，是指ー種具有面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠。制備保險(xiǎn)杠采用了鋪層涂膠エ藝-加壓成型エ藝。
背景技術(shù)：
汽車行業(yè)對(duì)保險(xiǎn)杠安全、節(jié)能和環(huán)保的要求越來(lái)越高，而復(fù)合材料具有高比剛度、高比強(qiáng)度、高韌性、耐沖擊、可加工性、高耐疲勞性能、高損傷容限性能、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，既可滿足汽車安全性能要求，又可滿足汽車輕量化要求。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的是提供ー種具有面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，該保險(xiǎn)杠利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料突出的可設(shè)計(jì)性，針對(duì)不同車型的碰撞性能要求、成本要求，可制造不同類型高抗沖復(fù)合纖維材料的保險(xiǎn)杠，提高各種車輛的碰撞安全性、保護(hù)行人和乘客。本發(fā)明的ー種具有面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，該保險(xiǎn)杠包括面板和纖維增強(qiáng)復(fù)合層板，面板與纖維增強(qiáng)復(fù)合層板為粘接。纖維增強(qiáng)復(fù)合層板置于面板的上方。纖維增強(qiáng)復(fù)合層板置于面板的下方。纖維增強(qiáng)復(fù)合層板置于兩個(gè)面板的之間。本發(fā)明的ー種具有面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，所述纖維增強(qiáng)復(fù)合層板由多層纖維增強(qiáng)材料層和多層樹脂基體構(gòu)成，所述多層纖維增強(qiáng)材料層為鋪層所得，所述樹脂基體為包覆在所述纖維增強(qiáng)材料層中的纖維上；具體地該保險(xiǎn)杠包括有上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)、下面層纖維增強(qiáng)材料層(20)、以及從上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)至下面層纖維增強(qiáng)材料層20之間順次排列是第一樹脂基體(201)、第一纖維增強(qiáng)材料層(101)、第二樹脂基體(202)、第二纖維增強(qiáng)材料層(102)、第三樹脂基體(203)、……、第三纖維增強(qiáng)材料層(103)、第四樹脂基體(204)、第四纖維增強(qiáng)材料層(104)和第五樹脂基體(205)。具體地該保險(xiǎn)杠包括有上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)、下面層纖維增強(qiáng)材料層
(20)、以及從上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)至下面層纖維增強(qiáng)材料層20之間順次排列是第一樹脂基體(201)、第一纖維增強(qiáng)材料層(101)、第一疊層纖維增強(qiáng)材料層(301)、第二樹脂基體(202)、第二纖維增強(qiáng)材料層(102)、第二疊層纖維增強(qiáng)材料層(302)、第三疊層纖維增強(qiáng)材料層(303)、第三樹脂基體(203)、……、第三纖維增強(qiáng)材料層(103)、第四樹脂基體(204)、第四纖維增強(qiáng)材料層(104)、第四疊層纖維增強(qiáng)材料層(304)、第五疊層纖維增強(qiáng)材料層(305)和第五樹脂基體(205)。具體地所述保險(xiǎn)杠中的上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)、第二纖維增強(qiáng)材料層
(102)、第二疊層纖維增強(qiáng)材料層(302)、第三疊層纖維增強(qiáng)材料層(303)、第四纖維增強(qiáng)材料層(104)、第四疊層纖維增強(qiáng)材料層(304)和第五疊層纖維增強(qiáng)材料層(305)采用A類纖維材料織物；第一纖維增強(qiáng)材料層(101)、第一疊層纖維增強(qiáng)材料層(301)、第三纖維增強(qiáng)材料層(103)和下面層纖維增強(qiáng)材料層(20)采用B類纖維材料織物。
