CN107434914A - 新型纤维增强复合材料及采用该材料制作的限位侧挡板 - Google Patents

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郑梯和
邹好号
王全兵
杨海洋
刘爱学
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Abstract

本发明公开了一种新型纤维增强复合材料及采用该材料制作的限位侧挡板。所述新型纤维增强复合材料组分为：增强纤维10％～70％，基体树脂30％～90％，耐磨改性剂0.1％～10％，色浆0.05％～2％，加工助剂0.05％～1％。该新型纤维增强复合材料的拉伸强度大于110MPa，弯曲强度大于180MPa,弯曲模量大于12000MPa，与45#钢对磨，耐磨系数为0.08～0.1，其具有强度高，耐磨性高的特点。采用该材料制作的限位侧挡板在保障高强度和高弯曲模量的同时，可以大幅降低对板簧和车桥的磨损，有效提高产品的使用寿命，满足长期工作在恶劣工况下的车辆的需求。

Description

新型纤维增强复合材料及采用该材料制作的限位侧挡板
技术领域
本发明涉及复合材料技术领域，特别是指一种新型纤维增强复合材料及采用该材料制作的限位侧挡板。
背景技术
复合材料，是指利用复合技术将多种化学、力学性能不同的材料结合而形成的材料，其出现极大地改善了单一材料的热膨胀性、强度、断裂韧性、冲击韧性、耐磨损性、电性能、磁性能等诸多性能，因而被广泛应用于石油、化工、船舶、冶金、矿山、机械制造、电力、水利、交通、环保、压力容器制造、食品、酿造、制药等领域。纤维增强复合材料和耐磨材料是目前使用十分广泛的材料，但往往增强型复合材料没有耐磨功能，而耐磨材料强度不足，无法满足工况恶劣的使用环境。
限位侧挡板是安装于车辆的板簧和车桥之间的装置，用于减少车桥和板簧的直接接触，防止板簧和车桥间出现剧烈而持续的刮擦和磨损，起到增加板簧和车桥使用年限的作用。工作在恶劣工况下的工程车辆和军事车辆长期在起伏路面行驶，车辆运行颠簸，导致车辆经常受到高达40g以上的上下加速冲击；且长期极速转弯，转弯半径小于6m；一些工程车辆往往还有超载的情况发生，这就对限位侧挡板提出了更高的要求。
在现有技术中，限位侧挡板主要是铸铁或铸钢产品，虽然能有效减少板簧和车桥之间的直接接触和碰撞，但在工作过程中仍会与板簧和车桥发生碰撞与摩擦，且该种碰撞和摩擦实质上仍然是金属与金属之间的摩擦，而金属之间的对磨系数高达0.25到0.3，因此现有限位侧挡板并没有有效降低刮擦和磨损带来的对板簧、车桥和限位侧挡板之间的损害，一般工程车辆在运行5000公里后，必须更换限位侧挡板。
现有技术中，也有采用铸型尼龙制作的限位侧挡板，但由于该材料的强度和弯曲模量较低，无法满足长期工作在恶劣工况下的工程车和军事车辆的要求，很快就会变形失效。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提出一种新型纤维增强复合材料及采用该材料制作的限位侧挡板。由于该种材料强度高，耐磨性高，故采用该材料制作的限位侧挡板在保障高强度和高弯曲模量的同时，可以大幅降低对板簧和车桥的磨损，有效提高产品的使用寿命，满足长期工作在恶劣工况下的车辆的需求。
本发明提供一种新型纤维增强复合材料，主要指短、长、连续纤维增强复合材料。所述新型纤维增强复合材料包含：增强纤维10％～70％，基体树脂30％～90％，耐磨改性剂0.1％～10％，色浆0.05％～2％，加工助剂0.05％～1％。
具体地，所述增强纤维主要包括碳纤维、玻璃纤维、玄武纤维、芳纶纤维、金属纤维、聚乙烯纤维、岩维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维和植物纤维中的一种或多种。
具体地，所述新型纤维增强复合材料基体树脂为尼龙、不饱和树脂、环氧树脂、乙烯基树脂中的一种或多种。
具体地，所述新型纤维增强复合材料中耐磨改性剂主要为石墨、二硫化钼、PTFE(聚四氟乙烯)、HDPE(高密度聚乙烯)中的一种或几种。
具体地，所述新型纤维增强复合材料物理机械性能为：拉伸强度大于110MPa，弯曲强度大于180MPa，弯曲模量大于12000MPa，与45#钢对磨，其耐磨系数为0.08～0.1。
本发明还提供一种采用上述新型纤维增强复合材料制作的限位侧挡板，其制作方式为：对所述新型纤维增强复合材料进行拉挤成型或模压成型，得到一定断面的复合材料型材毛坯，对上述型材毛坯进行机械加工，制作出限位侧挡板。
具体地，所述限位侧挡板以大扭矩方式安装在车辆的板簧和车桥之间。
所述新型纤维增强复合材料在保证具有良好的强度和弯曲模量特性的情况下，具有优异的耐磨性能。采用所述新型纤维增强复合材料制成的限位侧挡板能够有效降低车辆板簧和车桥的碰撞与摩擦，起到延长产品使用寿命的作用。采用所述新型纤维增强复合材料制成的限位侧挡板可在车辆运行达20000公里以上才需更换，较普通金属限位侧挡板的使用寿命提高了3倍。
附图说明
图1为采用本发明的新型纤维增强复合材料制作的限位侧挡板的立体图。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚明白，以下结合具体实施例，并参照附图，对本发明进一步详细说明。
