CN109486117B - 一种汽车零部件及其制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种汽车零部件，由包括玄武岩纤维、热固性树脂和固化剂的物料制备得到；所述热固性树脂为环氧树脂或酚醛树脂。本发明采用玄武岩纤维和热固性树脂制备得到的复合材料具有较高的强度和伸展度，同时具有较轻的质量、较好的外观和舒适度；而且其价格低廉、生产成本较低，将其应用于汽车领域，解决了汽车的轻量化问题，在保证汽车零部件强度和安全性的前提下，降低了汽车的整体质量，提高了汽车的动力性，减少了燃料消耗，降低了排气污染。本发明还提供了一种汽车零部件的制备方法。
Description
技术领域
本发明涉及汽车技术领域，尤其涉及一种汽车零部件及其制备方法。
背景技术
汽车轻量化是指在保持原有的行驶安全性、耐撞性、抗震性以及舒适性等性能不降低，且汽车本身造价不提高的前提下，有目的的减轻汽车的重量。汽车轻量化对降低油耗、减少排放、改善性能具有重要的作用，对汽车产业的健康发展具有重要意义，是现代化汽车工业技术发展的方向。
目前，实施汽车轻量化的材料主要有碳纤维复合材料、合金材料、工程塑料等。碳纤维复合材料的价格过于昂贵，生产成本过高，不利于推广应用；而合金材料虽然能够满足强度、刚度的要求，但是其生产成本高，生产周期长，且过于沉重，对于减轻质量效果不明显，造成能源消耗大；工程塑料应用广泛，但是其强度难以满足要求。因此，开发一种质量轻、成本低、性能高的汽车零部件产品成为本领域技术人员亟待解决的问题。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种汽车零部件及其制备方法，本发明提供的汽车零部件质量轻、成本低、性能高。
本发明提供了一种汽车零部件，由包括玄武岩纤维、热固性树脂和固化剂的物料制备得到；所述热固性树脂为环氧树脂或酚醛树脂。
在本发明中，所述玄武岩纤维的来源优选为玄武岩纤维布。本发明对所述玄武岩纤维布的种类和来源没有特殊的限制，采用本领域技术人员熟知的玄武岩纤维布即可，可由市场购买获得。
在本发明中，所述环氧树脂优选为双酚A环氧树脂。
本发明采用环氧树脂或酚醛树脂与玄武岩纤维复配，相比于其他热固性树脂如乙烯基树脂或聚氨酯树脂具有更好的力学性能。
在本发明中，所述玄武岩纤维和热固性树脂的质量比优选为(2～4)：1，更优选为(2.5～3.5)：1，最优选为3:1。本发明优选采用上述用量比例的玄武岩纤维和热固性树脂，本发明按照上述用量比例对玄武岩纤维和热固性树脂进行复配，能够使制备得到的汽车零部件不仅具有良好的力学性能同时重量较轻。
在本发明中，所述固化剂优选选自过氧化甲乙酮、4,4-二氨基二苯基甲烷、三乙烯四胺、异氟尔酮二胺、六氢苯二甲酸酐和双丙酮丙烯酰胺中的一种或几种。在本发明中，所述热固化树脂为环氧树脂时，固化剂优选为三乙烯四胺，采用三乙烯四胺作为环氧树脂固化剂能够更好的对树脂进行固化，使制备得到的汽车零部件具有较好的力学性能；所述热固性树脂为酚醛树脂时，固化剂优选为六氢苯二甲酸酐，采用六氢苯二甲酸酐作为酚醛树脂固化剂能够更好的对树脂进行固化，使制备得到的汽车零部件具有较好的力学性能。
在本发明中，所述热固性树脂和固化剂的质量比优选为100：(10～25)，更优选为100：(12.4～20)，最优选为100：(15～17)。本发明优选控制热固性树脂和固化剂的用量比例在上述范围内，在此范围内，能够使树脂更好的进行固化，制备得到力学性能较好的汽车零部件。
在本发明中，所述汽车零部件的形状优选为板状，更优选为单向板。在本发明中，所述汽车零部件优选为引擎盖、板簧、备胎仓、车门或遮阳板，更优选为引擎盖。
本发明提供了一种汽车零部件的制备方法，包括：
将玄武岩纤维布放入模具中然后合膜，形成型腔；
将热固性树脂和固化剂的混合物采用RTM(树脂传递模塑成型)注射到型腔中，得到中间品；
将所述中间品进行固化，得到汽车零部件。
在本发明中，所述玄武岩纤维布与上述技术方案所述玄武岩纤维布一致，在此不再赘述。在本发明中，所述玄武岩纤维布在模具中的铺设厚度优选为10～30层，更优选为15～25层，最优选为20层。
在本发明中，所述模具优选为金属材质的注塑模具。本发明对所述模具的尺寸和形状没有特殊的限制，本领域技术人员根据实际生产汽车零部件的需要选择合适形状和尺寸的模具即可。在本发明中，所述模具的表面粗糙度优选≤3.2，本发明采用这种表面粗糙度的模具能够制备得到表面质量较好的汽车零部件。
