一种车底部导流板及其制造方法 【技术领域】
本发明属于材料技术领域，涉及一种由天然材料制成的汽车零部件，具体涉及一种车底部导流板及其制备方法。
背景技术
作为汽车零部件之一的底部导流板可以使汽车底部结构光滑封闭，气流能够快速通过底部，减少由于紊流导致的上升力，相当于增加了轮胎的抓地力，提高了整车高速行驶稳定性。
底部导流板的最初材质为塑料，随着汽车技术的发展，玻璃纤维增强热固性/热塑性树脂开始逐步取代塑料，然而，生产这些材料不仅要消耗大量的自然资源及能源，而且造价高，同时造成环境污染。
【发明内容】
本发明所要解决的技术问题是现有汽车底部导流板由玻璃纤维增强热固性/热塑性树脂制成，由于生产玻璃纤维增强热固性/热塑性树脂这些材料不仅要消耗大量的自然资源及能源，同时造成环境污染，因此制造成本及环境成本均很高。
本发明通过以下方案解决该技术问题：
一种车底部导流板，所述车底部导流板由剑麻、苎麻、黄麻、红麻中的任意两种天然纤维及树脂组成的复合材料制成，所述天然纤维占复合材料的质量百分数为30-40％。
上述技术方案已经清楚的阐明了本发明所述车底部导流板是由复合材料制成的，这种复合材料由天然纤维及树脂组成，一方面天然纤维在自然界能够自然降解，另一方面，天然纤维的成本很低，所以，使用天然纤维替代现有的玻璃纤维用于制造汽车底部导流板的材料可以很好的降低环境成本和制造成本。而且以天然植物纤维为原料制造的复合材料应用在汽车零部件的制造上还可以带来其它有益效果，例如由于复合材料的密度低，因此使用该种材料制造的汽车质量普遍很轻，从而间接的节省了汽车燃油的消耗，减少了温室气体的排放。
树脂是具有一定的可塑性的，只要有合适的模具，那么利用树脂的可塑性就可以将该技术方案提到的复合材料制成任何形状的产品，所以，在生产本发明所述车底部导流板时，只需利用合适的模具固化即可，从而可使车底部导流板的成本降低，而且使用模具生产底部导流板，能够保证本发明所述底部导流板的尺寸精度。另外，树脂还具有优良的化学性能(例如阻燃性，耐腐蚀，耐溶剂性等等)，这些性能均将赋予车底部导流板。
当然，如果选择的天然纤维不相同，那么制造出来的产品所拥有的性能也不一样，一个重要的性能就是车底部导流板的强度，一个基于该性能而产生的目标是在保证复合材料质量较轻的前提下，确保复合材料的强度能够达到一个理想的水平。
本发明所选用的天然纤维是竺麻、红麻、黄麻、剑麻中的两种，所备选的四种天然纤维均属于麻类，而麻是各种植物纤维中纤维长度最长的，且其纤维的结晶度、取向度、纵向弹性模量都较高，与人造纤维相比具有密度低、可降解的优势，适合作为天然纤维复合材料的增强材料，如附图1-3所示，本发明对这四种麻纤维同人造纤维(玻璃纤维)在弯曲强度、弯曲模量、层间剪切强度方面进行了对比，结果发现苎麻纤维具有最优异的力学性能，黄麻和红麻纤维其次，另外本发明还发现黄麻和红麻的成型工艺性最好。
另一个重要的性能是天然纤维的树脂浸透性能，提高这方面的性能可以使天然纤维更好的与均匀树脂结合，从而提高复合材料的整体强度，本发明发现黄麻具有最好的树脂浸透性能。
基于以上几方面地考虑，本发明进一步选择苎麻和黄麻作为制造车底部导流板复合材料中的原材料，从而使用于制造车底部导流板的复合材料具有良好的力学强度。在具体原材料的配比上，本发明建议天然纤维的质量应当占复合材料总质量的30-40％，这样的安排是考虑到天然纤维多了就容易出现与树脂的结合性能下降(浸透性能)，而当树脂多了，复合材料的整体强度就会有所下降。
当技术人员选择苎麻和黄麻作为天然纤维时，苎麻可以占复合材料的15-20％，而黄麻可以占复合材料的15-20％，以便使复合纤维的力学强度达到最佳。
对于树脂的选择，原则上可以选择任何一种树脂，例如不饱和聚酯树脂，环氧树脂等等，但本发明发现本发明所选用的环氧改性乙烯基树脂相比不饱和聚酯树脂和环氧树脂来说，力学性能优于不饱和聚酯树脂，工艺性能优于环氧树脂。
为了技术人员便于实施本发明，本发明还公开了一种制造车底部导流板的方法，所提到的车底部导流板由本发明所述的复合材料制成，该方法包括
a、使用表面处理剂对天然纤维进行表面处理，所述处理是将天然纤维浸泡在表面处理剂中1-2分钟，取出后70-80℃烘干4-5小时，得到第一天然纤维和第二天然纤维；
b、在车顶棚模具上均匀涂抹脱模蜡，随后抛光，重复涂抹抛光操作2-3次；
c、对第一天然纤维和第二天然纤维进行裁剪，在经b步骤处理后的模具上铺第一天然纤维，再在第一天然纤维上铺第二天然纤维，最后在第二天然纤维上铺第一天然纤维；
d、在已铺好的天然材料上铺脱模布、导流布、导流管、密封布，铺覆顺序为脱模布、导流布、导流管、密封布；
e、对树脂进行调配，将通用型乙烯基聚酯，辛酸钴，过氧化甲乙酮进行混合，从而制得本发明所述的环氧改性乙烯基树脂，其中，辛酸钴为促进剂，过氧化甲乙酮为引发剂，辛酸钴的加入量为通用型乙烯基聚酯加入重量的1-2％，过氧化甲乙酮的加入量为通用型乙烯基聚酯加入重量的1-2％；
f、将车底部导流板模具密封抽真空，并向车底部导流板模具灌注树脂，当第一天然纤维与第二天然纤维完全浸透时，停止灌注树脂，随后对车底部导流板模具内的树脂进行常温固化或40-60℃固化；
g、对经f步骤处理的车顶模具停止抽真空，去除模具密封，脱掉脱模布、导流布、导流管、密封布，得到产品。
所使用的表面处理剂为高锰酸钾水溶液，经过该表面处理剂处理的天然纤维，其界面剪切力相对于未处理的天然纤维具有明显的提高，为了在提高天然纤维界面剪切力的同时，不破坏纤维的表面结构，高锰酸钾水溶液的质量百分比浓度为0.055％-0.060％；另一方面，经过表面处理的纤维对树脂的渗透率也有所提高，浸润效果较未经表面处理的纤维更好。
本制造方法所提到的第一天然纤维为苎麻，第二天然纤维为黄麻，并且这两种天然纤维按照本制造方法c步骤的操作要求进行铺放，以保证天然纤维整体对树脂良好的浸透性。
合理的真空度对于消除产品内的气泡、提高树脂浸润纤维的速度、控制产品厚度都是有益的，因此本制造方法在f步骤中提到的抽真空是将模具内的真空度控制在-0.6Bar到-0.8Bar之间。
另外，本制造方法对天然纤维进行了裁剪(尤其是在模具的拐角处)及铺放，使得天然纤维与模具更加伏贴，所制成的车底部导流板拐角处气泡明显减少，大大缩短了制品修补的工作量，并且本制造方法还包括在g步骤后将所得产品进行烘干处理，这是因为经过g步骤得到的产品，还没有完全固化，呈凝胶状态(凝胶和固化是成型中的两个状态，凝胶是粘度很高，但还沾手的一个状态，固化是最终的一个状态，凝胶在固化之前)，所述处理是将产品放入烘箱中进行后固化，这在一定程度上缩短了产品的生产周期。
【附图说明】
图1为剑麻、苎麻、黄麻、红麻及玻璃纤维的弯曲强度对比图；
图2为剑麻、苎麻、黄麻、红麻及玻璃纤维的弯曲强度模量对比图；
图3为剑麻、苎麻、黄麻、红麻及玻璃纤维的层间剪切强度对比图。
【具体实施方式】
下面结合附图对本发明做进一步的说明：
实施例1
