专利名称：一种具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠及其制备方法
技术领域：
本发明涉及一种汽车行业用的保险杠，更特别地说，是指ー种具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠。制备保险杠采用了铺层涂胶エ艺-加压成型エ艺。
背景技术：
汽车行业对保险杠安全、节能和环保的要求越来越高，而复合材料具有高比刚度、高比強度、高韧性、耐冲击、可加工性、高耐疲劳性能、高损伤容限性能、耐腐蚀等优点，既可满足汽车安全性能要求，又可满足汽车轻量化要求。
发明内容
本发明的目的是提供ー种具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，该保险杠 利用纤维增强复合材料突出的可设计性，针对不同车型的碰撞性能要求、成本要求，可制造不同类型高抗冲复合纤维材料的保险杠，提高各种车辆的碰撞安全性、保护行人和乘客。本发明的ー种具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其包括缓冲层板、纤维增强复合层板，缓冲层板置于多层纤维增强复合层板内。本发明的ー种具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其包括缓冲层板、纤维增强复合层板、面板，缓冲层板置于多层纤维增强复合层板内，面板置于缓冲层板与纤维增强复合层板的外部。具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠中的所述纤维增强复合层板由多层纤维增强复合材料层和多层树脂基体构成，所述多层纤维增强复合材料层为铺层所得，所述树脂基体为包覆在所述纤维增强复合材料层的纤维上；具体地该保险杠包括有上面层纤维增强复合材料层(10)、下面层纤维增强复合材料层(20)、以及从上面层纤维增强复合材料层(10)至下面层纤维增强复合材料层20之间顺次排列是第一树脂基体(201)、第一纤维增强复合材料层(101)、第二树脂基体(202)、第二纤维增强复合材料层(102)、第三树脂基体(203)、……、第三纤维增强复合材料层
(103)、第四树脂基体(204)、第四纤维增强复合材料层(104)和第五树脂基体(205)。具体地该保险杠包括有上面层纤维增强复合材料层(10)、下面层纤维增强复合材料层(20)、以及从上面层纤维增强复合材料层(10)至下面层纤维增强复合材料层20之间顺次排列是第一树脂基体(201)、第一纤维增强复合材料层(101)、第一叠层纤维增强复合材料层(301)、第二树脂基体(202)、第二纤维增强复合材料层(102)、第二叠层纤维增强复合材料层(302)、第三叠层纤维增强复合材料层(303)、第三树脂基体(203)、……、第三纤维增强复合材料层(103)、第四树脂基体(204)、第四纤维增强复合材料层(104)、第四叠层纤维增强复合材料层(304)、第五叠层纤维增强复合材料层(305)和第五树脂基体(205)。具体地所述保险杠中的上面层纤维增强复合材料层(10)、第二纤维增强复合材料层(102)、第二叠层纤维增强复合材料层(302)、第三叠层纤维增强复合材料层(303)、第四纤维增强复合材料层(104)、第四叠层纤维增强复合材料层(304)和第五叠层纤维增强复合材料层(305)采用A类纤维材料织物；第一纤维增强复合材料层(101)、第一叠层纤维增强复合材料层(301)、第三纤维增强复合材料层(103)和下面层纤维增强复合材料层(20)采用B类纤维材料织物。具体地所述的保险杠中的上面层纤维增强复合材料层(10)、下面层纤维增强复合材料层(20)、第一纤维增强复合材料层(101)、第二纤维增强复合材料层(102)、第三纤维增强复合材料层(103)、第四纤维增强复合材料层(104)、第一叠层纤维增强复合材料层(301)、第二叠层纤维增强复合材料层(302)、第三叠层纤维增强复合材料层(303)、第四叠层纤维增强复合材料层(304)和第五叠层纤维增强复合材料层(305)采用相同的或者不同的纤维材料织物；所述纤维材料织物中采用的经纱方向纤维束(IOA)与纬纱方向纤维束(IOB)是相同的纤维束或者是不相同的纤维束。具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠中的纤维增强复合材料层的体积分数为20% 80%。所述热固性树脂基体中包括有固化剂，100重量份的树脂基体中有3 45重量份的固化剂。 具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其中所述上下面板层为钢板、铝板、或者钛合金板等类似金属板中的ー种或者ー种以上組合。所述上下面板层为热塑性塑料板。所述上下面板层为ABS板、PVC板、PMMA板、或者PC板等类似塑料板中的ー种或者ー种以上组合。所述上下面板层为纤维增强树脂薄板、橡胶板、泡沫板、纤维增强树脂基体薄板、蜂窝层板或者复合板。具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其中所述缓冲层板为金属层板。所述缓冲层板为钢板、铝板、或者钛合金板等类似金属板中的ー种或者ー种以上组合。所述缓冲层板为热塑性塑料板。所述缓冲层板为ABS板、PVC板、PMMA板、或者PC板等类似塑料板中的ー种或者ー种以上組合。所述缓冲层板为纤维增强树脂薄板、橡胶板、泡沫板、蜂窝层板或者复合板。本发明的复合材料保险杠的优点在于(I)在保险杠的中部増加缓冲层，提高了保险杠的抗冲击能力。(2)本发明保险杠设计上下面板层，能够提高混杂纤维复合层在受到冲击カ时的吸能性能。(3)制得的保险杠中的纤维增强复合层板采用层间间隔分布、层内间隔分布的混杂形式，是充分利用纤维增强复合材料的力学性能可设计性和缓冲层的能量吸收性能，能够满足不同车型的碰撞性能要求。(4)制作保险杠采用铺层涂胶加压成型エ艺得到的保险杠为一体成型结构件。采用铺层成型エ艺一体成型制作成复合材料体系保险杠，制作成本低、重量轻、耐腐蚀性高。(5)利用纤维复合材料的特性能够提高安装有本发明保险杠的汽车具有更高的防碰撞性。
