CN104589666A - 一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法 - Google Patents

一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，首先制备热塑性复合材料：熔融，将PPS或PA6充分熔融；浸润，使熔融的PPS或PA6对CFF充分浸润；降温，对浸润了PPS或PA6的CFF进行降温；加压，降至一定温度后，再加压，并在最高压力值时，保压一定时间。其次冲压成型为汽车大型覆盖件：将以上制得的材料加热，迅速放入结构件模具中并进行冲压，达到最大压力后保压。本发明制得产品的抗拉强度达到300-1000MPa，且比重小(密度仅为1.4-1.6g/cm3)，韧性高(冲击强度达到50-100kJ/m2左右)，成型时间短，产品作废后可以回收。

Description

一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法
技术领域
本发明涉及汽车结构件制备技术领域，特别是涉及一种制备纺织结构碳纤维增强热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法。
背景技术
随着能源紧缺、环境污染问题的日益突出，全世界的汽车制造厂正面临降低排放量和节约能源的压力。车辆减重10％，油耗降低6％～8％。汽车车身轻量化是降低汽车油耗的最有效方法，也是实现“节能减排”国家战略的重要措施。目前，国内外汽车零部件制造商纷纷研发先进的材料，以减轻汽车重量降低废气排放和提高燃油效率，力求在技术上超越竞争对手，提高产品竞争力。
纤维增强复合材料是国内外汽车企业实现整车轻量化的有效途径之一。碳纤维增强复合材料的比重不到钢的1/4，具有高比强度、高模量、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、设计性好和可大面积整体成型的特点，其作为替代金属材料是提高汽车性能、实现汽车轻量化的最有效途径之一。选用碳纤维复合材料制作结构件、覆盖件，可减轻质量达30％左右。
传统的汽车大型覆盖件(如前盖、后盖、车门、顶棚等)通常由钢材料制备而成。钢材料虽然力学性能好(抗拉强度370-1030MPa)，但比重大(密度为7.8-8.7g/cm3)，导致汽车能耗大。目前，现有的汽车大型覆盖件的轻量化制备技术是用纤维增强热固性复合材料(玻璃钢或碳纤维增强环氧树脂)来代替钢材料。 这类热固性复合材料密度约为1.45-2.0g/cm3，抗拉强度400-1500MPa，可以有效实现减轻重量和降低能耗。然后，热固性复合材料有三大弱点：第一，不可回收，废旧品将造成大量环境污染；第二，固化成型时间长(通常为1小时至数小时)；第三，韧性差，冲击强度仅为20-45kJ/m2。用热塑性复合材料来制备大型覆盖件可以解决以上三个问题。目前，有力学性能达到前述汽车大型覆盖件要求的热塑性复合材料，但这种热塑性复合材料制造成本很高，不能普及推广使用。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的缺点采用对熔融的PPS/CFF或PA6/CFF降温至最高结晶成核温度以下，通过加载的控制方法改变PPS或PA6基体的结晶形貌，从而大幅提高PPS或PA6基体的冲击韧性和拉伸强度；同时通过CFF表面处理改性，提高CFF对PPS/PA6的浸润性和界面结合力，进而提高PPS/CFF或PA6/CFF复合材料力学性能。用这种改进方法制得的PPS/CFF或PA6/CFF热塑性复合材料制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件材料抗拉强度达到300-1000MPa，符合汽车大型覆盖件的力学性能需求，且比重小(密度仅为1.4-1.6g/cm3)、韧性高(冲击强度达到50-100kJ/m2左右)、可以回收、成型时间短。并且生产制造容易，成本低。
本发明所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现：
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，包括以下步骤：
(1)制备热塑性复合材料
①熔融：将CFF与PPS薄膜或PPS无纺布交替叠层，升温至320-340℃，使PPS全部熔融；或者将CFF与PA6薄膜材料交替叠层，升温至230-260℃，使PA6充分熔融；
②浸润：待PPS全部熔融后对PPS熔体和CFF加压至0.5-2.1MPa，使PPS熔体对CFF充分浸润；或者待PA6充分熔融后对PA6熔体和CFF加压至1.5-3MPa，使PA6熔体对CFF充分浸润； 
③降温：以40-100℃/min的降温速率对浸润了PPS或PA6的CFF进行降温，对浸润了PPS的CFF降温至240℃-260℃，对浸润了PA6的CFF降温至190℃-200℃；
这里以40-100℃/min的速率快速降温的目的是使PPS或PA6在这一特定温度点进行等温结晶，如此晶核数量和结晶速率均可控制，且分散性较小；在240-260℃或190℃-200℃这一特定温度点的目的是能够形成一定数量的晶核，从而具有合适的结晶速率；同时使后面施加压力时，分子链比较容易运动。结晶速率太快会降低材料拉伸强度，太慢会增加制造成本；分子链若不容易运动，会造成材料内部缺陷。与纯PPS相比，最高温度提升了10摄氏度，因为碳纤维存在会诱导结晶，使PPS在较高的温度也能成核，并且在更高的温度加压可以使PPS基体与碳纤维二次浸润，降低孔隙率。