具體地所述的保險(xiǎn)杠中的上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)、下面層纖維增強(qiáng)材料層(20)、第一纖維增強(qiáng)材料層(101)、第二纖維增強(qiáng)材料層(102)、第三纖維增強(qiáng)材料層
(103)、第四纖維增強(qiáng)材料層(104)、第一疊層纖維增強(qiáng)材料層(301)、第二疊層纖維增強(qiáng)材料層(302)、第三疊層纖維增強(qiáng)材料層(303)、第四疊層纖維增強(qiáng)材料層(304)和第五疊層纖維增強(qiáng)材料層(305)采用相同的或者不同的纖維材料織物；所述纖維材料織物中采用的經(jīng)紗方向纖維束(IOA)與緯紗方向纖維束(IOB)是相同的纖維或者是不相同的纖維。本發(fā)明的復(fù)合材料保險(xiǎn)杠的優(yōu)點(diǎn)在于(I)采用在纖維增強(qiáng)復(fù)合層板的上方、下方或者在兩層面板中間放置纖維增強(qiáng)復(fù)合層板，提高了保險(xiǎn)杠的防碰撞性能。
(2)制得的保險(xiǎn)杠中的纖維增強(qiáng)材料層板可以采用層間間隔分布、層內(nèi)間隔分布的混雜形式，是利用了混雜復(fù)合纖維材料突出的可設(shè)計(jì)性，能夠滿足不同車型的碰撞性能要求。 (3)制作保險(xiǎn)杠采用鋪層涂膠加壓成型エ藝得到的保險(xiǎn)杠為一體成型結(jié)構(gòu)件。采用鋪層成型エ藝一體成型制作成復(fù)合材料體系保險(xiǎn)杠，制作成本低、重量輕、耐腐蝕性高。(4)利用纖維混雜復(fù)合材料的特性能夠提高安裝有本發(fā)明保險(xiǎn)杠的汽車具有更高的防碰撞性。(5)利用纖維復(fù)合材料的特性能夠提高安裝有本發(fā)明保險(xiǎn)杠的汽車具有更高的防碰撞性。


圖I是保險(xiǎn)杠的外部結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明保險(xiǎn)杠的A-A剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明保險(xiǎn)杠的另ー種剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是本發(fā)明保險(xiǎn)杠的再一種剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5是本發(fā)明保險(xiǎn)杠的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖5A是本發(fā)明保險(xiǎn)杠的另ー種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層板的剖面結(jié)構(gòu)示意圖。圖6是本發(fā)明的具有層間混雜的鋪層結(jié)構(gòu)保險(xiǎn)杠的剖面示意圖。圖7是本發(fā)明的具有層內(nèi)混雜的鋪層結(jié)構(gòu)保險(xiǎn)杠的剖面示意圖。圖8是本發(fā)明的具有層內(nèi)層間混雜的鋪層結(jié)構(gòu)保險(xiǎn)杠的剖面示意圖。
權(quán)利要求
1.一種具有面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，其特征在于該保險(xiǎn)杠包括面板和纖維增強(qiáng)復(fù)合層板，面板與纖維增強(qiáng)復(fù)合層板為粘接。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，其特征在于面板位置一纖維增強(qiáng)復(fù)合層板置于面板的上方； 面板位置二 纖維增強(qiáng)復(fù)合層板置于面板的下方； 面板位置三纖維增強(qiáng)復(fù)合層板置于兩個(gè)面板的之間。
3.根據(jù)權(quán)利要求I所述的具有面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，其特征在于所述纖維增強(qiáng)復(fù)合層板由多層纖維增強(qiáng)材料層和多層樹脂基體構(gòu)成，所述多層纖維增強(qiáng)材料層為鋪層所得，所述樹脂基體為包覆在所述纖維增強(qiáng)材料層中的纖維上； 具體地該保險(xiǎn)杠包括有上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)、下面層纖維增強(qiáng)材料層(20)、以及從上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)至下面層纖維增強(qiáng)材料層20之間順次排列是第一樹脂基體(201)、第一纖維增強(qiáng)材料層(101)、第二樹脂基體(202)、第二纖維增強(qiáng)材料層(102)、第三樹脂基體(203)、……、第三纖維增強(qiáng)材料層(103)、第四樹脂基體(204)、第四纖維增強(qiáng)材料層(104)和第五樹脂基體(205)。
