專利名稱：一種復合材料車板的制作方法
技術領域：
本實用新型涉及車板領域，特別涉及一種復合材料車板。
背景技術：
車輛底板和側板是各種車輛的一個重要組成部分，是車輛的主要承重部件之一。在當前車輛制造行業(yè)中，車輛底板和側板的主要材料有鋼、鋁合金等金屬材料和木膠合板、竹膠合板等膠合板材料。專利申請?zhí)枮?00810022036. 4、公開號為CN101314367A的中國專利申請公開了一種復合材料車輛底板，具有重量輕，良好的隔熱、隔振、隔聲性能。但其面板為玻璃纖維復合材料層板或碳纖維復合材料層板或其二者的混雜復合材料層板，用于裝儲和運輸煤、金礦、銅礦、鋁礦、鐵礦等時，容易造成車板的磨損和劃傷，長期耐磨性能不夠理想。超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纖維是一種新型纖維材料，以該種纖維作為骨架制成的復合材料不僅具有輕質(zhì)高強的性質(zhì)，還具有良好的耐磨性和抗沖擊性能。然而，該種纖維因其表面惰性而較難與樹脂粘合，且其熔點低，在使用和再加工過程中不能超過130°C。如何研發(fā)一種工藝相對簡單，可以將超高分子量聚乙烯纖維與樹脂較好結合，并且各層纖維板很好地結合，然后加工成為一體的車用輕質(zhì)耐磨材料，以克服現(xiàn)有材料存在的缺陷，是本領域當前重要的研發(fā)目標之一。
實用新型內(nèi)容本實用新型的目的就是針對上述技術問題，提供一種復合材料車板，使得超高分子量聚乙烯纖維與樹脂較好結合，并使各層纖維板結合成一體，加工得到復合材料車板，在保持承重能力的基礎上，具有輕質(zhì)耐磨的優(yōu)點。本實用新型提供的一種復合材料車板，包括面板、芯材和輕質(zhì)夾芯材料；所述面板包含超高分子量聚乙烯纖維，所述芯材包含玻璃纖維、碳纖維或混雜纖維；所述輕質(zhì)夾芯材料夾置在芯材中間，面板全覆蓋于芯材的上下表面；所述面板、芯材和輕質(zhì)夾芯材料由同一熱固性樹脂固化成一體結構。其中，所述面板是以單軸向、雙軸向或多軸向的超高分子量聚乙烯纖維布為增強體，熱固性樹脂為基體制成的超高分子量聚乙烯纖維復合材料層板。其中，所述面板的纖維復合材料層板厚度為2 10mm。其中纖維的百分含量控制在60% 70%為宜。根據(jù)板的厚度和纖維的含量可以將纖維鋪覆多層。采用所有規(guī)格的超高分子量聚乙烯纖維均能實現(xiàn)本實用新型。主要性能參數(shù)有密度為0. 97g/cm3,比拉伸強度為30-38cN/dtex，比拉伸模量為llOOcN/dtex，熔點為140 152°C。其中，所述芯材是以單軸向、雙軸向或多軸向的碳纖維、玻璃纖維或混雜纖維布為增強體，熱固性樹脂為基體制成的纖維復合材料層板。所述混雜纖維為碳纖維和玻璃纖維的混雜纖維。[0012]其中，所述芯材的纖維復合材料層板厚度為20 40mm。其中纖維的百分含量控制在60% 70%為宜。根據(jù)板的厚度和纖維的含量可以將纖維鋪覆多層。采用所有規(guī)格的玻璃纖維和碳纖維均可以實現(xiàn)本實用新型。其中，所述輕質(zhì)夾芯材料是巴爾沙木(Balsa木)、泡桐木、杉木、橡木、膠合板、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫或碳泡沫。其中，所述輕質(zhì)夾芯材料的厚度為5 20mm，輕質(zhì)夾芯材相互之間的間隔為10 50mmo本實用新型的復合材料車板，面板、芯材和輕質(zhì)夾芯材料由同一熱固性樹脂固化一體成型。可以先得到所述面板和芯材的復合材料層板，再鋪設加壓成型；其中，制得復合材料層板所使用的基體是同一熱固性樹脂；也可以先鋪設好車板各層纖維結構，再用同一熱固性樹脂進行一體固化。其中，作為所述面板和芯材復合材料層板基體和一體固化使用的熱固性樹脂可以是改性的乙烯基樹脂或改性的環(huán)氧樹脂，固化溫度為40°C 130°C;優(yōu)選為環(huán)氧甲基丙烯酸乙烯基樹脂、環(huán)氧丙烯酸乙烯基酯樹脂、異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂或橡膠改性的環(huán)氧樹脂。