④加压：对浸润了PPS的CFF在240℃-260℃时，加压至3-7MPa，并在最大压力值时，保压5-10min；或者对浸润了PA6的CFF在190℃-200℃时，加压至2-6MPa，并在最大压力值保压5-10min；
⑤冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温，制得所需材料。
(2)冲压成型为汽车大型覆盖件
将所述步骤(1)所得的PPS/CFF热塑性复合材料加热至270-280℃或者将步骤(1)所得的PA6/CFF热塑性复合材料加热至210-220℃，放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，放入PPS/CFF热塑性复合材料的模具温度为230-250℃，放入PA6/CFF材料的模具温度为170-190℃，在15-30s内将模具内压力都加至1-8MPa，达到最大压力后都保压1-4min。
加热至270-280℃(PPS)或210-220℃(PA6)的目的是使材料软化，进而可以在模具型腔中变形。
模具温度为230-250℃(PPS)或170-190℃(PA6)的目的是：一方面让复合材料的温度足以变形，同时又不发生熔融；另一方面让材料保持之前形成的特殊结晶结构。如果温度过高，会出现气泡，也会破坏特殊结晶结构；如果温度过低，会出现碳纤维织物层间破坏，导致材料破损。
最大压力为1-8MPa是为了让材料能够变形同时又不发生层间破坏等损伤。
达到最大压力的时间为15-30s，是为了让材料尽量不被损伤，留有足够的时间让层间的高分子松弛，同时不会因为速度过慢更增加太多生产成本。
达到最大压力后保压1-4min是为了让材料能保持型腔内的形状，增加贴膜率，同时不会因为速度过慢更增加太多生产成本。
作为优选的技术方案：
本发明中，所述步骤①中将CFF叠层前先进行表面处理，
CFF与PPS叠层的CFF表面处理的步骤为：
(1)将表面改性剂KH-570、SKE-1或SKE-3与溶剂丙酮按质量百分比1％-10％充分混合；
(2)将CFF在N2气氛、350-500℃下，经3-5小时进行去浆活化处理；
(3)将经步骤(2)处理的CFF在20-80℃下，至于步骤(1)配置的溶液中，浸泡1-8小时，然后置于70-100℃烘箱中进行干燥处理6-10小时，得到表面处理的CFF；
CFF与PA6叠层的CFF表面处理的步骤为：
(1)将CFF在N2气氛、350-500℃下，经3-5小时进行去浆活化处理；
(2)将经步骤(1)处理的CFF放入质量分数为0.5％-3％的尼龙6/甲酸溶液中，浸泡12-24h，然后用甲酸清洗3-5遍；
(3)取出，晾干，再放入30-70℃烘箱中进行烘干,得到表面处理的CFF。
本发明中，所述步骤①中CFF与PPS薄膜或PPS无纺布交替叠层共为3～51层，上、下表层为PPS薄膜或PPS无纺布；或CFF与PA6薄膜或PA6无纺布交替叠层共为3～51层，上、下表层为PA6薄膜或PA6无纺布。
本发明中，所述步骤①中熔融前将CFF与PPS薄膜或PPS无纺布交替叠层放置于模具中；或将CFF与PA6薄膜或PA6无纺布交替叠层放置于模具中。
本发明中，所述步骤⑤中自然冷却至室温后进行脱模步骤，即制得PPS/CFF热塑性复合材料或PA6/CFF热塑性复合材料。
本发明中，所述PA6的重均分子量为15000～30000；所述PPS的重均分子量为30000～120000。
本发明中，经过步骤⑤得到的PA6/CFF热塑性复合材料冲击强度达到50-110kJ/m2，拉伸强度达到300-600MPa；同时孔隙率小于2％；得到的PPS/CFF热塑性复合材料孔隙率小于2％，冲击强度可达50-65kJ/m2，拉伸强度可达760-1000MPa。
由于采用了如上技术方案，本发明具有如下有益效果：
通过本发明的一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法制备的汽车大型覆盖件，其抗拉强度达到300-1000MPa，符合汽车大型覆盖件的力学性能需求，且比重小(密度仅为1.4-1.6g/cm3)、韧性高(冲击强度达到50-100kJ/m2左右)、可以回收、成型时间短。生产制造容易，生产成本低。
具体实施方式
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例1
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，首先将CFF与PPS薄膜叠层前先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将表面改性剂KH-570与溶剂丙酮按质量百分比1％充分混合； 
(2)将CFF在N2气、350℃下，经3小时进行去浆活化处理；
(3)将经步骤(2)处理的CFF在20℃下，置于步骤(1)配置的溶液中， 浸泡1小时，然后置于70℃烘箱中进行干燥处理6小时，得到经表面处理的CFF。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为30000的PPS薄膜交替叠层3层，上、下表层为PPS薄膜，升温至320℃，使PPS薄膜全部熔融；
(2)浸润：待PPS薄膜全部熔融后对PPS熔体和CFF加载至0.5MPa，使PPS熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温：以40℃/min的降温速率对浸润了PPS的CFF进行降温，降温至240℃；
(4)加载：在240℃时，加载至3MPa，并在最大压力值时，保载5min；
