泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料及其制备方法.pdf

本发明涉及一种新型的碰撞安全材料，特指泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料及其制备方法，可用于汽车保险杠，外壳等部件。其以LY12型铝合金板、PC树脂、泡沫铝为原材料，以铝合金板/泡沫铝厚度比1∶3～1∶5，填充PC树脂，采用热压固化工艺，制备而得。本发明冲击性能出色，且铝合金表面无喷漆方面的技术难题，工艺简单密度小，比强度、比刚度高；价格便宜，性能/价格比高；根据对性能的要求，调整泡沫铝，树脂，铝合金板的比重，可以得到不同的性能设计。

1.  一种泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料，其特征在于：利用仿生原理(树根与堤坝结合型)和叠层复合设计思想，以LY12型铝合金板、PC树脂、泡沫铝为原材料，以铝合金板/泡沫铝厚度比1∶3～1∶5，填充PC树脂，采用热压固化工艺，制备而得的一种泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料。

2.  一种泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料的制备方法，其特征在于包括：
(1)铝合金板表面的预处理
先对铝合金表面进行喷丸处理，获得粗糙表面；接着进行去污和碱液脱脂处理，去除表面污垢；最后进行酸洗刻蚀处理，从而获得致密的表面氧化层和更大的表面积；
(2)泡沫铝表面的预处理
泡沫铝表面进行与铝合金板相同的去污和碱液脱脂处理；
(3)热压成型
以LY12型铝合金板、PC树脂、泡沫铝为原材料，按铝合金板/泡沫铝厚度比1∶3～1∶5，填充PC树脂，采用热压固化法进行成型加工，具体为：以泡沫铝为中层，上下分别加盖铝合金板，泡沫铝与铝合金板之间添加PC树脂组成复合材料，以7～9℃/min的速度加热到230～240℃，同时加压，压强需大于3800N/m²，在此温度下保温25～30分钟；保温完毕继续以4～6℃/min的速度加热至260～265℃；在260～265℃下保温25～30分钟，压强不变；保温完毕后，随炉冷却。

泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料及其制备方法
技术领域
本发明涉及一种新型的碰撞安全材料，特指泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料及其制备方法，可用于汽车保险杠，外壳等部件。
背景技术
我国现生产的汽车保险杠大多数还是过去的那种简单的金属板制件，在碰撞时极易变形，起不到保险作用，有的只是装饰作用。
《材料.工艺.设备》中《汽车保险杠用泡沫金属铝的能量吸收特性》提到，泡沫铝作为一种缓冲材料用于冲击能量的吸收，是一种非常理想的材料。
《云南化工》1997年第三期，《改性本体聚丙烯汽车保险杠材料的研制》中提到，用有机过氧化物交联体系，对PP/增韧剂共混物进行交联改性，制取超高冲击强度PP材料，虽然是目前已经工业化的工艺方法，但仍然存在种种缺陷，比如聚乙烯表面的喷漆问题，漆膜与聚乙烯基体结合不够好，目前使用的漆大多含有重金属，不符合环保要求。
目前聚丙烯保险杠普遍采用注射成型工艺和吹塑成型工艺，其主要优点是，可成型形状比较复杂的产品、生产效率较高、能赋予制品必要的刚性等优点。其缺点是，必须采用流动性较佳的原料，制品的坚固性较差，受冲撞时易断裂、成本高，成型周期较长，表面光洁度略差，小批量生产成本高。
发明内容
本发明的目的是提供一种泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料及其制备方法。
一种泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料，其特征在于：利用仿生原理(树根与堤坝结合型)和叠层复合设计思想，以LY12型铝合金板、PC树脂、泡沫铝为原材料，以铝合金板/泡沫铝厚度比1∶3～1∶5，填充PC树脂，采用热压固化工艺，制备而得的一种泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料。一种泡沫铝/PC树脂/铝合金叠层复合材料的制备方法，其特征在于包括：
(1)铝合金板表面的预处理
先对铝合金表面进行喷丸处理，获得粗糙表面；接着进行去污和碱液脱脂处理，去除表面污垢；最后进行酸洗刻蚀处理，从而获得致密的表面氧化层和更大的表面积；
(2)泡沫铝表面的预处理
泡沫铝表面进行与铝合金板相同的去污和碱液脱脂处理；
(3)热压成型
以LY12型铝合金板、PC树脂、泡沫铝为原材料，按铝合金板/泡沫铝厚度比1∶3～1∶5，填充PC树脂，采用热压固化法进行成型加工，具体为：以泡沫铝为中层，上下分别加盖铝合金板，泡沫铝与铝合金板之间添加PC树脂组成复合材料，以7～9℃/min的速度加热到230～240℃，同时加压，压强需大于3800N/m²，在此温度下保温25～30分钟；保温完毕继续以4～6℃/min的速度加热至260～265℃；在260～265℃下保温25～30分钟，压强不变；保温完毕后，随炉冷却。
与传统地碰撞材料相比，本发明有以下优点：
(1)冲击性能出色，且铝合金表面无喷漆方面的技术难题，工艺简单；
(2)密度小，比强度、比刚度高；
(3)价格便宜，性能/价格比高；
(4)根据对性能的要求，调整泡沫铝，树脂，铝合金板的比重，可以得到不同的性能设计。
附图说明
图1热压法制备工艺示意图
1.压头2.盖板3.PC树脂4.泡沫铝5.PC树脂6.垫片7.铝合金板
具体实施方式
实施例1
1.铝合金表面处理：
先对铝合金表面进行喷丸处理，获得粗糙表面；接着在Na₂CO₃(40g/L)和Na₂SiO₃(20g/L)的混合水溶液进行去污和碱液脱脂处理，温度为70℃，时间为20分钟，去除表面油垢。除油时间充足与否的检测方法是看表面有无残余水珠或则细线条状的水流。最后进行酸洗刻蚀处理，溶液配方：浓硫酸∶重铬酸钠∶蒸馏水为10∶1∶20，在60℃下处理10分钟，再用60℃清水冲洗，从而获得致密的表面氧化层和更大的表面积。完成以上工艺后，铬酸酸洗的表面刻蚀深度约为3μm。
2.泡沫铝表面处理
泡沫铝表面进行去污和碱液脱脂处理即可。去污和碱液脱脂处理方法与铝合金相同。
3.热压成型
表面处理完毕后，以LY12型铝合金板、PC树脂、泡沫铝为原材料，按铝合金板/泡沫铝厚度比1∶3，PC树脂以填满为准，进行热压加工处理，具体为：以泡沫铝为中层，上下分别加盖铝合金板，泡沫铝与铝合金板之间添加PC树脂组成复合材料，在两边平行放两块垫片以确定复合材料的厚度，然后盖上盖板，盖板要保持水平；以8℃/min的速度加热到240℃，同时经压头1加压，压强为4000N/m2，在此温度下保温30分钟；保温完毕继续以4℃/min的速度加热至260℃；在260℃下保温25分钟，压强不变；保温完毕后，随炉冷却。
实施例2
1.铝合金表面处理与泡沫铝表面处理工艺与实施例1相同；
2.热压成型
表面处理完毕后，以LY12型铝合金板、PC树脂、泡沫铝为原材料，按铝合金板/泡沫铝厚度比1∶5，PC树脂以填满为准，进行热压加工处理，热压工艺如下：将复合材料各组分按上述方案交叠放置，以8℃/min的速度加热到240℃，同时加压，压强为4500N/m2，在此温度下保温30分钟；保温完毕继续以4℃/min的速度加热至265℃；在260℃下保温25分钟，压强不变；保温完毕后，随炉冷却。
本发明实施例与聚丙烯材料的性能参数比较如表1所示：
               表1  实施例与聚丙烯材料的性能参数比较