本申請的另一目的，在于提供一種所述復合材料車板的制備方法，包括以下步驟1)用同一熱固性樹脂分別浸潤面板和芯材的纖維布；2)將浸潤過的面板纖維布鋪在模具內(nèi)，在其表面鋪上浸潤過的的芯材纖維布，間隔布置有輕質(zhì)夾芯材料；3)再次鋪上浸潤過的面板纖維布；4)鋪設完成后，對表面加載壓力，固化成型，即得到所述復合材料車板。或者，還可以采取另一種方法，包括如下步驟1)將面板纖維布鋪在模具內(nèi)，在其表面鋪上芯材纖維布，間隔布置有輕質(zhì)夾芯材料；2)再次鋪上面板纖維布；3)鋪設完成后，封閉模具，充入熱固性樹脂；4)對表面加載壓力，固化成型，即得到所述復合材料車板。其中，所述面板纖維布為超高分子量聚乙烯纖維布；芯材纖維布為玻璃纖維布、碳纖維布或混雜纖維布。其中，在復合材料制備過程中，對表面加載的壓力為0. 6Mpa-2. OMpa0其中，所述熱固性樹脂、輕質(zhì)夾芯材料和混雜纖維的限定同本實用新型內(nèi)容所述復合材料車板中相應的限定。本實用新型內(nèi)容提供的復合材料車板，主要應用于卡車車廂和集裝箱。本實用新型具有以下有益效果本實用新型是采用最新的復合材料技術制造的新型復合材料車板，面板由高強度、高模量的超高分子量聚乙烯纖維與樹脂材料固化而成，主要用于加強復合材料車板的耐磨、抗沖擊和減振性能；芯材為玻璃纖維或碳纖維與樹脂復合材料，具有良好的受力性能，主要承受彎曲變形引起的正應力，用于加強復合材料車板的承載能力，同時降低車身重量，也有利于提高車輛的載重量；采用泡沫、輕質(zhì)木材等輕質(zhì)夾芯材料，用于進一步減輕復合材料車板的重量，同時也可以節(jié)省成本?？傊?，本實用新型提供的復合材料車板，綜合性能尤其是耐磨性能大大提高，從而在保持承重能力的基礎上，實現(xiàn)輕質(zhì)和耐磨損方面以替代鋼的突破，特別適用于卡車車廂底板和側板、集裝箱底板等；并且制備方法簡單，便于操作，適合工業(yè)化推廣和應用。
圖1為復合材料車板的結構示意圖。附圖標記說明1為面板，2為芯材，3為輕質(zhì)夾芯材料。
具體實施方式
以下實施例用于說明本實用新型，但不用來限制本實用新型的范圍。本實用新型實施例使用到的超高分子量聚乙烯纖維為北京同益中特種纖維技術開發(fā)有限公司產(chǎn)品。超高分子量聚乙烯纖維表面改性方法為現(xiàn)有技術常用的方法，如等離子體處理法、氧化法、接枝法以及壓延法、涂層法、電暈放電法等。超高分子量聚乙烯纖維的密度為0. 97g/cm3。實施例1一種重型卡車用輕質(zhì)耐磨車廂底板，為本實用新型所涉及的復合材料車板中的一種，其面板1(覆于芯材2之上)由環(huán)氧甲基丙烯酸乙烯基樹脂和1200dtex超高分子量聚乙烯纖維單向布固化而成，面板厚度為2mm，纖維百分含量為60%。芯材2為同一環(huán)氧甲基丙烯酸乙烯基樹脂和48K碳纖維單向布固化而成，芯材厚度為20mm，纖維百分含量為60%，且芯材2中間間隔放置有厚度為5mm的輕質(zhì)夾芯材料3巴爾沙木(Balsa木)，Balsa木相互之間的間隔為10mm。制作過程如下首先，超高分子量聚乙烯纖維進行表面改性，其次，用配好的環(huán)氧甲基丙烯酸乙烯基樹脂體系浸潤改性的超高分子量聚乙烯纖維單向布和碳纖維單向布，接著，將浸潤過環(huán)氧甲基丙烯酸乙烯基樹脂的超高分子量聚乙烯纖維單向布鋪在模具內(nèi)，在其表面鋪上浸潤過環(huán)氧甲基丙烯酸乙烯基樹脂的碳纖維單向布，間隔布置有Balsa木，并再次鋪上浸潤過環(huán)氧甲基丙烯酸乙烯基樹脂的超高分子量聚乙烯纖維單向布。鋪設完成后，在試件表面加載0.6MPa的壓力，保證其成型質(zhì)量。在70°C下進行加熱固化，待試件內(nèi)樹脂完全固化后，即可得到所需要的車廂底板。40mm厚的復合材料車板每平米重量為2Ig，與相似性能碳鋼車板比較，重量減輕了四％。采用萬能材料試驗機，按照國家標準GB/T 1452-2005對復合車板的拉伸強度進行測試，實驗重復六次，測得該車板的拉伸強度為213Mpa，拉伸模量為10. 3Gpa。