首先，本发明提供一种新型纤维增强复合材料，主要指短、长、连续纤维增强复合材料，该新型纤维增强复合材料包含增强纤维10％～70％，基体树脂30％～90％，耐磨改性剂0.1％～10％，色浆0.05％～2％，加工助剂0.05％～1％；所述新型纤维增强复合材料物理机械性能为：拉伸强度大于110MPa，弯曲强度大于180MPa，弯曲模量大于12000MPa，与45#钢对磨，耐磨系数为0.08～0.1。
该新型纤维增强复合材料的生产制造工艺主要有拉挤成型和模压成型两种，下面以拉挤成型工艺为例进行说明：
首先，将基体树脂以及固化剂，色浆，耐磨改性剂、加工助剂等混合，加热融化，并置于特定的模具中。所述模具自带加热系统，又分为浸渍段、固化段和定型段，并且在上述模具定型段后方有动力系统，可以牵引产品向前运行。
其次，增强纤维通过放纱架，倒纱辊，进入盛有树脂的上述特定的模具中，通过浸渍、固化和定型，得到有一定截面积的该新型纤维增强复合材料毛坯。
下面对本发明涉及的新型纤维增强复合材料进行具体说明。
实施例一：短玻璃纤维增强尼龙(即，本发明提供的新型纤维增强复合材料为短玻璃纤维增强尼龙)
本实施例中的短玻璃纤维增强尼龙包含：尼龙6树脂(即，基体树脂采用尼龙6树脂)69％、短玻璃纤维30％、老化剂0.3％～0.4％、色浆0.5％～2％、加工助剂0.3％～0.4％、PTFE(聚四氟乙烯)0.2％～0.4％、石墨0.05％～0.1％(其中，PTFE(聚四氟乙烯)和石墨为耐磨改性剂)。
上述短玻璃纤维增强尼龙的加工过程为：将尼龙6树脂、加工助剂、耐磨改性剂、色浆和老化剂按比例混合并加热融化，加入短玻璃纤维，通过浸渍、固化、拉挤成型制成该复合材料毛坯。
上述短玻璃纤维增强尼龙的物理机械性能如下：拉伸强度大于110MPa，弯曲强度大于180MPa，弯曲模量大于12000MPa。产品与45#钢对磨，耐磨系数为0.08。
实施例二：连续玻璃纤维增强环氧树脂(即，本发明提供的新型纤维增强复合材料为连续玻璃纤维增强环氧树脂)
本实施例中的连续玻璃纤维增强环氧树脂包含：环氧树脂(即，基体树脂采用环氧树脂)29％、连续玻璃纤维70％、老化剂0.3％～0.4％、色浆0.5％～2％、加工助剂0.3％～0.4％、二硫化钼0.2％～0.4％(其中，二硫化钼为耐磨改性剂)。
上述连续玻璃纤维增强环氧树脂的加工过程为：将环氧树脂，加工助剂、耐磨改性剂、老化剂和色浆按比例混合并加热融化，加入连续玻璃纤维，通过浸渍、固化、拉挤成型制成该复合材料毛坯。
上述连续玻璃纤维增强环氧树脂的物理机械性能如下：拉伸强度大于850MPa，弯曲强度大于1200MPa，弯曲模量大于80GPa。并且，上述连续玻璃纤维环氧树脂对45#钢对磨，耐磨系数为0.09。
本发明列举了新型纤维增强复合材料为短玻璃纤维增强尼龙和连续玻璃纤维增强环氧树脂，但本发明并不限定于此。
在上述两个实施例中，所述增强纤维分别选用了短玻璃纤维和连续玻璃纤维，但还可选用碳纤维、玄武纤维、芳纶纤维、金属纤维、聚乙烯纤维、岩维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维和植物纤维中的一种或多种。即，本发明的增强纤维主要包括碳纤维、玻璃纤维、玄武纤维、芳纶纤维、金属纤维、聚乙烯纤维、岩维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维和植物纤维中的一种或多种。其中，任意一种所述增强纤维均可以是长、短或连续增强纤维。
同样，在上述实施例中，所述新型纤维增强复合材料基体树脂分别选用了尼龙和环氧树脂，但其还可以选择不饱和树脂、乙烯基树脂等。即，本发明的新型纤维增强复合材料的基体树脂主要为尼龙、不饱和树脂、环氧树脂、乙烯基树脂中的一种或多种。
另外，在上述实施例中，新型纤维增强复合材料耐磨改性剂采用了PTFE(聚四氟乙烯)、石墨和二硫化钼，但其还可以选择HDPE(高密度聚乙烯)等。即，所述耐磨改性剂主要包括PTFE(聚四氟乙烯)、石墨、二硫化钼、HDPE(高密度聚乙烯)中的一种或几种。
另外，本发明还提供一种由上述新型纤维增强复合材料制作的限位侧挡板。如上文所述，将上述新型纤维增强复合材料通过拉挤成型或模压成型，得到一定断面的型材毛坯，将上述型材毛坯通过机械加工的方式制作出限位侧挡板，其具体结构如图1所示。
所属领域的普通技术人员应当理解：以上任何实施例的讨论仅为示例性的，并非旨在暗示本公开的范围(包括权利要求)被限于这些例子；在本发明的思路下，以上实施例或者不同实施例中的技术特征之间也可以进行组合，步骤可以以任意顺序实现，并存在如上所述的本发明的不同方面的许多其它变化，为了简明它们没有在细节中提供。
本发明的实施例旨在涵盖落入所附权利要求的宽泛范围之内的所有这样的替换、修改和变型。因此，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何省略、修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (9)