(5)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温，即制得低孔隙率PPS/CFF热塑性复合材料，其孔隙率为1.9％，冲击强度为50.7kJ/m2，拉伸强度为762.3MPa。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PPS/CFF热塑性复合材料加热至270℃，放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，使模具温度为230℃，在15s内将模具内压力都加至1MPa，达到最大压力后都保压1min。
实施例2
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，首先将CFF与PPS无纺布叠层前先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将表面改性剂KH-570与溶剂丙酮按质量百分比10％充分混合； 
(2)将CFF在N2气、500℃下，经5小时进行去浆活化处理；
(3)将经步骤(2)处理的CFF在80℃下，置于步骤(1)配置的溶液中，浸泡8小时，然后置于100℃烘箱中进行干燥处理10小时，得到经表面处理的CFF。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将重均分子量为120000的PPS无纺布交替叠层51层置于模具中，使上、下表层为PPS无纺布，升温至340℃，使PPS无纺布全部熔融；
(2)浸润：待PPS无纺布全部熔融后对PPS熔体和CFF加载至2.1MPa，使PPS熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温：以100℃/min的降温速率对浸润了PPS的CFF进行降温，降温至260℃；
(4)加载：在260℃时，加载至7MPa，并在最大压力值时，保载10min；
(5)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温，即制得低孔隙率PPS/CFF热塑性复合材料，其孔隙率为1.3，冲击强度为60.1kJ/m2，拉伸强度为937.5MPa。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PPS/CFF热塑性复合材料加热至280℃放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为250℃，在15-30s内将模具内压力都加至8MPa，达到最大压力后都保压4min。
实施例3
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，首先将CFF与PPS无纺 布叠层前先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将表面改性剂SKE-1与溶剂丙酮按质量百分比1％充分混合； 
(2)将CFF在N2气、400℃下，经5小时进行去浆活化处理；
(3)将经步骤(2)处理的CFF在50℃下，置于步骤(1)配置的溶液中，浸泡8小时，然后置于100℃烘箱中进行干燥处理10小时，得到经表面处理的CFF。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为30000的PPS无纺布交替叠层共为43层，使上、下表层为PPS无纺布，升温至340℃，使PPS无纺布全部熔融；
(2)浸润：待PPS无纺布全部熔融后对PPS熔体和CFF加载至2.1MPa，使PPS熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温：以80℃/min的降温速率对浸润了PPS的CFF进行降温，降温至260℃；
(4)加载：在260℃时，加载至7MPa，并在最大压力值时，保载10min；
(5)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温，即制得低孔隙率PPS/CFF热塑性复合材料，其孔隙率为1.9，冲击强度为52.2kJ/m2，拉伸强度为780.7MPa。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PPS/CFF热塑性复合材料加热至270℃放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为250℃，在20s内将模具内压力都加至2MPa，达到最大压力后都保压2min。
实施例4
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，首先将CFF与PPS薄膜叠层前先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将表面改性剂SKE-3与溶剂丙酮按质量百分比2％充分混合； 
(2)将CFF在N2气、350℃下，经3小时进行去浆活化处理；
(3)将经步骤(2)处理的CFF在80℃下，置于步骤(1)配置的溶液中，浸泡5小时，然后置于80℃烘箱中进行干燥处理6小时，得到经表面处理的CFF。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为60000的PPS无纺布交替叠层共为11层，使上、下表层为PPS薄膜，升温至320℃，使PPS薄膜全部熔融；