在本发明中，所述合膜过程中优选在模具的动模和定模上分别设置导柱和导向孔来保证合膜方向，以使合膜时动模和定模的定位准确。
在本发明中，所述热固性树脂适于RIM工艺，所述热固性树脂的室温粘度优选为100～400mPa，更优选为150～350mPas，最优选为200～300mPas。在本发明中，所述室温优选为20～30℃，更优选为25℃。在本发明中，所述热固性树脂的种类与上述技术方案所述热固性树脂一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述玄武岩纤维布和热固性树脂的用量比例与上述技术方案所述玄武岩纤维和热固性树脂的质量比一致，在此不再赘述。
本发明采用RIM注射的方法将热固性树脂和玄武岩纤维布进行复合，与其他复合方法相比，如将玄武岩纤维原丝经树脂浸润复合，本发明提供的方法制备得到的汽车零部件产品具有较好的力学性能。
在本发明中，所述RIM注射的温度优选为室温，即RIM注射的过程中热固性树脂和模具的温度均为室温。在本发明中，所述室温优选为20～30℃，更优选为25℃。
在本发明中，所述RIM注射过程中的混合物流速优选为300～600cc/min，更优选为350～550cc/min，最优选为400～500cc/min。本发明优选将混合物流速控制在上述范围内，这样能够降低制备过程中产生的气泡，获得力学性能较好的汽车零部件。
在本发明中，所述RIM注射的压力优选为5～30bar，更优选为10～25bar，最优选为15～20bar。本发明优选将注射压力控制在上述范围内，这样能够保证混合物平稳流动，获得力学性能较好的汽车零部件。
在本发明中，所述RIM注射优选在真空辅助下进行，能够降低产品的孔隙率，获得力学性能较好的汽车零部件。在本发明中，所述真空辅助优选为在RIM注射过程中的出胶口进行抽真空。
本发明对所述RIM的注射时间没有特殊的限制，本领域技术人员根据实际采用的树脂以及注射情况在树脂凝固之前完成注射即可。在本发明中，树脂的凝胶时间优选为模具被刚刚充满时，如果凝聚时间过早，会导致得到的产品中存在干斑。
在本发明中，树脂在模具中填充满后通过加热使树脂进行固化反应。在本发明中，所述固化反应的温度优选为40～150℃，更优选为50～140℃，最优选为80～120℃；所述固化反应的时间优选为1.5～2.5小时，更优选为2小时。本发明优选采用上述固化反应的温度和时间，在上述固化反应的工艺条件下，能够使固化反应更好的进行，使制备得到的汽车零部件具有较好的力学性能。
在本发明中，所述固化剂的种类与上述技术方案所述一致，在此不再赘述。在本发明中，所述热固性树脂和固化剂的用量比例与上述技术方案一致，在此不再赘述。
在本发明中，所述固化完成后优选进行开模、脱模，得到汽车零部件。在本发明中，优选所述固化完成后模具温度降至60℃以下时打开模具取出制备得到的产品。
在本发明中，所述汽车零部件的制备方法优选包括：
将剪裁好的玄武岩纤维布铺到带有脱模剂的RTM模具中并合模，用螺栓紧固模具密封；
将热固性树脂和固化剂按照上述质量比例在树脂槽中混合均匀，形成胶体溶液再在室温下抽真空直至混合物中的气泡完全消失；
将上述混合物从注射孔注入模具中；
将注射树脂后的模具放入烘箱进行固化操作，然后随烘箱降至室温进行脱模。
在本发明中，所述脱模剂优选选自硬脂酸锌、机油、液体石蜡或硅胶。
本发明对所述脱模剂的用量没有特殊的限制，本领域技术人员可根据实际制备情况选择合适用量的脱模剂。
本发明采用玄武岩纤维和热固性树脂制备得到的复合材料具有较高的强度和伸展度，同时具有较轻的质量、较好的外观和舒适度；而且其价格低廉、生产成本较低，将其应用于汽车领域，解决了汽车的轻量化问题，在保证汽车零部件强度和安全性的前提下，降低了汽车的整体质量，提高了汽车的动力性，减少了燃料消耗，降低了排气污染。
具体实施方式
下面将对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员经改进或润饰的所有其它实例，都属于本发明保护的范围。
本发明以下实施例所用原料均为市售商品。
实施例1
将剪裁好的连续玄武岩纤维布20层铺到带有硬脂酸锌脱模剂的RTM模具中并合模，用螺栓紧固模具密封；
将双酚A环氧树脂和固化剂三乙烯四胺按照质量比为100：12.4的比例在室温(25℃)下混合5min，玄武岩纤维布和双酚A环氧树脂的质量比为70：30，混合均匀后在室温(25℃)下抽真空直至混合物体系内气泡完全消失；
将上述混合物从合模后模具上的注射孔注入到模具中，注射过程中混合物的流速为500cc/min，注射压力为15bar，注射温度为25℃；