具體地該保險(xiǎn)杠包括有上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)、下面層纖維增強(qiáng)材料層(20)、以及從上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)至下面層纖維增強(qiáng)材料層20之間順次排列是第一樹脂基體(201)、第一纖維增強(qiáng)材料層(101)、第一疊層纖維增強(qiáng)材料層(301)、第二樹脂基體(202)、第二纖維增強(qiáng)材料層(102)、第二疊層纖維增強(qiáng)材料層(302)、第三疊層纖維增強(qiáng)材料層(303)、第三樹脂基體(203)、……、第三纖維增強(qiáng)材料層(103)、第四樹脂基體(204)、第四纖維增強(qiáng)材料層(104)、第四疊層纖維增強(qiáng)材料層(304)、第五疊層纖維增強(qiáng)材料層(305)和第五樹脂基體(205)。
具體地所述保險(xiǎn)杠中的上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)、第二纖維增強(qiáng)材料層(102)、第二疊層纖維增強(qiáng)材料層(302)、第三疊層纖維增強(qiáng)材料層(303)、第四纖維增強(qiáng)材料層(104)、第四疊層纖維增強(qiáng)材料層(304)和第五疊層纖維增強(qiáng)材料層(305)采用A類纖維材料織物；第一纖維增強(qiáng)材料層(101)、第一疊層纖維增強(qiáng)材料層(301)、第三纖維增強(qiáng)材料層(103)和下面層纖維增強(qiáng)材料層(20)采用B類纖維材料織物。
具體地所述的保險(xiǎn)杠中的上面層纖維增強(qiáng)材料層(10)、下面層纖維增強(qiáng)材料層(20)、第一纖維增強(qiáng)材料層(101)、第二纖維增強(qiáng)材料層(102)、第三纖維增強(qiáng)材料層(103)、第四纖維增強(qiáng)材料層(104)、第一疊層纖維增強(qiáng)材料層(301)、第二疊層纖維增強(qiáng)材料層(302)、第三疊層纖維增強(qiáng)材料層(303)、第四疊層纖維增強(qiáng)材料層(304)和第五疊層纖維增強(qiáng)材料層(305)中的纖維或者纖維材料織物是相同或不同的；所述纖維材料織物中采用的經(jīng)紗方向纖維束(IOA)與緯紗方向纖維束(IOB)是相同的纖維或者是不相同的纖維。
4.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，其特征在于所述保險(xiǎn)杠中的纖維增強(qiáng)材料的體積分?jǐn)?shù)為20% 80%。
5.一種制備如權(quán)利要求I或2或3所述的具有面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠的方法，其特征在于包括有下列步驟 (A)鋪層涂膠樹脂； 清理干凈下面板30，并在下面板30上涂上樹脂基體，將裁剪好的纖維增強(qiáng)材料層鋪在下面板30上，然后涂覆樹脂基體，重復(fù)進(jìn)行鋪纖維增強(qiáng)材料層和涂覆樹脂基體，直至達(dá)到所需保險(xiǎn)杠厚度，貼上面板40，得到預(yù)成型件； (B)脫模得到保險(xiǎn)杠。
在模具上涂脫膜劑，將預(yù)成型件放入模具中；施加O.OlMPa 20MPa壓力，在所述·0.OlMPa 20MPa壓力，溫度5°C 180°C條件下，保壓IOmin 3h后脫模得到保險(xiǎn)杠；制得的保險(xiǎn)杠為一體成型結(jié)構(gòu)件。
6.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的具有面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，其特征在于所述面板的厚度為0. 01 5mm，所述面板為金屬板、熱塑性塑料板、橡膠板、纖維增強(qiáng)樹脂基體薄板、泡沫板、蜂窩板或者復(fù)合板； 所述面板為鋼板、鋁板、或者鈦合金板等類似金屬板中的一種或者一種以上組合； 所述面板為ABS板、PVC板、PMMA板、或者PC板等類似塑料板中的一種或者一種以上組口 o
