[发明专利]碳纤维混杂树脂基复合材料泡沫夹层结构及其制备工艺

说明书

技术领域

本发明涉及汽车领域，尤其涉及一种碳纤维混杂树脂基复合材料泡沫夹层结构及其制备工艺和由该结构制成的汽车车身覆盖件。

背景技术

随着世界汽车产业的发展，日益增大了对石油能源的消耗，加快了从能源短缺到能源枯竭的步伐。同时，汽车排放造成的大气污染和地球的温室效应，已经成为全人类的公害。人类社会和汽车产业的可持续发展，受到了极大的威胁。发展汽车新能源、开发汽车新动力，已成为世界汽车产业面临的十分紧迫的任务。新能源电动汽车虽然具有零排放、能源结构优化以及驾驶操作方便等优点，但现阶段的新能源汽车(指纯电动汽车)普遍存在整车质量较大、一次充电持续驶里程短、公里单位电耗较大的缺陷，严重制约了其产业化和市场化的进程。因此汽车轻量化成为降低新能源汽车成本的更实际、更便捷的一条途径。采用复合材料制造汽车车身覆盖件及其他相关部件是使汽车轻量化、节能减排的最有效的途径之一。

专利200710024873.6介绍了一种复合材料汽车车身覆盖件的制作工艺，其通过手糊成型工艺制备，其加工速度慢、劳动密集型操作、产品质量不稳定、力学性能低下，而且该类工艺会产生大量的VOC排放，对环境和工人健康产生不利影响。专利201010621034.4介绍了一种碳纤维增强树脂基复合材料制作发动机盖的工艺，其使用真空导入模塑工艺制备了单一碳纤维增强树脂基复合材料。单一碳纤维复合材料最大的缺点为脆性，断裂伸长率低，在遭受冲击后容易引起损伤，并引起复合材料力学性能大幅度地降低，尤其是冲击后的剩余压缩强度明显降低。

发明内容

本发明针对现有技术的现状，利用纤维的混杂效应，综合各种纤维各自的优点，尤其是利用有机纤维抗冲击性能和碳纤维优良的结构性能，有效解决了单一碳纤维复合材料断裂伸长率低，在遭受冲击后容易引起损伤的问题，提供一种强度、刚度和抗冲击、耐湿性、抗腐蚀、疲劳等性能都优异的且低成本的可应用于汽车车身覆盖件复合材料的碳纤维混杂树脂基复合材料泡沫夹层结构材料及其制备工艺和由该结构材料制备的汽车车身覆盖件。

本发明提供一种汽车车身覆盖件用碳纤维混杂增强树脂基复合材料泡沫夹层结构材料，由碳纤维混杂增强体、泡沫夹芯和树脂基体材料组成，其中碳纤维混杂增强体中包括体积百分比为60％-90％的碳纤维和10％-40％的玻璃纤维或有机纤维。

该有机纤维选自超高分子聚乙烯纤维、芳纶纤维或聚对苯撑苯并双噁唑纤维中的一种、两种或三种的任意组合。

所述的混杂是层间混杂形式、层内混杂形式或两种形式的混合形式。

树脂基体是不饱和聚酯类树脂体系、环氧树脂树脂体系、聚氨酯树脂体系或热塑性树脂中的一种。

泡沫夹芯材料可以是PVC泡沫、PMI泡沫或PU硬质泡沫的一种或多种。

本发明的另一技术方案是一种汽车车身覆盖件，包括车顶盖、引擎盖、后舱门、车门、侧围等具有曲面特征的部件。该汽车车身覆盖件由前述复合材料泡沫夹层结构材料制备而成。

本发明还提供一种汽车车身覆盖件用碳纤维混杂增强树脂基复合材料泡沫夹层结构材料的制备工艺，包括以下步骤：

1)模具预处理

清理模具，修补平整，然后在模具表面喷涂封孔剂和脱模剂；

2)裁剪和铺放纤维增强体和夹芯

按照模具表面尺寸剪裁纤维增强体，将纤维增强体在烘箱中烘干；按设计的铺层方式，将纤维增强体和夹芯铺放在模具上，得到预成型体；

3)裁剪和铺覆脱模布

将裁剪好的脱模布铺放在步骤2中得到的预成型体表面，并使之完全覆盖该预成型体；

4)铺设辅助材料体系

在上述脱模布上表面铺设导流毡、导流管和导气管等真空导入模塑工艺辅助材料，并设置好模腔中的注胶口和真空抽气口；

5)真空袋膜密封

采用双层真空袋膜密封上述的预成型体及辅助材料体系，首先用第一层真空袋在模具上密封整个预成型体和辅助材料体系，密闭注胶口并将抽气口与真空泵连接，然后抽真空并检查密封模腔的气密性，第一层真空袋膜封装气密性达到要求后，用第二层的真空袋膜密封整个第一层袋膜系统，并抽真空继续检查气密性，直到气密性达到要求；

6)树脂体系充模浸渍预成型体

开启注胶口将搅拌均匀并且经过脱泡处理的树脂体系利用真空负压注入成型模腔中浸渍上述预成型体，等树脂体系完全浸渍预成型体后关闭注胶口，并持续抽真空保持成型模腔内的真空度；

7)固化成型及后处理