CN103042734A

CN103042734A - 高强度纤维复合材料及其制备方法和在环卫车厢体中的应用

Info

Publication number: CN103042734A
Application number: CN2013100228812A
Authority: CN
Inventors: 许国良; 潘毅; 邓声普; 郭吉朋; 熊健红; 瞿晋生
Original assignee: YIYANG CARSTAR COMPOSITE MATERIALS CO Ltd
Current assignee: YIYANG CARSTAR COMPOSITE MATERIALS CO Ltd
Priority date: 2013-01-22
Filing date: 2013-01-22
Publication date: 2013-04-17

Abstract

本发明公开了一种高强度纤维复合材料及其制备方法和在环卫车厢体中的应用，该高强度纤维复合材料包括中空高强度蜂窝层，中空高强度蜂窝层上、下表面均粘接一层高强度纤维层，各高强度纤维层的外表面粘接有表面胶衣层。该制备方法包括采用公模和母模制作表面胶衣层，在公模胶衣层上依次制作高强度纤维复合层、中空高强度蜂窝层和高强度纤维复合层，合膜抽真空保压的步骤。该应用是环卫车厢体采用由上述高强度纤维复合材料制作的厢板制成。本发明具有结构简单、重量轻、强度高、耐冲击性好、防腐蚀、造型容易、经久耐用、节能环保等优点。

Description

高强度纤维复合材料及其制备方法和在环卫车厢体中的应用

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种高强度纤维复合材料及其制备方法和在环卫车厢体中的应用。

背景技术

目前，国内使用的环卫车厢体多采用不锈钢板制作，不锈钢板制作的厢体存在重量超重、制作工序复杂、造型难的缺点，这也直接导致了现有环卫车油耗高、环保性差等问题。

发明内容

本发明要解决的技术问题在于克服现有技术存在的不足，提供一种结构简单、重量轻、强度高、耐冲击性好、防腐蚀、造型容易、经久耐用、节能环保的高强度纤维复合材料，并相应提供该高强度纤维复合材料的制备方法和在环卫车厢体中的应用。

为解决上述技术问题，本发明采用以下技术方案：

一种高强度纤维复合材料，包括中空高强度蜂窝层，所述中空高强度蜂窝层上、下表面均粘接一层高强度纤维层，各高强度纤维层的外表面粘接有表面胶衣层。

上述技术方案中，优选的，所述中空高强度蜂窝层上、下表面的高强度纤维层连接成一体，并形成对中空高强度蜂窝层的包覆。

上述技术方案中，优选的，所述高强度纤维层为高强度纤维增强聚氨酯树脂复合材料，所述高强度纤维为碳纤维、玻璃纤维、方格布和芳纶纤维中的一种或两种以上的组合物。

上述技术方案中，优选的，单位面积的所述高强度纤维层中，聚氨酯树脂、固化剂和高强度纤维的质量比为（1.5～2.5）∶（0.05～0.1）∶（4～8）。

上述技术方案中，优选的，所述表面胶衣层由间苯胶衣和固化剂组成，单位面积的所述表面胶衣层中，间苯胶衣和固化剂的质量比为（0.6～1.5）∶（0.02～0.06）。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的高强度纤维复合材料的制备方法，包括以下步骤，

① 按复合材料的外形制作模具，模具为公模和母模的组合模，模具的内表面正好对应复合材料的外表面；

② 将间苯胶衣和固化剂按设定比例混合均匀，再均匀喷涂在公模和母模的内表面，固化后形成表面胶衣层；

③ 待表面胶衣层充分干燥后，在公模的表面胶衣层上铺设高强度纤维，将聚氨酯树脂和固化剂按设定比例配制调匀，再均匀喷洒在铺设的高强度纤维上，然后将其推平散开，使其均匀浸透在高强度纤维中形成高强度纤维复合层；

