CN104385559A - 树脂纤维复合材料车门防撞构件制备方法、与车门连接方法 - Google Patents
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Abstract
本发明提出一种树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法、以及与车门内板的连接方法，通过将热塑性树脂和碳纤维织物预浸加工成单向预浸片材，并按照能够保证防撞强度和耐高温性能的最佳铺层方案铺叠热压形成热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材，最后经模具热压形成车门防撞构件，同时创新地采用胶粘和机械混合连接方式将车门防撞构件紧固连接到车门内板上，首次实现了树脂纤维复合材料在车门防撞构件上的应用，并且所制得的车门防撞构件具有较高的抗拉强度、较强的耐高温性能和与车门间的较高连接强度，同时在不牺牲汽车安全性能的前提下，大大降低了汽车重量，同时提高了汽车的NVH性能，具有广阔的市场推广使用前景。
Description
技术领域
本发明属于汽车零部件制造领域，具体涉及车门防撞构件的制备方法和连接方式，特别是一种树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法、及其与车门内板的连接方法。
背景技术
轻量化目前已经成为世界汽车发展的潮流。汽车轻量化就是在保证汽车的强度和安全性能前提下，尽可能的降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。碳纤维复合材料是实现汽车轻量化的一种选择。随着碳纤维成本的下降以及加工工艺的提升，碳纤维复合材料在汽车中的应用也已从赛车及豪华车逐渐转向到普通量产车型上，目前的研究热点是针对碳纤维复合材料的特点，加快碳纤维复合材料在汽车零部件领域的应用。
车门防撞构件是指防撞杆、防撞板等加装在车门内板上的横梁结构，以加强车辆侧面结构强度。车门防撞构件的主要作用是：当车门受到侧向撞击时，降低车门变形程度，减少侧碰对车内乘员的伤害。目前的车门防撞构件基本上都是使用高强度的钢板，虽然强度高、耐撞击变形，但是具有以下缺点：质量较重，非常不利于整车轻量化的设计，抗腐蚀性差，严重影响使用寿命。目前也有提出直接使用碳纤维材料作为车门防撞构件的方案，但是目前碳纤维材料取代钢材料在车门防撞构件上的应用存在以下技术问题：作为防撞构件的碳纤维材料强度及延伸率较低、碳纤维材料防撞构件与车门内板的连接强度很差、碳纤维材料耐高温性能差，无法满足车身涂装的高温烘烤，这些缺陷严重的限制了碳纤维材料在车门防撞构件中的应用。
发明内容
本发明基于上述现有技术问题，创新的提出一种树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法、以及与车门内板的连接方法，通过将热塑性树脂和碳纤维织物预浸加工成单向预浸片材，并按照能够保证防撞强度和耐高温性能的最佳铺层方案铺叠热压形成热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材，最后经模具热压形成车门防撞构件，同时创新地采用胶粘和机械混合连接方式将车门防撞构件紧固连接到车门内板上，首次实现了树脂纤维复合材料在车门防撞构件上的应用，并且所制得的车门防撞构件具有较高的抗拉强度、较强的耐高温性能和与车门间的较高连接强度，同时在不牺牲汽车安全性能的前提下，大大降低了汽车重量，同时提高了汽车的NVH性能，具有广阔的市场推广使用前景。
本发明解决所述技术问题所采取的技术方案如下：
一种树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，包括以下步骤：
步骤一，制备热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材，将热塑性树脂和碳纤维织物通过熔融浸渍法、粉末浸渍法或混合编织法制得单向预浸片材，并保证碳纤维织物在单向预浸片材中的体积比为50-60%，且所制得的热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材具有固定取向方向；
步骤二，制备热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材，将步骤一中制得的热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材按照铺层方案[0/90/+45/-45]2s铺叠在一起，并将第一层单向预浸片材的取向方向选择为沿着整个树脂纤维复合材料车门防撞构件的对称轴线方向，然后在315℃-325℃的温度条件下热压成型，冷却后制得热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材；
步骤三，制备树脂纤维复合材料车门防撞构件，将步骤二制得的热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材加热软化后放入加热的车门防撞构件模具中，通过快速热压成型制得树脂纤维复合材料车门防撞构件。
进一步的根据本发明所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中步骤一具体包括：
（1）、将热塑性树脂和碳纤维织物共同经理纱装置处理，保持取向一致；