采用萬能材料試驗機，按照國家標準GB/T 1456-2005對復合車板的彎曲強度進行測試。實驗重復六次，彎曲強度為211Mpa。采用落錘式?jīng)_擊試驗機，實驗重復三次，測得復合車板單位面密度的比抗沖擊強度為23J · m2/kg。采用帶有橡膠研磨輪的磨耗試驗機，在室溫25-30°C，濕度45% -55%對復合車板的摩擦系數(shù)進行測試，接觸面受力為1000g，研磨輪轉速為1000r，測得表面磨耗為35mg/cm2。實施例2一種重型卡車用輕質(zhì)耐磨車廂側板，為本實用新型所涉及的輕質(zhì)耐磨復合材料車板中的一種，其面板1 (覆于芯材2之上)由環(huán)氧丙烯酸乙烯基酯樹脂和^HOdtex超高分子量聚乙烯纖維雙向布固化而成，面板厚度為5mm，纖維百分含量為70%。芯材2為同一環(huán)氧丙烯酸乙烯基酯樹脂和1200dtex玻璃纖維單向布固化而成，芯材厚度為30mm，纖維百分含量為70%，且芯材2中間間隔放置有厚度為IOmm的輕質(zhì)夾芯材料3泡桐木，泡桐木相互之間的間隔為20mm。制作過程如下首先，超高分子量聚乙烯纖維進行表面改性，其次，用配好的環(huán)氧丙烯酸乙烯基酯樹脂體系浸潤改性的超高分子量聚乙烯纖維雙向布和玻璃纖維單向布，接著，將超高分子量聚乙烯纖維雙向布鋪在模具內(nèi)，在其表面鋪上玻璃纖維單向布，間隔布置有泡桐木，并再次鋪上超高分子量聚乙烯纖維雙向布。鋪設完成后，密閉模具，充入環(huán)氧丙烯酸乙烯基酯樹脂，并在試件表面加載0. 6MPa的壓力，保證其成型質(zhì)量。在85°C下進行加熱固化，待試件內(nèi)樹脂完全固化后，即可得到所需要的車廂側板。40mm厚的復合材料車板每平米重量為31Kg，與相似性能碳鋼車板比較，重量減輕了 25%。采用萬能材料試驗機，按照國家標準GB/T 1452-2005對復合車板的拉伸強度進行測試，實驗重復六次，測得該車板的拉伸強度為190Mpa，拉伸模量為9. 6Gpa。采用萬能材料試驗機，按照國家標準GB/T 1456-2005對復合車板的彎曲強度進行測試。實驗重復六次，彎曲強度為200Mpa。采用落錘式?jīng)_擊試驗機，實驗重復三次，測得復合車板單位面密度的比抗沖擊強度為21J · m2/kg。采用帶有橡膠研磨輪的磨耗試驗機，在室溫25-30°C，濕度45% -55%對復合車板的摩擦系數(shù)進行測試，接觸面受力為1000g，研磨輪轉速為lOOOr，測得表面磨耗為33mg/cm2。實施例3一種集裝箱用輕質(zhì)耐磨底板，其面板1 (覆于芯材2之上)由異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂和1200dtex超高分子量聚乙烯纖維單向布固化而成，面板厚度為8mm，纖維百分含量為60%。芯材2為同一異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂和1 碳纖維斜紋布固化而成，芯材厚度為16mm，纖維百分含量為70%。且芯材2中間間隔放置有厚度為5mm的輕質(zhì)夾芯材料3泡桐木，泡桐木相互之間的間隔為10mm。制作過程如下首先，超高分子量聚乙烯纖維進行表面改性，其次，用配好的異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂體系浸潤改性的超高分子量聚乙烯纖維單向布和碳纖維斜紋布，接著，將浸潤過異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂的超高分子量聚乙烯纖維單向布鋪在模具內(nèi)，在其表面鋪上浸潤過異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂的碳纖維斜紋布，間隔布置有泡桐木，并再次鋪上浸潤過異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂的超高分子量聚乙烯纖維單向布。鋪設完成后，在試件表面加載0.6MPa的壓力，保證其成型質(zhì)量。在70°C下進行加熱固化，待試件內(nèi)樹脂完全固化后，即可得到所需要的集裝箱底板。