④预制中空高强度蜂窝层，将中空高强度蜂窝层铺设在高强度纤维复合层上；

⑤ 采用步骤③的方法在中空高强度蜂窝层的另一面铺设高强度纤维复合层；

⑥ 将母模和公模合模，然后对模具进行抽真空，使模具内压力保持在0.04～0.05MPa，在常温下持续2～3小时后开模得到高强度纤维复合材料。

上述制备方法中，优选的，所述步骤③中，高强度纤维按层铺设在表面胶衣层上。

作为一个总的技术构思，本发明还提供一种上述的高强度纤维复合材料在环卫车厢体中的应用，所述环卫车的厢体包括由所述高强度纤维复合材料制成的外壳、隔断、底板和门框，所述外壳、隔断、底板和门框包围形成所述厢体的内腔，所述外壳、隔断、底板和门框之间均通过粘合剂辅助连接件方式相连。

上述应用中，优选的，所述粘合剂辅助连接件方式具体是指结构胶层配合紧固件固接方式；所述外壳、隔断、底板和门框之间的连接面处通过结构胶层结合，所述紧固件包括连接套和紧固螺栓，所述连接套通过非标准螺纹贯穿所述连接面和结构胶层并固定其中，所述紧固螺栓通过标准螺纹旋拧于连接套中形成二次固定。

上述应用中，优选的，所述门框包括后门内门框和后门外门框，所述后门内门框和后门外门框，所述后门内门框、后门外门框、隔断和底板设置成带连接边的槽型或“Z”字形，所述紧固件固定在所述的连接边处。

上述应用中，优选的，所述厢体的内腔表面喷涂有耐磨层。

与现有技术相比，本发明的优点在于：

本发明的高强度纤维复合材料，具有结构简单、重量轻、强度高、耐冲击性好、防腐蚀、造型容易、经久耐用、节能环保等优点；其应用于制作环卫车厢体时，可大大减轻环卫车的整体重量，相比于传统采用不锈钢板制作的厢体轻30%以上，达到了降低油耗，提高环保性的效果，同时还能满足车壳举升和耐压条件。

附图说明

图1为本发明高强度纤维复合材料的主视结构示意图。

图2为图1中A—A剖视结构示意图。

图3为本发明高强度纤维复合材料形成有连接边时的剖视结构示意图。

图4为采用高强度纤维复合材料制作厢体的环卫车的主视结构示意图。

图5为采用高强度纤维复合材料制作的厢体的主剖视结构示意图。

图6为图5中B处放大结构示意图。

图7为采用高强度纤维复合材料制作的厢体的左视结构示意图。

图8为采用高强度纤维复合材料制作的厢体的右视结构示意图。

图例说明：

1、中空高强度蜂窝层；2、高强度纤维层；21、连接边；3、表面胶衣层；4、外壳；5、隔断；6、后门内门框；7、后门外门框；8、底板；9、底盘；10、结构胶层；12、紧固螺栓；13、连接套；14、耐磨层。

具体实施方式

以下将结合附图和具体实施例对本发明作进一步详细说明。

图1至图3示出了本发明高强度纤维复合材料的一种实施例，该高强度纤维复合材料包括中空高强度蜂窝层1，中空高强度蜂窝层1上、下表面均粘接一层高强度纤维层2，各高强度纤维层2的外表面粘接有表面胶衣层3。

上述的中空高强度蜂窝层1采用PPT蜂窝或芳纶蜂窝按曲面形式整体成型，其强度高，质量轻，中空高强度蜂窝层1为市场上标准定型产品（可外购得到）；高强度纤维层2由聚氨酯树脂、固化剂和高强度纤维制成，单位面积的高强度纤维层2中，聚氨酯树脂、固化剂和高强度纤维的质量比为（1.5～2.5）︰（0.05 ～0.1）︰（4 ～8），例如，可优选使一平米的高强度纤维层2中含1.5kg～2.5kg聚氨酯树脂，0.05 kg～0.1 kg固化剂，4 kg～8 kg高强度纤维。高强度纤维主要为碳纤维、玻璃纤维、方格布和芳纶纤维中的一种或两种以上的组合物。其选择根据复合材料的强度要求及重量要求确定，对要求强度高、重量轻的复合材料，选择以碳纤维和芳纶纤维为主要成分，对强度要求不高的复合材料，则以玻璃纤维和方格布为主要成分；表面胶衣层3由间苯胶衣和固化剂组成，单位面积的表面胶衣层3中，间苯胶衣和固化剂的质量比为（0.6～1.5）︰（0.02～0.06），例如，可优选使一平米的表面胶衣层3中含0.6 kg～1.5 kg间苯胶衣，0.02 kg～0.06 kg固化剂。

本实施例进一步使中空高强度蜂窝层1上、下表面的高强度纤维层2连接成一体，两层高强度纤维层2连接后形成对中空高强度蜂窝层1的包覆。还可使两层高强度纤维层2连接成一体的部分向外延伸形成连接边21（参见图3），该连接边21主要用于增强材料的强度，便于复合材料的连接固定，可保证连接的高强度和高可靠性，并使复合材料连接后不容易变形。

本发明的高强度纤维复合材料的制备方法包括以下步骤：

② 将间苯胶衣和固化剂按设定比例混合均匀，再均匀喷涂在公模和母模的内表面，固化后形成表面胶衣层3；

③ 待表面胶衣层3充分干燥后，在公模的表面胶衣层3上铺设高强度纤维，将聚氨酯树脂和固化剂按设定比例配制调匀，再均匀喷洒在铺设的高强度纤维上，然后将其推平散开，使其均匀浸透在高强度纤维中形成高强度纤维复合层，高强度纤维按层铺设在表面胶衣层3上，其铺设的厚度根据可根据实际要求选择；

④ 预制中空高强度蜂窝层1，将中空高强度蜂窝层1铺设在高强度纤维复合层上；

⑤ 采用步骤③的方法在中空高强度蜂窝层1的另一面铺设高强度纤维复合层；聚氨酯树脂的粘接作用最终将高强度纤维和中空高强度蜂窝层1粘接固化在一起；

⑥ 将母模和公模合模，然后对模具进行抽真空，使模具内压力保持在0.04～0.05MPa，在常温下持续2～3小时后开模得到高强度纤维复合材料。在实际操作中，模具内压力保持时间一般春冬为3小时左右，夏秋为2小时左右。

高强度纤维复合材料的颜色可以在制作过程中进行设计，制作后不需要喷漆。

图4至图8示出了本发明高强度纤维复合材料应用在环卫车中的一种实施例，该环卫车包括底盘9和设于底盘9上的厢体，厢体的厢板包括由上述高强度纤维复合材料制成的外壳4、隔断5、底板8和门框，外壳4、隔断5、底板8和门框包围形成厢体的内腔，外壳4、隔断5、底板8和门框之间均通过粘合剂辅助连接件方式相连。其中，门框由后门内门框6和后门外门框7组成，隔断5、后门内门框6和后门外门框7连接于外壳4上，底板8与隔断5、后门内门框6、后门外门框7及外壳4连接，最终围成厢体的内腔。由于环卫车厢体由上述高强度纤维复合材料板制作，相比于传统采用不锈钢板制作的厢体轻30%以上，达到了降低油耗，提高环保性的效果，且厢体的整体刚性和耐冲击性大大提高，在实现减轻厢体整体重量的条件下可满足车壳举升和耐压条件；粘合剂辅助连接件的连接方式，可大大增加厢体连接的可靠性和整体强度。

上述粘合剂辅助连接件方式具体是指结构胶层10配合紧固件固接方式；外壳4、隔断5、底板8和门框之间的连接面处通过结构胶层10结合，紧固件包括连接套13和紧固螺栓12，连接套13呈中空管状，其外壁设有非标准螺纹，内壁设有与紧固螺栓12配合的标准螺纹，图6示出了采用该紧固件连接外壳4与隔断5的局部结构，两厢板连接时，连接套13通过其外壁非标准螺纹贯穿连接面和结构胶层10将两厢板连接紧固并固定于其中，连接套13与高强度纤维复合材料厢板的连接边21连接，紧固螺栓12旋拧于中空管状连接套13的内螺纹孔中形成二次固定。连接套13与厢板连接是先采用丝锥在厢板上制作出与连接套13外壁上非标准螺纹配合的螺纹孔，再将连接套13连接到螺纹孔中。在制作时，先采用高强度结构胶将两厢板粘接固定形成结构胶层10，再采用紧固件进一步紧固，紧固件可根据需要沿两厢板相互粘接的部分间隔设置多个。

本实施例中，后门内门框6、后门外门框7、隔断和底板设置成带连接边的槽型（参见图3）或“Z”字形，紧固件固定在的该连接边处。

同时在厢体的内腔表面均匀喷涂耐磨层14，可大大增加内腔表面的耐磨性，极大的提高厢体的使用寿命，该耐磨层14为WD9120改性耐磨弹性体保护涂层。耐磨层14的喷涂厚度可根据需要调整。

以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应该提出，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前提下的改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims

1.一种高强度纤维复合材料，其特征在于：包括中空高强度蜂窝层，所述中空高强度蜂窝层上、下表面均粘接一层高强度纤维层，各高强度纤维层的外表面粘接有表面胶衣层。

2.根据权利要求1所述的高强度纤维复合材料，其特征在于：所述中空高强度蜂窝层上、下表面的高强度纤维层连接成一体，并形成对中空高强度蜂窝层的包覆。

3.根据权利要求1或2所述的高强度纤维复合材料，其特征在于：所述高强度纤维层为高强度纤维增强聚氨酯树脂复合材料，所述高强度纤维为碳纤维、玻璃纤维、方格布、芳纶纤维中的一种或两种以上的组合物。

4.根据权利要求3所述的高强度纤维复合材料，其特征在于：单位面积的所述高强度纤维层中，聚氨酯树脂、固化剂和高强度纤维的质量比为1.5～2.5︰0.05～0.1︰4～8。

5.根据权利要求1或2所述的高强度纤维复合材料，其特征在于：所述表面胶衣层由间苯胶衣和固化剂组成，单位面积的所述表面胶衣层中，间苯胶衣和固化剂的质量比为0.6～1.5︰0.02～0.06。

6.一种如权利要求1～5中任意一项所述的高强度纤维复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤，

④ 预制中空高强度蜂窝层，将中空高强度蜂窝层铺设在高强度纤维复合层上；

7.一种权利要求1～5中任意一项所述的高强度纤维复合材料在环卫车厢体中的应用，其特征在于：所述环卫车的厢体包括由所述高强度纤维复合材料制成的外壳、隔断、底板和门框，所述外壳、隔断、底板和门框包围形成所述厢体的内腔，所述外壳、隔断、底板和门框之间均通过粘合剂辅助连接件方式相连。

8.根据权利要求7所述的应用，其特征在于：所述粘合剂辅助连接件方式具体是指结构胶层配合紧固件固接方式；所述外壳、隔断、底板和门框之间的连接面处通过结构胶层结合，所述紧固件包括连接套和紧固螺栓，所述连接套通过非标准螺纹贯穿所述连接面和结构胶层并固定其中，所述紧固螺栓通过标准螺纹旋拧于连接套中形成二次固定。

9.根据权利要求8所述的应用，其特征在于：所述门框包括后门内门框和后门外门框，所述后门内门框、后门外门框、隔断和底板设置成带连接边的槽型或“Z”字形，所述紧固件固定在所述的连接边处。

10.根据权利要求7、8或9所述的应用，其特征在于：所述厢体的内腔表面喷涂有耐磨层。