（2）、采用熔融浸渍法制备单向预浸片材，将热塑性树脂和碳纤维织物共同通过加热温度保持在310-330℃的加热辊，使热塑性树脂受热变为熔融状态并浸渍于碳纤维织物之上，冷却后制得热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材，且保证碳纤维织物的厚度占单向预浸片材总厚度的50-60%；
（3）、采用切割设备将热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材切割成合适尺寸。
进一步的根据本发明所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中所述加热辊的加热温度保持在320℃，所述碳纤维织物的厚度占单向预浸片材总厚度的53%。
进一步的根据本发明所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中步骤二中所述的铺层方案[0/90/+45/-45]2s具体展开为[0/90/+45/-45/0/90/+45/-45/-45/+45/90/0/-45/+45/90/0]，各层单向预浸片材的具体铺叠过程为：将第一层单向预浸片材的取向方向定为0°角方向，第二层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第三层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第四层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第五层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°，第六层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第七层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第八层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第九层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第十层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第十一层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第十二层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°，第十三层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第十四层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第十五层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第十六层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°。
进一步的根据本发明所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中步骤二中，通过双钢带压机对铺叠的单向预浸片材组进行热压成型；所制得的热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材在室温下的拉伸强度大于320MPa、弹性模量大于35GPa。
进一步的根据本发明所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中步骤三中所述车门防撞构件模具中的模具型芯采用H13模具钢，脱模顶杆采用SKD61工具钢，导柱采用高合金钢Cr12。
进一步的根据本发明所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中还包括步骤四，对步骤三制得树脂纤维复合材料车门防撞构件进行后处理，包括在树脂纤维复合材料车门防撞构件端部加工机械连接孔，并对树脂纤维复合材料车门防撞构件接触车门内板的表面进行打磨清洗。
进一步的根据本发明所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其中所述的热塑性树脂选自聚苯硫醚、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；所述的碳纤维织物选自平纹织物、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；所制得的树脂纤维复合材料车门防撞构件整体具有长条形或“Y”型结构，横截面为“D”型或“M”型结构。
根据本发明所述制备方法制得的树脂纤维复合材料车门防撞构件在车门内板上的连接方法，包括以下步骤：
步骤一，对树脂纤维复合材料车门防撞构件与车门内板接触的表面进行打磨清洗，并在树脂纤维复合材料车门防撞构件的两端加工与车门内板机械连接的连接孔；
步骤二，待所述树脂纤维复合材料车门防撞构件的打磨清洗表面干燥后，在打磨清洗表面上进行涂胶，并控制涂胶层厚度在1-2mm，然后通过涂胶层将树脂纤维复合材料车门防撞构件粘接在车门内板上；
步骤三，借助螺栓或铆钉穿过树脂纤维复合材料车门防撞构件两端的连接孔而将车门防撞构件的端部机械连接于车门内板，完成树脂纤维复合材料车门防撞构件在车门内板上的安装连接。
进一步的根据本发明所述的连接方法，其中所述树脂纤维复合材料车门防撞构件倾斜连接于车门内板的对角方向，所述树脂纤维复合材料车门防撞构件的一端与车门内板车门开启侧的远角端相连，另一端与车门内板的旋转侧棱相连。
通过本发明的技术方案至少能够达到以下技术效果：