(2)浸润：待PPS薄膜全部熔融后对PPS熔体和CFF加载至2MPa，使PPS熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温：以60℃/min的降温速率对浸润了PPS的CFF进行降温，降温至250℃；
(4)加载：在250℃时，加载至5MPa，并在最大压力值时，保载5min；
(5)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温，即制得低孔隙率PPS/CFF热塑性复合材料，其孔隙率为1.6，冲击强度为58.7kJ/m2，拉伸强度为854.6MPa。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PPS/CFF热塑性复合材料加热至275℃放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为230℃，在18s内将模具内压力都加至5MPa，达到最大压力后都保压2min。
实施例5
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，首先将CFF与PPS无纺布叠层前先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将表面改性剂SKE-1与溶剂丙酮按质量百分比8％充分混合； 
(2)将CFF在N2气、400℃下，经3小时进行去浆活化处理；
(3)将经步骤(2)处理的CFF在60℃下，置于步骤(1)配置的溶液中，浸泡7小时，然后置于70℃烘箱中进行干燥处理6小时，得到经表面处理的CFF。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为100000的PPS无纺布交替叠层共为21层，使上、下表层为PPS无纺布，升温至330℃，使PPS无纺布全部熔融；
(2)浸润：待PPS无纺布全部熔融后对PPS熔体和CFF加载至1.5MPa，使PPS熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温：以80℃/min的降温速率对浸润了PPS的CFF进行降温，降温至247℃；
(4)加载：在245℃时，加载至6MPa，并在最大压力值时，保载8min；
(5)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温，即制得低孔隙率PPS/CFF热塑性复合材料，其孔隙率为1.2，冲击强度为63.2kJ/m2，拉伸强度为992.4MPa。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PPS/CFF热塑性复合材料加热至275℃放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为 245℃，在15s内将模具内压力都加至8MPa，达到最大压力后都保压4min。
实施例6
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，首先将CFF与PPS薄膜叠层前先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将表面改性剂KH-570与溶剂丙酮按质量百分比1％充分混合； 
(2)将CFF在N2气、350℃下，经3小时进行去浆活化处理；
(3)将经步骤(2)处理的CFF在80℃下，置于步骤(1)配置的溶液中，浸泡5小时，然后置于50℃烘箱中进行干燥处理7小时，得到经表面处理的CFF。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为30000的PPS薄膜交替叠层共为3层置于模具中，使上、下表层为PPS薄膜，升温至320℃，使PPS薄膜全部熔融；
(2)浸润：待PPS薄膜全部熔融后对PPS熔体和CFF加载至0.5MPa，使PPS熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温：以40℃/min的降温速率对浸润了PPS的CFF进行降温，降温至240℃；
(4)加载：在240℃时，加载至3MPa，并在最大压力值时，保载5min；
(5)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温后进行脱模步骤，即制得低孔隙率PPS/CFF热塑性复合材料，其孔隙率为1.9，冲击强度为51.2kJ/m2，拉伸强度为764.1MPa。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PPS/CFF热塑性复合材料加热至270℃或放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为240℃，在25s内将模具内压力都加至6MPa，达到最大压力后都保压3min。
实施例7
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，首先将CFF与PPS无纺布叠层前先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将表面改性剂SKE-1与溶剂丙酮按质量百分比10％充分混合； 
(2)将CFF在N2气、400℃下，经4小时进行去浆活化处理；