注射完成后将模具放入烘箱中在140℃进行2小时的固化，随烘箱降温至室温(25℃)后进行脱模，获得单向板状汽车零部件。
对本发明实施例1制备得到的汽车零部件进行性能检测，检测方法和结果如表1所示。
表1本发明实施例1制备得到的汽车零部件性能检测结果
实施例2
将剪裁好的连续玄武岩纤维布25层铺到带有硅胶脱模剂的RTM模具中并合模，用螺栓紧固模具密封；
将酚醛树脂和固化剂六氢苯二甲酸酐按照质量比为100：20的比例在室温(25℃)下混合5min，玄武岩纤维布和酚醛树脂的质量比为70：30，混合均匀后在室温(25℃)下抽真空直至混合物体系内气泡完全消失；
将上述混合物从合模后模具上的注射孔注入到模具中，注射过程中混合物的流速为550cc/min，注射压力为15bar，注射温度为25℃；
注射完成后将模具放入烘箱中在50℃进行2小时的固化，随烘箱降温至室温(25℃)后进行脱模，获得单向板状汽车零部件。
对本发明实施例2制备得到的汽车零部件进行性能检测，检测方法和结果如表2所示。
表2本发明实施例2制备得到的汽车零部件性能检测结果
采用环氧树脂和玄武岩纤维复合能够使获得的产品具有良好的力学性能，采用酚醛树脂和玄武岩复合能够使获得的产品具有良好的耐酸碱腐蚀性。
由以上实施例可知，本发明提供了一种汽车零部件，由包括玄武岩纤维、热固性树脂和固化剂的物料制备得到；所述热固性树脂为环氧树脂或酚醛树脂。本发明采用玄武岩纤维和热固性树脂制备得到的复合材料具有较高的强度和伸展度，同时具有较轻的质量、较好的外观和舒适度；而且其价格低廉、生产成本较低，将其应用于汽车领域，解决了汽车的轻量化问题，在保证汽车零部件强度和安全性的前提下，降低了汽车的整体质量，提高了汽车的动力性，减少了燃料消耗，降低了排气污染。
以上所述的仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。
Claims (1)
1.一种汽车零部件的制备方法，包括：
将剪裁好的连续玄武岩纤维布20层铺到带有硬脂酸锌脱模剂的RTM模具中并合模，用螺栓紧固模具密封；
将双酚A环氧树脂和固化剂三乙烯四胺按照质量比为100：12.4的比例在25℃下混合5min，玄武岩纤维布和双酚A环氧树脂的质量比为70：30，混合均匀后在25℃下抽真空直至混合物体系内气泡完全消失；
将上述混合物从合模后模具上的注射孔注入到模具中，注射过程中混合物的流速为500cc/min，注射压力为15bar，注射温度为25℃；
注射完成后将模具放入烘箱中在140℃进行2小时的固化，随烘箱降温至25℃后进行脱模，获得单向板状汽车零部件。
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Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| PB01 | Publication | ||
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| SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
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| GR01 | Patent grant | ||
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of invention: An automotive component and its preparation method Effective date of registration: 20230821 Granted publication date: 20210831 Pledgee: China Everbright Bank Limited by Share Ltd. Changchun branch Pledgor: JILIN HUAYANG NEW MATERIAL RESEARCH AND DEVELOPMENT Co.,Ltd. Registration number: Y2023220000074 |
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| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |