[发明专利]一种汽车防撞结构件及其制备方法

权利要求书

1.一种汽车防撞结构件，其特征在于，包括树脂纤维复合材料构件和金属材料构件，所述树脂纤维复合材料构件与金属材料构件通过胶粘连接和机械连接紧固在一起，所述树脂纤维复合材料构件由树脂和碳纤维材料热压复合而成，且所述的碳纤维材料具有固定取向方向，并按照以下铺层方案之一铺叠为多层：[0/45/-45/90]、[0/45/-45/90]_2s、[0/45/-45/90/45/-45/0]_s、[0/45/-45/90/45/-45/0]_2s、[0/45/-45/90]_4s，其中第一层碳纤维材料层的0°角取向方向沿着汽车防撞结构件的主要受力方向。

2.根据权利要求1所述的汽车防撞结构件，其特征在于，所述树脂纤维复合材料构件设置于外部，所述金属材料构件设置于内部，所述树脂纤维复合材料构件的内表面经胶黏剂粘接于金属材料构件的外表面，且在所述树脂纤维复合材料构件和金属材料构件的端部加工有连接通孔，通过螺栓或铆钉穿过所述连接通孔实现两者之间的机械连接。

3.根据权利要求1所述的汽车防撞结构件，其特征在于，所述树脂纤维复合材料构件的厚度占汽车防撞结构件总厚度的10-50%。

4.根据权利要求3所述的汽车防撞结构件，其特征在于，所述树脂纤维复合材料构件的厚度为0.5mm-2.5mm，所述金属材料构件的厚度为3mm。

5.根据权利要求1所述的汽车防撞结构件，其特征在于，所述碳纤维材料为具有固定取向方向的平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、单向织物、多轴向经编织物中的一种或多种；所述树脂为热塑性树脂或热固性树脂，其中热塑性树脂选自热变形温度超过190℃的聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜中的一种或多种，热固性树脂选自环氧树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂中的一种或多种；所述金属材料构件由冷轧钢或者金属铝制作。

6.根据权利要求1所述的汽车防撞结构件，其特征在于，所述碳纤维材料的铺层结构中还含有泡沫夹芯材料层。

7.一种汽车防撞结构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、将具有固定取向方向的碳纤维材料按照[0/45/-45/90]、[0/45/-45/90]_2s、[0/45/-45/90/45/-45/0]_s、[0/45/-45/90/45/-45/0]_2s中的其中一种铺层方案顺序铺叠放置于经清洁和脱模处理的模具中，其中第一层碳纤维材料层的0°角取向方向沿着汽车防撞结构件的主要受力方向，然后合上模具，并在60-70℃下保温30分钟以上；

步骤二、将步骤一中的碳纤维铺层与热塑性树脂或热固性树脂热压复合形成树脂纤维复合材料构件；

步骤三、将步骤二制得的树脂纤维复合材料构件与金属材料构件通过胶粘连接和机械连接紧固在一起，得到所述汽车防撞结构件。

8.根据权利要求7所述汽车防撞结构件的制备方法，其特征在于，其中步骤二中，当采用热塑性树脂时，通过快速热压成型工艺将热塑性树脂与碳纤维铺层热压复合在一起；当采用热固性树脂时，通过树脂传递模塑工艺或者热压罐工艺将热固性树脂与碳纤维铺层热压复合在一起。

9.根据权利要求7所述汽车防撞结构件的制备方法，其特征在于，所述碳纤维材料为具有固定取向方向的平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、单向织物、多轴向经编织物中的一种或多种；所述热塑性树脂选自热变形温度超过190℃的聚苯硫醚、聚醚醚酮、聚醚酮、聚酰亚胺、聚醚酰亚胺、聚醚砜中的一种或多种，所述热固性树脂选自环氧树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂中的一种或多种；所述金属材料构件由冷轧钢或者金属铝制作。

10.根据权利要求7所述汽车防撞结构件的制备方法，其特征在于，其中步骤三具体包括：（1）、将树脂纤维复合材料构件的内表面用600-800目的水砂纸进行打磨，之后用无水乙醇将打磨表面清洗干净；（2）对金属材料构件的外表面进行磷化处理；（3）待树脂纤维复合材料构件的打磨表面干燥后，在打磨表面涂上胶黏剂，然后与金属材料构件的经过磷化处理的外表面进行粘接；（4）待粘接固化后，在树脂纤维复合材料构件与金属材料构件的端部加工连接通孔，并借助螺栓或铆钉穿过所述连接通孔实现两者之间的机械连接。