(3)将经步骤(2)处理的CFF在60℃下，置于步骤(1)配置的溶液中，浸泡8小时，然后置于70℃烘箱中进行干燥处理6小时，得到经表面处理的CFF。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为30000的PPS无纺布交替叠层共为49层置于模具中，使上、下表层为PPS无纺布，升温至320℃，使PPS无纺布全部熔融；
(2)浸润：待PPS无纺布全部熔融后对PPS熔体和CFF加载至2.1MPa，使PPS熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温：以90℃/min的降温速率对浸润了PPS的CFF进行降温，降温至250℃；
(4)加载：在250℃时，加载至6MPa，并在最大压力值时，保载9min；
(5)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温后进行脱模步骤，即制得 低孔隙率PPS/CFF热塑性复合材料，其孔隙率为1.8，冲击强度为54.1kJ/m2，拉伸强度为786/7MPa。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PPS/CFF热塑性复合材料加热至280℃放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为230℃，在25s内将模具内压力都加至5MPa，达到最大压力后都保压3min。
实施例8
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，首先将CFF与PPS薄膜叠层前先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将表面改性剂SKE-3与溶剂丙酮按质量百分比5％充分混合； 
(2)将CFF在N2气、390℃下，经5小时进行去浆活化处理；
(3)将经步骤(2)处理的CFF在60℃下，置于步骤(1)配置的溶液中，浸泡1小时，然后置于90℃烘箱中进行干燥处理7小时，得到经表面处理的CFF。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为110000的PPS薄膜交替叠层共为31层置于模具中，使上、下表层为PPS薄膜，升温至320℃，使PPS薄膜全部熔融；
(2)浸润：待PPS薄膜全部熔融后对PPS熔体和CFF加载至1MPa，使PPS熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温：以60℃/min的降温速率对浸润了PPS的CFF进行降温，降温至260℃；
(4)加载：在260℃时，加载至6MPa，并在最大压力值时，保载8min；
(5)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温后进行脱模步骤，即制得低孔隙率PPS/CFF热塑性复合材料，其孔隙率为1.3，冲击强度为64.5kJ/m2，拉伸强度为952.8MPa。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PPS/CFF热塑性复合材料加热至276℃放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为230℃，在15s内将模具内压力都加至8MPa，达到最大压力后都保压2min。
实施例9
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，首先将CFF与PPS无纺布叠层前先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将表面改性剂SKE-3与溶剂丙酮按质量百分比6％充分混合； 
(2)将CFF在N2气、350℃下，经3小时进行去浆活化处理；
(3)将经步骤(2)处理的CFF在20℃下，置于步骤(1)配置的溶液中，浸泡5小时，然后置于90℃烘箱中进行干燥处理6小时，得到经表面处理的CFF。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为120000的PPS无纺布交替叠层共为51层置于模具中，使上、下表层为PPS无纺布，升温至340℃，使PPS无纺布全部熔融；
(2)浸润：待PPS无纺布全部熔融后对PPS熔体和CFF加载至0.5MPa， 使PPS熔体对CFF充分浸润；
(3)降温：以40℃/min的降温速率对浸润了PPS的CFF进行降温，降温至240℃；
(4)加载：在240℃时，加载至3MPa，并在最大压力值时，保载5min；
(5)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温后进行脱模步骤，即制得低孔隙率PPS/CFF热塑性复合材料，其孔隙率为1.5，冲击强度为56.4kJ/m2，拉伸强度为889.2MPa。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PPS/CFF热塑性复合材料加热至280℃放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为235℃，在30s内将模具内压力都加至8MPa，达到最大压力后都保压1min。
以上实施例中，CFF可为五枚缎纹织物形式的东丽T300级碳纤维，丝束大小为3k，面密度280g/m2。
实施例10
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法的方法，首先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将CFF在N2气、350℃下，经3小时进行去浆活化处理；
(2)将经步骤(1)处理的CFF放入质量分数为0.5％的尼龙6/甲酸溶液中，浸泡12h，然后用甲酸清洗；
(3)取出，晾干，再放入30℃烘箱中进行烘干。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为15000的PA6薄膜交替叠层共为3层，使上、下表层为PA6薄膜，升温至230℃，使PA6薄膜充分熔融；
(2)浸润：待PA6薄膜充分熔融后对PA6熔体和CFF加载至1.5MPa，使PA6熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温及加载：以40℃/min的降温速率进行降温，降温至190℃；并加载至2MPa，并在最大压力值保载5min；
(4)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温，即得到PA6/CFF热塑性复合材料冲击强度达到53.7kJ/m2，拉伸强度达到336.2MPa；同时孔隙率为1.9％。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PA6/CFF热塑性复合材料加热至210℃，放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为170℃，在15s内将模具内压力都加至1MPa，达到最大压力后都保压1min。
实施例11
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法的方法，首先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将CFF在N2气、500℃下，经5小时进行去浆活化处理；
(2)将经步骤(1)处理的CFF放入质量分数为3％的尼龙6/甲酸溶液中，浸泡24h，然后用甲酸清洗；
(3)取出，晾干，再放入70℃烘箱中进行烘干。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为30000的PA6薄膜交替叠层共为51层，使上、下表层为PA6薄膜，升温至260℃，使PA6薄膜充分熔融；
(2)浸润：待PA6薄膜充分熔融后对PA6熔体和CFF加载至3MPa，使PA6熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温及加载：以100℃/min的降温速率进行降温，降温至200℃；并加载至6MPa，并在最大压力值保载10min；
(4)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温，即得到的PA6/CFF热塑性复合材料冲击强度达到93.2kJ/m2，拉伸强度达到482.0MPa；同时孔隙率为1.3％。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PA6/CFF热塑性复合材料加热至220℃，放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，放入PA6/CFF材料的模具温度为190℃，在30s内将模具内压力都加至8MPa，达到最大压力后都保压4min。
实施例12
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法的方法，首先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将CFF在N2气、400℃下，经5小时进行去浆活化处理；
(2)将经步骤(1)处理的CFF放入质量分数为1％的尼龙6/甲酸溶液中，浸泡24h，然后用甲酸清洗；
(3)取出，晾干，再放入30℃烘箱中进行烘干。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为20000的PA6无纺布交替叠层共为13层，使上、下表层为PA6无纺布，升温至250℃，使PA6无纺布充分熔融；
(2)浸润：待PA6无纺布充分熔融后对PA6熔体和CFF加载至2MPa，使PA6熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温及加载：以60℃/min的降温速率进行降温，降温至200℃；并加载至5MPa，并在最大压力值保载6min；
(4)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温，即得PA6/CFF热塑性复合材料冲击强度达到81.6kJ/m2，拉伸强度达到416.4MPa；同时孔隙率为1.6％。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PA6/CFF热塑性复合材料加热至220℃，放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为170℃，在15s内将模具内压力都加至8MPa，达到最大压力后都保压1min。
实施例13
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法的方法，首先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将CFF在N2气、400℃下，经4小时进行去浆活化处理；
(2)将经步骤(1)处理的CFF放入质量分数为3％的尼龙6/甲酸溶液中，浸泡20h，然后用甲酸清洗；
(3)取出，晾干，再放入50℃烘箱中进行烘干。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为25000的PA6无纺布交替叠层共为21层，使上、下表层为PA6无纺布，升温至250℃，PA6无纺布充分熔融；
(2)浸润：待PA6无纺布充分熔融后对PA6熔体和CFF加载至2MPa，使PA6熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温及加载：以80℃/min的降温速率进行降温，降温至200℃；并加载至6MPa，并在最大压力值保载5min；
(4)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温，即得PA6/CFF热塑性复合材料冲击强度达到97.9kJ/m2，拉伸强度达到541.3MPa；同时孔隙率为1.2％。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PA6/CFF热塑性复合材料加热至215℃，放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为175℃，在15s内将模具内压力都加至8MPa，达到最大压力后都保压2min。
实施例14
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法的方法，首先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将CFF在N2气、350℃下，经5小时进行去浆活化处理；
(2)将经步骤(1)处理的CFF放入质量分数为0.5％的尼龙6/甲酸溶液中，浸泡24h，然后用甲酸清洗；
(3)取出，晾干，再放入30℃烘箱中进行烘干。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为16000的PA6薄膜交替叠层共为11层置于模具中，使上、下表层为PA6薄膜，升温至230℃，使PA6薄膜充分熔融；
(2)浸润：待PA6薄膜充分熔融后对PA6熔体和CFF加载至1.5MPa，使PA6熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温及加载：以40℃/min的降温速率进行降温，降温至195℃；并加载至3MPa，并在最大压力值保载5min；
(4)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温后进行脱模步骤，即PA6/CFF热塑性复合材料冲击强度达到66.5kJ/m2，拉伸强度达到374.2MPa；同时孔隙率为1.9％。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PA6/CFF热塑性复合材料加热至215℃，放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为180℃，在20s内将模具内压力都加至5MPa，达到最大压力后都保压3min。
实施例15
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法的方法，首先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将CFF在N2气、500℃下，经5小时进行去浆活化处理；
(2)将经步骤(1)处理的CFF放入质量分数为2％的尼龙6/甲酸溶液中， 浸泡18h，然后用甲酸清洗；
(3)取出，晾干，再放入60℃烘箱中进行烘干。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为26000的PA6无纺布交替叠层共为19层置于模具中，使上、下表层为PA6无纺布，升温至260℃，使PA6无纺布充分熔融；
(2)浸润：待PA6无纺布充分熔融后对PA6熔体和CFF加载至3MPa，使PA6熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温及加载：以100℃/min的降温速率进行降温，降温至196℃；并加载至4.5MPa，并在最大压力值保载10min；
(4)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温后进行脱模步骤，即得PA6/CFF热塑性复合材料冲击强度达到98.3kJ/m2，拉伸强度达到576.8MPa；同时孔隙率为1.3％。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PA6/CFF热塑性复合材料加热至220℃，放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为185℃，在30s内将模具内压力都加至4MPa，达到最大压力后都保压3min。
实施例16
一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法的方法，首先对CFF进行表面处理，所述表面处理的步骤为：
(1)将CFF在N2气、400℃下，经4小时进行去浆活化处理；
(2)将经步骤(1)处理的CFF放入质量分数为2％的尼龙6/甲酸溶液中，浸泡20h，然后用甲酸清洗；
(3)取出，晾干，再放入60℃烘箱中进行烘干。
然后进行以下步骤：
(1)熔融：将CFF与重均分子量为30000的PA6薄膜交替叠层共为25层置于模具中，使上、下表层为PA6薄膜，升温至250℃，使PA6薄膜充分熔融；
(2)浸润：待PA6薄膜充分熔融后对PA6熔体和CFF加载至2.5MPa，使PA6熔体对CFF充分浸润； 
(3)降温及加载：以80℃/min的降温速率进行降温，降温至195℃；并加载至5MPa，并在最大压力值保载6min；
(4)冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温后进行脱模步骤，即PA6/CFF热塑性复合材料冲击强度达到104.8kJ/m2，拉伸强度达到502.7MPa；同时孔隙率小于1.5％。
再进行以下步骤：
将以上步骤所得的PA6/CFF热塑性复合材料加热至210℃，放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，模具温度为175℃，在25s内将模具内压力都加至3MPa，达到最大压力后都保压1min。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征和优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说 明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等同物界定。

Claims (7)

1.一种制备热塑性复合材料汽车大型覆盖件的方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)制备热塑性复合材料
①熔融：将CFF与PPS薄膜或PPS无纺布交替叠层，升温至320-340℃，使PPS全部熔融；或者将CFF与PA6薄膜材料交替叠层，升温至230-260℃，使PA6充分熔融；
②浸润：待PPS全部熔融后对PPS熔体和CFF加压至0.5-2.1MPa，使PPS熔体对CFF充分浸润；或者待PA6充分熔融后对PA6熔体和CFF加压至1.5-3MPa，使PA6熔体对CFF充分浸润；
③降温：以40-100℃/min的降温速率对浸润了PPS或PA6的CFF进行降温，对浸润了PPS的CFF降温至240℃-260℃，或对浸润了PA6的CFF降温至190℃-200℃；
④加压：对浸润了PPS的CFF在240℃-260℃时，加压至3-7MPa，并在最大压力值时，保压5-10min；或者对浸润了PA6的CFF在190℃-200℃时，加压至2-6MPa，并在最大压力值保压5-10min；
⑤冷却：释放压力至常压，且自然冷却至室温，制得所需材料。
(2)冲压成型为汽车大型覆盖件
将所述步骤(1)所得的PPS/CFF热塑性复合材料加热至270-280℃或者将步骤(1)所得的PA6/CFF热塑性复合材料加热至210-220℃，放入汽车前盖模具、汽车后盖模具、汽车车门模具和汽车顶棚模具中并进行冲压，放入PPS/CFF热塑性复合材料的模具温度为230-250℃，放入PA6/CFF材料的模具温度为170-190℃，在15-30s内将模具内压力都加至1-8MPa，达到最大压力后都保压1-4min。
2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤①中将CFF叠层前先进行表面处理，
CFF与PPS叠层的CFF表面处理的步骤为：
(1)将表面改性剂KH-570、SKE-1或SKE-3与溶剂丙酮按质量百分比1％-10％充分混合；
(2)将CFF在N2气氛、350-500℃下，经3-5小时进行去浆活化处理；
(3)将经步骤(2)处理的CFF在20-80℃下，至于步骤(1)配置的溶液中，浸泡1-8小时，然后置于70-100℃烘箱中进行干燥处理6-10小时，得到表面处理的CFF；
CFF与PA6叠层的CFF表面处理的步骤为：
(1)将CFF在N2气氛、350-500℃下，经3-5小时进行去浆活化处理；
(2)将经步骤(1)处理的CFF放入质量分数为0.5％-3％的尼龙6/甲酸溶液中，浸泡12-24h，然后用甲酸清洗3-5遍；
(3)取出，晾干，再放入30-70℃烘箱中进行烘干，得到表面处理的CFF。
3.如权利要求1或2所述的方法，其特征在于：所述步骤①中CFF与PPS薄膜或PPS无纺布交替叠层共为3～51层，上、下表层为PPS薄膜或PPS无纺布；或CFF与PA6薄膜或PA6无纺布交替叠层共为3～51层，上、下表层为PA6薄膜或PA6无纺布。
4.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤①中熔融前将CFF与PPS薄膜或PPS无纺布交替叠层放置于模具中；或将CFF与PA6薄膜或PA6无纺布交替叠层放置于模具中。
5.如权利要求4所述的方法，其特征在于：所述步骤⑤中自然冷却至室温后进行脱模步骤，即制得PPS/CFF热塑性复合材料或PA6/CFF热塑性复合材料。
6.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述PA6的重均分子量为15000～30000；所述PPS的重均分子量为30000～120000。
7.如权利要求1所述的方法，其特征在于：经过步骤⑤得到的PA6/CFF热塑性复合材料冲击强度达到50-110kJ/m2，拉伸强度达到300-600MPa；同时孔隙率小于2％；得到的PPS/CFF热塑性复合材料孔隙率小于2％，冲击强度可达50-65kJ/m2，拉伸强度可达760-1000MPa。
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