1）、本发明首创了树脂纤维复合材料在车门防撞构件上的应用，所提供的车门防撞构件充分利用了碳纤维材料密度低、比模量及比强度优异的本质特征，在不牺牲汽车安全性能的前提下，大大降低了汽车重量，促进了轻量化车身设计以及碳纤维材料在汽车上的广泛应用；
2）、本发明所提供的树脂纤维复合材料车门防撞构件相比于通常作为车门防撞构件的高强度钢来说，抗腐蚀性更强、模态更高，更加有利于汽车行驶过程中的NVH控制，使用寿命更长；
3）、本发明所提供的树脂纤维复合材料车门防撞构件在车门内板上的连接紧固强度高，能够的适应车身涂装的高温烘烤，而且在车门内板上的拆装操作都较钢板焊接简单，同时可实现重复利用，有利于降低汽车成本；
4）、综上本发明通过创新树脂纤维复合材料的组成结构和制备工艺制得的树脂纤维复合材料车门防撞构件很好的满足了纤维材料在车门防撞构件应用中的高材料强度及延伸率、与车门内板的高连接强度以及防撞构件自身的耐高温性能要求，具有广阔的市场推广前景。
附图说明
附图1为本发明所述树脂纤维复合材料车门防撞构件在车门内板的安装结构示意图；
附图2为本发明所述树脂纤维复合材料车门防撞构件的截面结构示意图；
附图3为本发明所述树脂纤维复合材料车门防撞构件中树脂纤维复合材料层合板材的铺层结构示意图。
图中各附图标记的含义如下：
1-车门内板，2-树脂纤维复合材料车门防撞构件，3-连接孔，4-胶粘区。
具体实施方式
以下结合附图对本发明的技术方案进行详细的描述，以使本领域技术人员能够更加清楚的理解本发明，但并不因此限制本发明的保护范围。
车门防撞构件是指加装在车门内部结构上的防撞杆或防撞板，以加强车门侧面强度的结构，因此车门防撞构件的主要作用是：当车门受到侧向撞击时，最大限度的降低车门变形程度，以减少侧碰对车内乘员的伤害。
本发明首次创新的提出使用树脂纤维复合材料来制作车门防撞构件，并创新了这种树脂纤维复合材料车门防撞构件与车门内板的连接方式，不但充分利用了碳纤维复合材料密度低、比模量及比强度优异的本质特征外，而且相比于通常作为车门防撞构件的高强度钢来说，碳纤维复合材料的抗腐蚀性更强、模态更高，使用基于碳纤维复合材料的车门防撞构件，更加有利于汽车行驶过程中的NVH控制，同时本发明通过创新树脂纤维复合材料的组成结构和制备工艺，同时满足了树脂纤维复合材料在车门防撞构件应用中的高材料强度及延伸率、与车门内板的高连接强度以及防撞构件自身的耐高温性能要求。
首先结合附图1说明本发明所述树脂纤维复合材料车门防撞构件2在车门上的安装结构，如附图1所示的，本发明所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件安装布置于车门内板1上，所述树脂纤维复合材料车门防撞构件2整体具有“一”字形（长条形）或“Y”形结构，其横截面为“D”形或“M”形，优选为“M”形，如附图2所示的。所述树脂纤维复合材料车门防撞构件2在车门内板1上的连接方式采用机械连接同时结合胶粘连接的方式，在车门防撞构件接触车门内板的表面上涂胶，将车门防撞构件整体通过胶黏剂粘结于车门内板上，同时在车门防撞构件的两端分别开设连接孔3，在车门内板上加工有对应的连接孔，在将车门防撞构件粘结于车门内板上之后，通过螺栓依次穿过所述连接孔而将车门防撞构件的两端通过机械连接的方式加固连接在车门内板上，如附图1所示的，这样即使车门发生碰撞，车门防撞构件2也不会因为碰撞后端口受到强大拉伸力而产生脱胶掉落现象。可根据需要在附图1所示树脂纤维复合材料车门防撞构件2的两端开设若干连接孔，且在连接孔位置附近可不涂覆胶黏剂，树脂纤维复合材料车门防撞构件两端与车门内板件的机械连接方式除上述螺栓连接外，还可采用铆钉连接。所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件2的整体结构优选为长条状结构，其横截面优选的为附图2所示的“M”型，并在其中M型的下凹区外表面进行涂胶，即如附图2所示的胶粘区4，并沿整个车门防撞构件的纵向延伸方向进行涂胶，同时所述树脂纤维复合材料车门防撞构件2的两端优选的形成为片状连接区，在所述片状连接区上不进行涂胶，同时在所述片状连接区上加工出若干连接孔3，整个车门防撞构件4整体先胶粘于车门内板上，然后在两端通过机械连接方式加固连接于车门内板，保证了车门防撞构件在车门上的连接强度。优选的所述车门防撞构件2的连接位置为附图1所示的：其一端与车门内板1的车门开启侧的远角端相连，另一端与车门内板1的旋转侧棱相连，整体沿车门内板1的对角方向布置。
下面描述本发明所述树脂纤维复合材料车门防撞构件的制作过程：
步骤一，制备热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材。将热塑性树脂和碳纤维织物通过熔融浸渍法、粉末浸渍法或混合编织法，制备成单向预浸片材，在所述单向预浸片材中碳纤维织物的体积比为50-60%，体积比通过控制片材厚度来控制碳纤维织物的体积含量，即其中碳纤维织物占单向预浸片材总厚度的50-60%，碳纤维织物的体积含量能够影响其材料的性能，且热塑性树脂和碳纤维织物的取向保持一致。其中所述热塑性树脂优选热变形温度超过190℃的性能优良的树脂，进一步优选为聚苯硫醚（PPS）、聚醚醚酮（PEEK）、聚醚酮（PEK）、聚酰亚胺（PI）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚醚砜（PES）等其中的一种；所述的碳纤维织物优选为平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、单向织物、多轴向经编织物等织物中的一种或多种。
步骤二，设计单向预浸片材的铺层方案。针对车门防撞构件的性能要求，结合所采用热塑性树脂和碳纤维织物的性能指标，通过有限元软件调整复合材料层合板材的铺层层数、铺层方向及顺序等，并结合试验验证，获得能够满足车门防撞构件性能要求的单向预浸片材的最佳铺层设计方案：[0/90/+45/-45]2s，其中下标的2表示[0/90/+45/-45]铺层再重复一次，下标的s表示对称的意思，[0/90/+45/-45]2s展开表示就是[0/90/+45/-45/0/90/+45/-45/-45/+45/90/0/-45/+45/90/0],其含义为：将第一层单向预浸片材的取向方向设为0°角方向，第二层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第三层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第四层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第五层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°，第六层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第七层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第八层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，然后结构相对称的：第九层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第十层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第十一层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第十二层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°，第十三层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第十四层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第十五层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第十六层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°。附图3给出了[0/90/+45/-45]2s这种铺层设计方案下各单向预浸片材的取向布置。
步骤三，制备热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材。首先将步骤一中得到的单向预浸片材按照目标件的尺寸进行剪裁；然后将满足尺寸要求的单向预浸片材按照步骤二中所述[0/90/+45/-45]2s的铺层顺序铺叠在一起，如附图3所示，并使第一层单向预浸片材的0°角取向方向选择为沿着整个树脂纤维复合材料车门防撞构件的对称轴线方向，当预成型的车门防撞构件为一字型长条状结构时，所述第一层单向预浸片材的0°角取向方向选择为沿着整个树脂纤维复合材料车门防撞构件的纵向延伸方向，当预成型的车门防撞构件为Y型结构时，所述第一层单向预浸片材的0°角取向方向选择为沿着整个树脂纤维复合材料车门防撞构件的对称轴线方向即分叉前的纵向延伸方向；最后等所有层单向预浸片材按照所述设计方案铺设完成后，通过双钢带压机在315℃-325℃的温度条件下热压成型，冷却后制得热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材。经测试所制得的热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材在室温下的拉伸强度大于320MPa、弹性模量大于35GPa，达到了车门防撞构件的使用性能要求。
步骤四，通过模具热压制得树脂纤维复合材料车门防撞构件。将步骤三制得的热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材加热到软化之后放入到加热的车门防撞构件模具中进行快速热压成型，并在端部加工机械连接孔，形成本发明所述树脂纤维复合材料车门防撞构件。
最后给出本发明所述树脂纤维复合材料车门防撞构件在车门内板上的安装连接方法：首先对所制得的树脂纤维复合材料车门防撞构件的与车内门板紧贴的表面进行打磨清洗，当构件采用M形横面时如附图2所示的对构件的胶粘区4用1200目的水砂纸打磨，之后用无水乙醇将打磨处清洗干净；然后进行涂胶操作，待打磨清洗表面干燥后涂上胶黏剂，控制胶粘层厚度在1-2mm；最后通过胶黏层将树脂纤维复合材料车门防撞构件粘接在车门内板1上，可按照附图1所示的沿车门内板1的对角方向粘接车门防撞构件，并将车门防撞构件1的端部借助螺栓或铆钉机械连接于车门内板1上，具体的通过螺栓或铆钉穿过车门防撞构件端部的连接孔后螺接或铆接与车门内板，完成整个树脂纤维复合材料车门防撞构件在车门内板上的安装连接。实际中可根据设计使用要求的不同，适当改变树脂纤维复合材料车门防撞构件在车门内板上的连接位置，以不同的载荷传递路径来传递载荷的大小。
下面给出制备本发明所述树脂纤维复合材料车门防撞构件的优选实施例。
实施例1
本实施例以聚苯硫醚（PPS）作为热塑性树脂、以单向织物作为碳纤维织物制备树脂纤维复合材料车门防撞构件，包括以下步骤：
（1）、将PPS树脂与单向织物共同经理纱装置处理，保持其取向一致，其中PPS树脂为连续纤维状树脂，然后采用熔融浸渍法制备单向预浸片材，具体的将PPS树脂与单向织物共同通过加热辊（加热辊温度保持在320℃），使得PPS树脂受热变为熔融状态并浸渍于单向织物上，之后在生产线上保持风冷，得到PPS/单向织物单向预浸片材，并采用切割设备将PPS/单向织物单向预浸片材剪切成合适的尺寸要求。在通过熔融浸渍法制备单向预浸片材时控制单向织物在片材中的体积比为53%。
（2）、将得到的单向预浸片材按照[0/90/+45/-45]2s的铺层方案铺放在双钢带压机的钢带间，并使第一层单向预浸片材的0°角取向方向选择为沿着整个树脂纤维复合材料车门防撞构件的纵向延伸方向，双钢带压机保持加热，之后使得片材组通过加热的压辊，其中双钢带压机的运行速度为0.5m/min，加热压辊的加热温度保持在320℃，之后片材再经过冷却装置加压，最后制备得到PPS/单向织物复合材料层合板材。测试结果显示，23℃下，复合材料层合板材的拉伸强度为323MPa，弹性模量为37.1GPa，120℃下，复合材料层合压板的拉伸强度为316MPa，弹性模量为36.7GPa，满足车门防撞构件使用要求。
（3）、将制得的PPS/单向织物复合材料层合板材加热到软化之后放入到加热的车门防撞构件模具中进行快速热压成型，并在端部加工机械连接孔，形成PPS/单向织物复合材料车门防撞构件，其中所述的车门防撞构件模具中的模具型芯采用H13模具钢，脱模顶杆采用SKD61工具钢，导柱采用高合金钢Cr12，所述车门防撞构件整体具有一字型长条结构，且横截面为M型。
最后制得的PPS/单向织物复合材料车门防撞构件中胶粘区4采用1200目水砂纸打磨，之后用无水乙醇将打磨处清洗干净，干燥后涂上汉高的Hysol EA9394胶黏剂，并粘接在车门内板1上，其中粘接层的厚度控制在1-2mm，车门防撞构件2倾斜布置在车门内板1上，且端部与车门内板1之间采用螺栓连接。成功的实现PPS树脂与单向织物复合材料车门防撞构件在车门内板的安装应用。
与现有技术相比，本发明通过有限元分析进行实际验证确定了复合材料层合板材内的最佳铺层结构，然后按所述铺层结构热压形成热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材，最后通过模具热压成型制备得到所述树脂纤维复合材料车门防撞构件，并对构件进行后处理，同时采用粘接和机械连接的混合连接方式将树脂纤维复合材料车门防撞构件紧固连接到车门内板上，通过对树脂纤维复合材料车门防撞构件从设计到优化再到制备，很好地满足了树脂纤维复合材料在车门防撞构件应用中的高材料强度及延伸率、与车门内板的高连接强度以及防撞构件自身的耐高温性能要求，首次实现了树脂纤维复合材料取代金属在汽车车门防撞构件上的应用，在不牺牲汽车安全性能的前提下，大大降低了汽车重量，同时提高了汽车的NVH性能，具有广阔的市场推广使用前景。
以上仅是对本发明的优选实施方式进行了描述，并不将本发明的技术方案限制于此，本领域技术人员在本发明的主要技术构思的基础上所作的任何公知变形都属于本发明所要保护的技术范畴，本发明具体的保护范围以权利要求书的记载为准。
Claims (10)
1.一种树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，制备热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材，将热塑性树脂和碳纤维织物通过熔融浸渍法、粉末浸渍法或混合编织法制得单向预浸片材，并保证碳纤维织物在单向预浸片材中的体积比为50-60%，且所制得的热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材具有固定取向方向；
步骤二，制备热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材，将步骤一中制得的热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材按照铺层方案[0/90/+45/-45]2s铺叠在一起，并将第一层单向预浸片材的取向方向选择为沿着整个树脂纤维复合材料车门防撞构件的对称轴线方向，然后在315℃-325℃的温度条件下热压成型，冷却后制得热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材；
步骤三，制备树脂纤维复合材料车门防撞构件，将步骤二制得的热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材加热软化后放入加热的车门防撞构件模具中，通过快速热压成型制得树脂纤维复合材料车门防撞构件。
2.根据权利要求1所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其特征在于，其中步骤一具体包括：
（1）、将热塑性树脂和碳纤维织物共同经理纱装置处理，保持取向一致；
（2）、采用熔融浸渍法制备单向预浸片材，将热塑性树脂和碳纤维织物共同通过加热温度保持在310-330℃的加热辊，使热塑性树脂受热变为熔融状态并浸渍于碳纤维织物之上，冷却后制得热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材，且保证碳纤维织物的厚度占单向预浸片材总厚度的50-60%；
（3）、采用切割设备将热塑性树脂-碳纤维织物单向预浸片材切割成合适尺寸。
3.根据权利要求2所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其特征在于，其中所述加热辊的加热温度保持在320℃，所述碳纤维织物的厚度占单向预浸片材总厚度的53%。
4.根据权利要求1所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其特征在于，其中步骤二中所述的铺层方案[0/90/+45/-45]2s具体展开为[0/90/+45/-45/0/90/+45/-45/-45/+45/90/0/-45/+45/90/0]，各层单向预浸片材的具体铺叠过程为：将第一层单向预浸片材的取向方向定为0°角方向，第二层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第三层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第四层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第五层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°，第六层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第七层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第八层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第九层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第十层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第十一层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第十二层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°，第十三层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成-45°，第十四层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成+45°，第十五层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成90°，第十六层单向预浸片材的取向方向相对于第一层单向预浸片材的取向方向成0°。
5.根据权利要求1所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其特征在于，其中步骤二中，通过双钢带压机对铺叠的单向预浸片材组进行热压成型；所制得的热塑性树脂-碳纤维织物复合材料层合板材在室温下的拉伸强度大于320MPa、弹性模量大于35GPa。
6.根据权利要求1所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其特征在于，其中步骤三中所述车门防撞构件模具中的模具型芯采用H13模具钢，脱模顶杆采用SKD61工具钢，导柱采用高合金钢Cr12。
7.根据权利要求1-6任一项所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其特征在于，还包括步骤四，对步骤三制得树脂纤维复合材料车门防撞构件进行后处理，包括在树脂纤维复合材料车门防撞构件端部加工机械连接孔，并对树脂纤维复合材料车门防撞构件接触车门内板的表面进行打磨清洗。
8.根据权利要求1-7任一项所述的树脂纤维复合材料车门防撞构件的制备方法，其特征在于，其中所述的热塑性树脂选自聚苯硫醚、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；所述的碳纤维织物选自平纹织物、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；所制得的树脂纤维复合材料车门防撞构件整体具有长条形或“Y”型结构，横截面为“D”型或“M”型结构。
9.根据权利要求1-8任一项所述制备方法制得的树脂纤维复合材料车门防撞构件在车门内板上的连接方法，其特征在于，包括以下步骤：
步骤一，对树脂纤维复合材料车门防撞构件与车门内板接触的表面进行打磨清洗，并在树脂纤维复合材料车门防撞构件的两端加工与车门内板机械连接的连接孔；
步骤二，待所述树脂纤维复合材料车门防撞构件的打磨清洗表面干燥后，在打磨清洗表面上进行涂胶，并控制涂胶层厚度在1-2mm，然后通过涂胶层将树脂纤维复合材料车门防撞构件粘接在车门内板上；
步骤三，借助螺栓或铆钉穿过树脂纤维复合材料车门防撞构件两端的连接孔而将车门防撞构件的端部机械连接于车门内板，完成树脂纤维复合材料车门防撞构件在车门内板上的安装连接。
10.根据权利要求9所述的连接方法，其特征在于，所述树脂纤维复合材料车门防撞构件倾斜连接于车门内板的对角方向，所述树脂纤维复合材料车门防撞构件的一端与车门内板车门开启侧的远角端相连，另一端与车门内板的旋转侧棱相连。
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Legal Events
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| PB01 | Publication | ||
| C10 | Entry into substantive examination | ||
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| C14 | Grant of patent or utility model | ||
| GR01 | Patent grant |