1.一种新型纤维增强复合材料，其特征在于，包括：增强纤维10％～70％，基体树脂30％～90％，耐磨改性剂0.1％～10％，色浆0.05％～2％，加工助剂0.05％～1％。
2.根据权利要求1所述的新型纤维增强复合材料，其特征在于，所述耐磨改性剂包括石墨、二硫化钼、聚四氟乙烯、高密度聚乙烯中的一种或几种。
3.根据权利要求1-3所述的新型纤维增强复合材料，其特征在于，所述新型纤维增强复合材料指短、长、连续纤维增强复合材料。
4.根据权利要求3所述的新型纤维增强复合材料，其特征在于，所述增强纤维包括碳纤维、玻璃纤维、玄武纤维、芳纶纤维、金属纤维、聚乙烯纤维、岩维、聚丙烯纤维、聚酰胺纤维、聚酯纤维和植物纤维中的一种或多种。
5.根据权利要求1所述的新型纤维增强复合材料，其特征在于，所述基体树脂为尼龙，不饱和树脂、环氧树脂、乙烯基树脂中的一种或多种。
6.根据权利要求1所述的新型纤维增强复合材料，其特征在于，所述新型纤维增强复合材料物理机械性能为：拉伸强度大于110MPa，弯曲强度大于180MPa，弯曲模量大于12000MPa，与45#钢对磨，其耐磨系数为0.08～0.1。
7.一种采用新型纤维增强复合材料制作的限位侧挡板，其特征在于，所述新型纤维增强复合材料组分为：增强纤维10％～70％，基体树脂30％～90％，耐磨改性剂0.1％～10％，色浆0.05％～2％，加工助剂0.05％～1％。
8.根据权利要求7所述的限位侧挡板，其特征在于，对所述新型纤维增强复合材料进行拉挤成型或模压成型，得到一定断面的复合材料型材毛坯，对上述型材毛坯进行机械加工，制作出限位侧挡板。
9.根据权利要求7所述的限位侧挡板，其特征在于，所述限位侧挡板以大扭矩方式安装在车辆的板簧和车桥之间。
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