一种车底部导流板，所述车底部导流板由苎麻、黄麻两种天然纤维及树脂组成的复合材料制成，所述天然纤维占复合材料的质量百分数为35％，为了保证天然纤维的强度，本实施例采用的苎麻和黄麻是江西井竹麻业有限公司生产的平纹编织苎麻布和浙江宏成纺织整理有限公司生产的黄麻布(即以布的形态参与本实施例的技术方案)，其中平纹编织苎麻布占整个复合材料的质量百分数为15％，而黄麻布占整个复合材料的质量百分数为20％。
所选用的树脂可以是不饱和聚酯树脂(UP)、环氧树脂、聚乙烯树脂(PP)、聚乳酸树脂(PLA)，但本发明发现本实施例所选用的环氧改性乙烯基树脂相比不饱和聚酯树脂和环氧树脂来说，力学性能优于不饱和聚酯树脂，工艺性能优于环氧树脂。所提到的环氧改性乙烯基树脂可以由以下原料制备：通用型乙烯基聚酯，辛酸钴，过氧化甲乙酮。其中通用型乙烯基树脂由科拉斯公司提供，辛酸钴为促进剂，过氧化甲乙酮为引发剂，辛酸钴的加入量为通用型乙烯基聚酯加入重量的1.5％，过氧化甲乙酮的加入量为通用型乙烯基聚酯加入重量的1.5％。
车底部导流板的制造方法可以按照如下步骤进行：
1、使用表面处理剂对平纹编织苎麻布及黄麻布进行表面处理，所述处理可以将平纹编织苎麻布和黄麻布在表面处理剂中浸泡2分钟，取出后80℃烘干4小时，使用的表面处理剂为质量百分比浓度为0.058％的高锰酸钾水溶液；
2、在车顶棚模具上均匀涂抹脱模蜡，5分钟后抛光，重复涂抹抛光操作3次，所用的脱模蜡为AXEL Paste Wiz(技术人员可以从市场上购买)；
3、对经过高锰酸钾水溶液处理的平纹编织苎麻布和黄麻布进行裁剪，并且在经过抛光涂蜡处理的模具上铺2层平纹编织苎麻布，再在平纹编织苎麻布上铺2层黄麻布，最后在黄麻布上铺2层平纹编织苎麻布；
4、在已铺好的天然材料上铺脱模布、导流布、导流管、密封布，铺覆顺序为脱模布、导流布、导流管、密封布；
5、对树脂进行调配，将通用型乙烯基聚酯，辛酸钴，过氧化甲乙酮进行混合，从而得到环氧改性乙烯基树脂；
6、将车顶模具密封抽真空，控制模具内的真空度为-0.7Bar，并向车顶模具灌注环氧改性乙烯基树脂，当平纹编织苎麻布与黄麻布完全浸透时，停止灌注树脂，由于浸透区域和未浸透区域的颜色差异很明显，因此技术人员可以通过肉眼进行观察，并准确判断什么时候停止灌注树脂，随后对车顶模具内的树脂进行常温固化或40-60℃固化，如果技术人员选择常温固化，固化时间可以是4小时，如果技术人员选择40-60℃固化，固化时间可以是1小时；
7、对经6步骤处理的车顶模具停止抽真空，去除模具密封，脱掉脱模布、导流布、导流管、密封布，得到产品。
为了在一定程度上缩短了产品的生产周期，本实施例在7步骤后，还将产品放入烘箱中进行后固化。
为了保证车底部导流板的质量，本实施例可通过以下方法对所制造的车底部导流板进行质量控制。选取车底部导流板上若干点测量厚度，各处厚度应一致；目测车底部导流板，特别是拐角处是否有气泡，如有气泡，应及时进行修补；也可采用敲击法、声阻法、射线检测技术、超声检测技术、声-超声技术等无损检测手段对车底部导流板，进行质量检测和控制。
与玻璃纤维增强热塑性树脂材质车底部导流板相比：本实施例制成的车底部导流板物理性能(例如强度，刚度等)与玻璃纤维增强热塑性树脂材质的车底部导流板相当，而前者质量仅为后者质量的2/3，符合当前汽车轻量化的趋势，并且在广泛的温度范围内，本实施例制成的车底部导流板均能保持其物理性能，另外，本实施例所述的复合材料由于使用了环氧改性乙烯基树脂，因此制成的底部导流板还具有优异的阻燃性(低的发烟密度)、耐溶剂性、耐腐蚀、耐老化性。
应当理解，在阅读了本发明的讲授上述内容之后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。