[发明专利]一种复合材料车板及其制备方法和应用

说明书

技术领域

本发明涉及车板领域，特别涉及一种复合材料车板，以及它的制备方法和应用。

背景技术

车辆底板和侧板是各种车辆的一个重要组成部分，是车辆的主要承重部件之一。在当前车辆制造行业中，车辆底板和侧板的主要材料有钢、铝合金等金属材料和木胶合板、竹胶合板等胶合板材料。

专利申请号为200810022036.4、公开号为CN101314367A的中国发明专利申请公开了一种复合材料车辆底板，具有重量轻，良好的隔热、隔振、隔声性能。但其面板为玻璃纤维复合材料层板或碳纤维复合材料层板或其二者的混杂复合材料层板，用于装储和运输煤、金矿、铜矿、铝矿、铁矿等时，容易造成车板的磨损和划伤，长期耐磨性能不够理想。

超高分子量聚乙烯(UHMW-PE)纤维是一种新型纤维材料，以该种纤维作为骨架制成的复合材料不仅具有轻质高强的性质，还具有良好的耐磨性和抗冲击性能。

然而，该种纤维因其表面惰性而较难与树脂粘合，且其熔点低，在使用和再加工过程中不能超过130℃。如何研发一种工艺相对简单，可以将超高分子量聚乙烯纤维与树脂较好结合，并且各层纤维板很好地结合，然后加工成为一体的车用轻质耐磨材料，以克服现有材料存在的缺陷，是本领域当前重要的研发目标之一。

发明内容

本发明的目的就是针对上述技术问题，提供一种复合材料车板，使得超高分子量聚乙烯纤维与树脂较好结合，并使各层纤维板结合成一体，加工得到复合材料车板，在保持承重能力的基础上，具有轻质耐磨的优点。

本发明提供的一种复合材料车板，包括面板、芯材和轻质夹芯材料；所述面板包含超高分子量聚乙烯纤维，所述芯材包含玻璃纤维、碳纤维或混杂纤维；所述轻质夹芯材料夹置在芯材中间，面板全覆盖于芯材的上下表面；所述面板、芯材和轻质夹芯材料由同一热固性树脂固化成一体结构。

其中，所述面板是以单轴向、双轴向或多轴向的超高分子量聚乙烯纤维布为增强体，热固性树脂为基体制成的超高分子量聚乙烯纤维复合材料层板。

其中，所述面板的纤维复合材料层板厚度为2～10mm。其中纤维的百分含量控制在60％～70％为宜。根据板的厚度和纤维的含量可以将纤维铺覆多层。

采用所有规格的超高分子量聚乙烯纤维均能实现本发明。主要性能参数有：密度为0.97g/cm³，比拉伸强度为30-38cN/dtex，比拉伸模量为1100cN/dtex，熔点为140～152℃。

其中，所述芯材是以单轴向、双轴向或多轴向的碳纤维、玻璃纤维或混杂纤维布为增强体，热固性树脂为基体制成的纤维复合材料层板。所述混杂纤维为碳纤维和玻璃纤维的混杂纤维。

其中，所述芯材的纤维复合材料层板厚度为20～40mm。其中纤维的百分含量控制在60％～70％为宜。根据板的厚度和纤维的含量可以将纤维铺覆多层。

采用所有规格的玻璃纤维和碳纤维均可以实现本发明。

其中，所述轻质夹芯材料是巴尔沙木(Balsa木)、泡桐木、杉木、橡木、胶合板、聚氨酯泡沫、聚氯乙烯泡沫或碳泡沫。

其中，所述轻质夹芯材料的厚度为5～20mm，轻质夹芯材相互之间的间隔为10～50mm。

本发明的复合材料车板，面板、芯材和轻质夹芯材料由同一热固性树脂固化一体成型。可以先得到所述面板和芯材的复合材料层板，再铺设加压成型；其中，制得复合材料层板所使用的基体是同一热固性树脂；也可以先铺设好车板各层纤维结构，再用同一热固性树脂进行一体固化。

其中，作为所述面板和芯材复合材料层板基体和一体固化使用的热固性树脂可以是改性的乙烯基树脂或改性的环氧树脂，固化温度为40℃～130℃；优选为环氧甲基丙烯酸乙烯基树脂、环氧丙烯酸乙烯基酯树脂、异氰酸酯改性的乙烯酯树脂或橡胶改性的环氧树脂。

本发明的另一目的，在于提供一种所述复合材料车板的制备方法，包括以下步骤：

1)用同一热固性树脂分别浸润面板和芯材的纤维布；

2)将浸润过的面板纤维布铺在模具内，在其表面铺上浸润过的的芯材纤维布，间隔布置有轻质夹芯材料；

3)再次铺上浸润过的面板纤维布；

4)铺设完成后，对表面加载压力，固化成型，即得到所述复合材料车板。

或者，还可以采取另一种方法，包括如下步骤：

1)将面板纤维布铺在模具内，在其表面铺上芯材纤维布，间隔布置有轻质夹芯材料；

2)再次铺上面板纤维布；

3)铺设完成后，封闭模具，充入热固性树脂；