一种汽车壳体用复合材料的制备方法 技术领域
本发明涉及一种汽车壳体用复合材料的制备方法，属汽车壳体用复合材料的制造技术领域。
背景技术
在环保日益引起人们重视的今天，各种节能新技术如电动混合燃油汽车和燃料电池汽车的研究开发，都受到各大汽车制造商的青睐。然而另一方面，利用各种轻型材料如高强度钢、镁、钛和工程陶瓷、树脂基复合材料来减轻汽车重量，同样可以达到节能的目的。但由于受到种种条件的限制，目前，轻金属材料在汽车上的应用仅局限于部分零部件。
与轻金属材料的应用不同，树脂基复合材料除用于零部件外，已有汽车工程技术人员尝试把其用于整车外壳上。现有的汽车壳体用复合材料主要为含有玻璃增强纤维的大型树脂注塑件，虽然能保证车身的刚度和硬度，但仍然面临着模具精度和成型表面平整度要求较高、较难控制塑性材料的流动性和板块粘合性等一系列技术难题。
发明内容
本发明的目的是提供一种工艺及配方设计合理，具有较好力学性能，能满足汽车轻量化技术要求的汽车壳体用复合材料的制备方法。
本发明为一种汽车壳体用复合材料的制备方法，其特征在于先在树脂中加入稀释剂，固化剂，增韧剂配成树脂胶液；然后将配制好的树脂胶液涂刷在纤维编织物上，制得预浸料；待纤维编织物呈半固化状态时，将预浸料叠放在一起置于模具上，并置于热压容器内加速固化，待逐渐冷却后脱模，即成汽车壳体用复合材料。
所述的纤维编织物可先泡入PH值小于7，浓度为10-40％地次氯酸钠溶液中进行表面处理后，再烘干备用。所述的纤维编织物可为树脂重量百分比的20-150％。所述的纤维编织物可为碳纤维或玻璃纤维等。
所述的树脂可为环氧树脂或不饱和聚酯树脂等。所述稀释剂，固化剂，增韧剂在环氧树脂中的加入量，按重量百分比计，可分别为2-100％，2-20％，0.5-8％。所述的稀释剂可为丙酮等，所述的固化剂可为胺类或酸酐类等，所述的增韧剂可为液态端羧基丁腈橡胶等。
所述的预浸料在模具内的叠放层数可为2-10层。
所述的模具在热压容器内的热压温度可为80-110℃，压力可为0.7-1Mpa，热压时间可为2-5h。
本发明通过对现有复合材料的配方和工艺进行合理的设计，制成力学性能要求良好，表面光洁度较高的可用于汽车壳体的复合材料。与现有技术相比具有以下突出优点和积极效果：
1、所制成品结构整体性好，可大幅度减少汽车壳体的零部件和连接件数量，缩短加工周期，降低制作成本，提高构件的可靠性。
2、材料比强度高，比模量大，抗疲劳性能好，减震性能好，基体与纤维界面有较强的吸收振动能量的能力。测试结果表明：由本发明所述制备方法制成的复合材料，其拉伸强度，弯曲强度和层间剪切强度等能满足汽车车壳的力学性能指标要求，耐湿热性能良好，外观无明显变化。
3、破损安全性好，材料具有较长的使用寿命，破坏前有明显的征兆，便于及时采取预防措施。
4、材料性能的可设计性，由本发明所述制备方法制成的复合材料的力学、机械、耐蚀、化学性能等可按产品的使用要求和环境条件，通过对组份材料如树脂类型，固化剂类型、纤维的不同编织形态等的选择和匹配，铺层设计及界层控制等材料设计手段，最大限度地达到预期目的，满足材料使用性能要求。
具体实施方式
实施例1：
1、碳纤维的表面处理：用醋酸调节浓度为15％次氯酸钠溶液的PH值到5.5，将12g碳纤维的编织物浸泡于水温为45℃的上述水溶液中16h后，在130℃烘箱中烘干5h后裁剪成10块形状相同的布条备用。
2、树脂体系的配制：取100g E-51环氧树脂，加入丙酮30g，液态端羧基丁腈橡胶2g，用铁棒迅速搅拌，使树脂胶液变稀薄，加入593改性胺类固化剂8克左右，迅速搅拌3分钟左右，配成树脂胶液。
3、纤维编织物预浸料的制备：用刮刀和刷子将配制好的树脂胶液涂覆于各碳纤维布的两面，使其尽量充分浸润，制得预浸料，待挥发物部分挥发，碳纤维编织物呈半固化状态备用。
4、复合材料的制备：在模具表面涂上高级汽车蜡，将上述制备好的、处于半固化状态的预浸料分5层叠放在一起置于模具上，将上述模具置于一温度为70℃，压力为0.7Mpa的热压容器内3h，待逐渐冷却后脱模，即成碳纤维增强树脂复合材料。
实施例2：
用实施例1中同样的方法处理好120g碳纤维编织物备用，取80gE-51环氧树脂，加入丙酮80g，液态端羧基丁腈橡胶4g，用铁棒迅速搅拌，使树脂胶液变稀，再加入苯二甲酸酐4g，N、N一二甲基苯胺3g，迅速搅拌2分钟，用刷子把胶液涂刷于各纤维布上并用刮刀刮匀，其余操作方法同实施例1，并使热压容器内的成型工艺参数调整如下：模温：100℃，压力0.4Mpa，保温、保压时间为4h。
将上述实施例制得的碳纤维增强树脂复合材料经测试表明，其拉伸强度，弯曲强度和层间剪切强度能满足车壳材料的力学性能指标要求，耐湿热性能良好，外观无明显变化。测试结果性能如下表： 性能 实施例1 实施例2 拉伸强度， MPa 1250 1250 拉伸模量， Gpa 136 136 弯曲强度， Mpa 1680 1680 弯曲模量， GPa 128 128 层 间 剪 切 强 度室温， MPa 72 72水煮24h， MPa 68 68吸水率(水煮24h) ％ 1.30 1.30
1、拉伸性能测定：
采用ZD10/90材料试验机，按GB-1447-83实验标准进行。
2、弯曲性能和层间剪切性能：
采用DL-1000B电子拉力机按GB-3356-82和GB-3357-82分别测试弯曲强度和剪切强度。
3、耐温热性试验：
将层间剪节试样放在100℃蒸馏水中，测定其在一定时间后吸水率和强度变化，吸水率按下计算：
V＝(Wt-W0)/W0×100％
Wt为水煮后重量。
W0为煮前的重量。