图I是保险杠的外部结构示意图。图2是本发明具有缓冲层板与纤维增强复合层板的保险杠A-A剖面示意图。
图3是本发明具有缓冲层板、纤维增强复合层板、上面板的保险杠剖面结构示意图。图4是本发明具有缓冲层板、纤维增强复合层板、下面板的保险杠剖面结构示意图。图5是本发明具有缓冲层板、纤维增强复合层板、上下面板的保险杠剖面结构示意图。图6是本发明具有多层缓冲层板、多层纤维增强复合层板的保险杠剖面结构示意图。图7是本发明保险杠中纤维增强复合层板的剖面结构示意图。图7A是本发明保险杠中纤维增强复合层板的另ー剖面结构示意图。
图8是本发明的具有层间混杂的铺层结构纤维增强复合层板的保险杠的剖面示意图。图9是本发明的具有层内混杂的铺层结构纤维增强复合层板的保险杠的剖面示意图。图10是本发明的具有层内层间混杂的铺层结构纤维增强复合层板的保险杠的剖面示意图。
权利要求
1.一种具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于该保险杠包括缓冲层板、纤维增强复合层板；缓冲层板置于多层纤维增强复合层板内。
2.根据权利要求I所述的具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于该保险杠包括缓冲层板、纤维增强复合层板、面板；缓冲层板置于多层纤维增强复合层板内，面板置于缓冲层板与纤维增强复合层板的外部。
3.根据权利要求I或2所述的具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于所述缓冲层板为一层或者一层以上。
4.根据权利要求I或2所述的具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于所述纤维增强复合层板由多层纤维增强材料层和多层树脂基体构成，所述多层纤维增强材料层为铺层所得，所述树脂基体为包覆在所述纤维增强材料层中的纤维上； 具体地该保险杠包括有上面层纤维增强材料层(10)、下面层纤维增强材料层(20)、以及从上面层纤维增强材料层(10)至下面层纤维增强材料层20之间顺次排列是第一树脂基体(201)、第一纤维增强材料层(101)、第二树脂基体(202)、第二纤维增强材料层(102)、第三树脂基体(203)、……、第三纤维增强材料层(103)、第四树脂基体(204)、第四纤维增强材料层(104)和第五树脂基体(205)。
具体地该保险杠包括有上面层纤维增强材料层(10)、下面层纤维增强材料层(20)、以及从上面层纤维增强材料层(10)至下面层纤维增强材料层20之间顺次排列是第一树脂基体(201)、第一纤维增强材料层(101)、第一叠层纤维增强材料层(301)、第二树脂基体(202)、第二纤维增强材料层(102)、第二叠层纤维增强材料层(302)、第三叠层纤维增强材料层(303)、第三树脂基体(203)、……、第三纤维增强材料层(103)、第四树脂基体(204)、第四纤维增强材料层(104)、第四叠层纤维增强材料层(304)、第五叠层纤维增强材料层(305)和第五树脂基体(205)。
具体地所述保险杠中的上面层纤维增强材料层(10)、第二纤维增强材料层(102)、第二叠层纤维增强材料层(302)、第三叠层纤维增强材料层(303)、第四纤维增强材料层(104)、第四叠层纤维增强材料层(304)和第五叠层纤维增强材料层(305)采用A类纤维材料织物；第一纤维增强材料层(101)、第一叠层纤维增强材料层(301)、第三纤维增强材料层(103)和下面层纤维增强材料层(20)采用B类纤维材料织物。
具体地所述的保险杠中的上面层纤维增强材料层(10)、下面层纤维增强材料层(20)、第一纤维增强材料层(101)、第二纤维增强材料层(102)、第三纤维增强材料层(103)、第四纤维增强材料层(104)、第一叠层纤维增强材料层(301)、第二叠层纤维增强材料层(302)、第三叠层纤维增强材料层(303)、第四叠层纤维增强材料层(304)和第五叠层纤维增强材料层(305)中的纤维或者纤维材料织物是相同或不同的；所述纤维材料织物中采用的经纱方向纤维束(IOA)与纬纱方向纤维束(IOB)是相同的纤维或者是不相同的纤维。
5.根据权利要求I或2所述的具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于所述保险杠中的纤维增强材料的体积分数为20% 80%。
6.制备如权利要求I所述的具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠的方法，其特征在于包括的下列步骤 (A)铺层涂胶树脂； 在下模具上涂脱膜剂，将裁剪好的纤维增强材料层铺在下模具上，然后涂覆树脂基体，重复进行铺纤维增强材料层和涂覆树脂基体，直至达到所需A纤维增强复合板厚度；贴A缓冲层板，重复进行铺纤维增强材料层和涂覆树脂基体，直至达到所需B纤维增强复合板厚度，贴B缓冲层板，得到预成型件； (B)脱模得到保险杠。