40mm厚的復合材料車板每平米重量為20Kg，與相似性能碳鋼車板比較，重量減輕了 30%。采用萬能材料試驗機，按照國家標準GB/T 1452-2005對復合車板的拉伸強度進行測試，實驗重復六次，測得該車板的拉伸強度為200Mpa，拉伸模量為lOGpa。采用萬能材料試驗機，按照國家標準GB/T 1456-2005對復合車板的彎曲強度進行測試。實驗重復六次，彎曲強度為205Mpa。采用落錘式?jīng)_擊試驗機，實驗重復三次，測得復合車板單位面密度的比抗沖擊強度為25J -m2/kg。采用帶有橡膠研磨輪的磨耗試驗機，在室溫25-30°C，濕度45% -55%對復合車板的摩擦系數(shù)進行測試，接觸面受力為1000g，研磨輪轉速為lOOOr，測得表面磨耗為36mg/cm2。實施例4一種重型卡車用輕質(zhì)耐磨底板，其面板1 (覆于芯材2之上)由橡膠改性的環(huán)氧樹脂和55dtex超高分子量聚乙烯纖維單向布固化而成，面板厚度為10mm，纖維百分含量為70%。芯材2為同一種橡膠改性的環(huán)氧樹脂和6K碳纖維/玻璃纖維混雜雙向布固化而成，芯材厚度為40mm，纖維百分含量為70%。且芯材2中間間隔放置有厚度為20mm的輕質(zhì)夾芯材料3聚氨酯泡沫，聚氨酯泡沫相互之間的間隔為50mm。制作過程如下首先，超高分子量聚乙烯纖維進行表面改性，其次，用配好的橡膠改性的環(huán)氧樹脂體系浸潤改性的超高分子量聚乙烯纖維單向布和碳纖維/玻璃纖維混雜雙向布，接著，將浸潤過橡膠改性的環(huán)氧樹脂的超高分子量聚乙烯纖維單向布鋪在模具內(nèi)，在其表面鋪上浸潤過橡膠改性的環(huán)氧樹脂的碳纖維/玻璃纖維混雜雙向布，間隔布置有聚氨酯泡沫，并再次鋪上浸潤過橡膠改性的環(huán)氧樹脂的超高分子量聚乙烯纖維單向布。鋪設完成后，在試件表面加載2. OMPa的壓力，保證其成型質(zhì)量。在130°C下進行加熱固化，待試件內(nèi)樹脂完全固化后，即可得到所需要的重型卡車底板。40mm厚的復合材料車板每平米重量為24Kg，與相似性能碳鋼車板比較，重量減輕了 27%。采用萬能材料試驗機，按照國家標準GB/T 1452-2005對復合車板的拉伸強度進行測試，實驗重復六次，測得該車板的拉伸強度為210Mpa，拉伸模量為10. IGpa0采用萬能材料試驗機，按照國家標準GB/T 1456-2005對復合車板的彎曲強度進行測試。實驗重復六次，彎曲強度為195Mpa。采用落錘式?jīng)_擊試驗機，實驗重復三次，測得復合車板單位面密度的比抗沖擊強度為25J*m2/kg。采用帶有橡膠研磨輪的磨耗試驗機，在室溫25-30°C，濕度45% -55%對復合車板的摩擦系數(shù)進行測試，接觸面受力為1000g，研磨輪轉速為1000r，測得表面磨耗為31mg/cm2。實施例5一種集裝箱用輕質(zhì)耐磨側板，其面板1 (覆于芯材2之上)由異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂和1200dtex超高分子量聚乙烯纖維單向布固化而成，面板厚度為2mm，纖維百分含量為60%。芯材2為同一異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂和1200dtex玻璃纖維單向布固化而成，芯材厚度為20mm，纖維百分含量為60%，且芯材2中間間隔放置有厚度為5mm的輕質(zhì)夾芯材料3泡桐木，泡桐木相互之間的間隔為10mm。制作過程如下首先，超高分子量聚乙烯纖維進行表面改性，其次，用配好的異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂體系浸潤改性的超高分子量聚乙烯纖維單向布和玻璃纖維單向布，接著，將浸潤過異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂的超高分子量聚乙烯纖維單向布鋪在模具內(nèi)，在其表面鋪上浸潤過異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂的玻璃纖維單向布，間隔布置有泡桐木，并再次鋪上浸潤過異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂的超高分子量聚乙烯纖維單向布。