7.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，其特征在于纖維增強(qiáng)材料層中纖維是相同的或者是不同的；或者相鄰纖維增強(qiáng)材料層的纖維材料是相同的或者是不同的； 所述纖維增強(qiáng)材料層中纖維是金屬纖維、無(wú)機(jī)纖維、合成纖維或植物纖維中的一種或者一種以上纖維形式的組合； 所述纖維增強(qiáng)材料層中纖維是短切纖維、長(zhǎng)纖維或者連續(xù)纖維的一種或一種以上的組合； 所述纖維增強(qiáng)材料層中纖維是聚乙烯纖維、碳纖維、芳綸纖維、PBO纖維、M5纖維、碳納米管纖維、玄武巖纖維、玻璃纖維、丙綸纖維、滌綸纖維、氨綸纖、維腈綸纖維、尼龍纖維、維綸纖維、氯綸纖維、漢麻、劍麻纖維、亞麻纖維、竹纖維、黃麻纖維、鋼纖維、鋁纖維、銅纖維的一種或者一種以上以上纖維形式的組合。
8.根據(jù)權(quán)利要求3所述的面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，其特征在于 所述纖維增強(qiáng)材料層在鋪層時(shí)相鄰纖維增強(qiáng)材料層是纖維織物、纖維編織物、纖維紡織織物、纖維針織織物、纖維氈中的一種或一種以上的組合。
9.根據(jù)權(quán)利要求I或2或3所述的面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，其特征在于所述樹脂基體為熱固性樹脂基體或者為熱塑性樹脂基體； 所述樹脂基體是環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、不飽和聚酯樹脂、EPAR樹脂、酚醛樹脂、雙馬來(lái)酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂、硅橡膠、乙丙橡膠、天然橡膠、氯丁橡膠、氯磺化聚乙烯橡膠、丁腈橡膠、氟橡膠、聚氨酯橡膠、丙烯酸酯橡膠、氯醚橡膠、氯化聚乙烯橡膠、丁基橡膠、異戊橡膠、丁苯橡膠、氟硅膠、順丁橡膠、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(俗稱尼龍)(PA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(A/S)、聚酯(PETP聚對(duì)苯二甲酸丁二醇酯，PBTP聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚砜(PSU)、聚酰亞胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚芳酯(PAR)、聚酰胺酰亞胺(PAI)、聚苯酯、聚四氟乙烯(PTFE)中的一種或一種以上樹脂形式的組合。
10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠，其特征在于所述熱固性樹脂基體中包括有固化劑，100重量份的熱固性樹脂基體中有3 45重量份的固化劑；所述固化劑是脂肪族多胺、脂環(huán)族多胺、低分子聚酰胺、改性芳胺、芳香族多胺、酸酐、甲階酚醛樹 脂、氨基樹脂、雙氰胺以及酰肼中的一種或一種以上的組合。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種具有面板復(fù)合的層結(jié)構(gòu)復(fù)合材料保險(xiǎn)杠及其制備方法，該保險(xiǎn)杠包括面板和纖維增強(qiáng)復(fù)合層板，面板與纖維增強(qiáng)復(fù)合層板為粘接；所述纖維增強(qiáng)復(fù)合層板由多層纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層和多層樹脂基體構(gòu)成，所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層為鋪層所得，所述樹脂基體包覆在所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料層中的纖維上。本發(fā)明保險(xiǎn)杠中纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的體積分?jǐn)?shù)為20％～80％。本發(fā)明采用鋪層涂膠工藝-加壓成型工藝制備保險(xiǎn)杠。本發(fā)明保險(xiǎn)杠充分利用纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的可設(shè)計(jì)性和面板的裝飾性和抗沖擊性能，減輕了保險(xiǎn)杠的重量，提高了保險(xiǎn)杠的美觀度，并提高了各種車輛的碰撞安全性、保護(hù)行人和乘客。
文檔編號(hào)B32B23/02GK102785627SQ201210249950
公開日2012年11月21日 申請(qǐng)日期2012年7月19日 優(yōu)先權(quán)日2012年7月19日
發(fā)明者馬道平, 高英明 申請(qǐng)人:馬道平, 高英明