在上模具上涂脱膜剂，将上模具盖在预成型件上，且与下模具合模；施加0. OlMPa 20MPa压力，在所述0. OlMPa 20MPa压力，温度5°C 180°C条件下，保压IOmin 3h后脱模得到保险杠；制得的保险杠为一体成型结构件。
7.根据权利要求I或2所述的具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于所述面板的厚度为0. 01 5mm，所述面板为金属板、热塑性塑料板、橡胶板、纤维增强树脂基体板、泡沫板、蜂窝板或者复合板； 所述面板为钢板、铝板、或者钛合金板等类似金属板中的一种或者一种以上组合； 所述面板为ABS板、PVC板、PMMA板、或者PC板等类似塑料板中的一种或者一种以上组合。
8.根据权利要求I或2所述的具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于所述缓冲层板的厚度为0. 01 5mm，所述缓冲层板为为金属板、热塑性塑料板、橡胶板、泡沫板、蜂窝板或者复合板； 所述缓冲层板为钢板、铝板、或者钛合金板等类似金属板中的一种或者一种以上组合； 所述缓冲层板为ABS板、PVC板、PMMA板、或者PC板等类似塑料板中的一种或者一种以上组合。
9.根据权利要求I或2所述的具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于纤维增强材料层中纤维是相同的或者是不同的； 相邻纤维增强材料层的纤维材料是相同的或者是不同的； 所述纤维增强材料层中纤维是金属纤维、无机纤维、合成纤维或植物纤维中的两种或两种以上纤维形式的组合； 所述纤维增强材料层中纤维是短切纤维、长纤维或者连续纤维的一种或一种以上的组合； 所述纤维增强材料层在铺层时相邻纤维增强材料层是纤维织物、纤维编织物、纤维纺织织物、纤维针织织物、纤维毡中的一种或一种以上的组合； 所述纤维增强材料层中纤维是聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维、PBO纤维、M5纤维、碳纳米管纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、丙纶纤维、涤纶纤维、氨纶纤、维腈纶纤维、尼龙纤维、维纶纤维、氯纶纤维、汉麻、剑麻纤维、亚麻纤维、竹纤维、黄麻纤维、钢纤维、铝纤维、铜纤维中的一种或者一种以上以上纤维形式的组合。
10.根据权利要求I或2所述的具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于所述树脂基体为热固性树脂基体或者为热塑性树脂基体； 所述热固性树脂基体中包括有固化剂，100重量份的热固性树脂基体中有3 45重量份的固化剂；所述固化剂是脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子聚酰胺、改性芳胺、芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺以及酰肼中的一种或一种以上的组合； 所述树脂基体是环氧树脂、乙烯基树脂、不饱和聚酯树脂、EPAR树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、硅橡胶、乙丙橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶、丁基橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、氟硅胶、顺丁橡胶、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(俗称尼龙)(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聚对苯二甲酸丁二醇酯，PBTP聚对苯二甲酸乙二醇酯)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚砜(PSU)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚芳酯(PAR)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯酯、聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或一种以上树脂形式的组合。
全文摘要
本发明公开了一种具有缓冲层板复合的层结构复合材料保险杠及其制备方法，该保险杠包括缓冲层板、纤维增强复合层板；或者包括缓冲层板、纤维增强复合层板、面板；缓冲层板置于纤维增强复合层板内，面板置于缓冲层板与纤维增强复合层板的外部。所述纤维增强复合层板由多层纤维增强复合材料层和多层树脂基体构成，所述纤维增强复合材料层为铺层所得，所述树脂基体为包覆在所述纤维增强复合材料层的纤维上。本发明保险杠中纤维增强复合材料的体积分数为20％～80％。本发明采用铺层涂胶工艺-加压成型工艺制备保险杠。本发明保险杠利用了纤维复合材料突出的可设计性，减轻了保险杠的重量，提高了各种车辆的碰撞安全性、保护行人和乘客。
文档编号B32B37/10GK102785443SQ201210249949
公开日2012年11月21日 申请日期2012年7月19日 优先权日2012年7月19日
发明者马道平, 高英明 申请人:马道平, 高英明