鋪設完成后，在試件表面加載1. OMPa的壓力，保證其成型質(zhì)量。在40°C下進行加熱固化，待試件內(nèi)樹脂完全固化后，即可得到所需要的集裝箱底板。40mm厚的復合材料車板每平米重量為20Kg，與相似性能碳鋼車板比較，重量減輕了 30%。采用萬能材料試驗機，按照國家標準GB/T 1452-2005對復合車板的拉伸強度進行測試，實驗重復六次，測得該車板的拉伸強度為169Mpa，拉伸模量為9. 2Gpa。采用萬能材料試驗機，按照國家標準GB/T 1456-2005對復合車板的彎曲強度進行測試。實驗重復六次，彎曲強度為175Mpa。采用落錘式?jīng)_擊試驗機，實驗重復三次，測得復合車板單位面密度的比抗沖擊強度為19J · m2/kg。采用帶有橡膠研磨輪的磨耗試驗機，在室溫25-30°C，濕度45% -55%對復合車板的摩擦系數(shù)進行測試，接觸面受力為1000g，研磨輪轉速為lOOOr，測得表面磨耗為 38mg/cm2。上述復合材料車板的制備方法多樣，可以采用手糊工藝、真空袋成型工藝、真空導入成型工藝等。使用上述方法只要使用同一樹脂進行一體固化，均能實現(xiàn)本實用新型的所述效果。
權利要求1.一種復合材料車板，包括面板(1)、芯材(2)和輕質(zhì)夾芯材料(3)，其特征在于，所述輕質(zhì)夾芯材料(3)夾置在芯材O)中間，面板(1)全覆于芯材O)的上下表面；所述面板(1)、芯材(2)和輕質(zhì)夾芯材料(3)由同一熱固性樹脂固化成一體結構。
2.根據(jù)權利要求1所述的復合材料車板，其特征在于，所述面板(1)是以單軸向、雙軸向或多軸向的超高分子量聚乙烯纖維布為增強體，熱固性樹脂為基體制成的超高分子量聚乙烯纖維復合材料層板。
3.根據(jù)權利要求1所述的復合材料車板，其特征在于，所述芯材(2)是以單軸向、雙軸向或多軸向的碳纖維布、玻璃纖維布或兩者的混雜纖維布為增強體，熱固性樹脂為基體制成的纖維復合材料層板。
4.根據(jù)權利要求2所述的復合材料車板，其特征在于，所述面板(1)的厚度為2 IOmm0
5.根據(jù)權利要求3所述的復合材料車板，其特征在于，所述芯材O)的厚度為20 40mm ο
6.根據(jù)權利要求1 5任意一項所述的復合材料車板，其特征在于，所述輕質(zhì)夾芯材料(3)是巴爾沙木、泡桐木、杉木、橡木、膠合板、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫或碳泡沫。
7.根據(jù)權利要求1 5任意一項所述的復合材料車板，其特征在于，所述輕質(zhì)夾芯材料(3)的厚度為5 20mm。
8.根據(jù)權利要求1 3任意一項所述的復合材料車板，其特征在于，所述熱固性樹脂是改性的乙烯基樹脂或改性的環(huán)氧樹脂。
9.根據(jù)權利要求8所述的復合材料車板，其特征在于，所述熱固性樹脂是環(huán)氧甲基丙烯酸乙烯基樹脂、環(huán)氧丙烯酸乙烯基酯樹脂、異氰酸酯改性的乙烯酯樹脂或橡膠改性的環(huán)氧樹脂。
專利摘要本實用新型提供一種復合材料車板。所述車板包括面板(1)、芯材(2)和輕質(zhì)夾芯材料(3)；輕質(zhì)夾芯材料(3)夾置在芯材(2)中間，面板(1)全覆于芯材(2)的上下表面；面板(1)、芯材(2)和輕質(zhì)夾芯材料(3)由同一熱固性樹脂固化成一體結構。本實用新型提供的復合材料車板，綜合性能尤其是耐磨性能大大提高，從而在保持承重能力的基礎上，實現(xiàn)輕質(zhì)和耐磨損方面以替代鋼的突破，特別適用于卡車車廂底板和側板、集裝箱底板等；并且制備方法簡單，便于操作，適合工業(yè)化推廣和應用。
文檔編號B62D25/02GK202293516SQ20112036414
公開日2012年7月4日 申請日期2011年9月26日 優(yōu)先權日2011年9月26日
發(fā)明者孟秀青, 楊剛, 田宇黎, 胡偉 申請人:藍星環(huán)境工程有限公司