CN108638534A - 一种碳纤维复合材料引擎盖的制造方法 - Google Patents

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顾勇涛
代小杰
刘敏
祝艳来
姚箭钱
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    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
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    • B29L2031/3005—Body finishings

Abstract

本发明公开了一种碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，采用外板、内板和预成型泡沫一体成型的方法，包括如下步骤：（1）泡沫预成型；（2）铺层；（3）模压成型；（4）脱模。本发明一种碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，采用内板、外板和预成型泡沫一体成型方法，工艺过程简单，产能高，能耗低，成型过程中碳纤维复合材料受到外部压力和内部膨胀力的双重作用，使所得产品的表观质量好，质量轻，模量高，综合性能优异。

Description

一种碳纤维复合材料引擎盖的制造方法
技术领域
本发明涉及复合材料成型加工领域，特别是涉及一种碳纤维复合材料引擎盖的制造方法。
背景技术
随着科技的发展，人们对轿车的造型和性能的要求越来越高。减轻汽车自身重量是降低燃油消耗和减少排放的最有效措施之一。世界铝业协会提出的报告指出，汽车重量每减小10%，可降低6%~8% 的油耗。因此，具有轻质高结构强度的复合材料在汽车领域的应用得以发展。
目前，具有轻质高强的复合材料在汽车领域的应用越来越广泛，比如碳纤维复合材料在新能源汽车上的应用逐年增长，主要应用领域为汽车引擎盖。现有应用汽车引擎盖的常见碳纤维复合材料的制造方法主要采用内外板粘接成型的方法。这种成型方法存在如下缺点：一是生产周期增加，生产效率降低；二是产品能耗增加，价格提高。
发明内容
本发明主要解决的技术问题是提供一种碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，能够解决现有复合材料引擎盖制备中存在的上述问题。
为解决上述技术问题，本发明采用的一个技术方案是：提供一种碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，采用外板、内板和预成型泡沫一体成型的方法，包括如下步骤：
（1）泡沫预成型：称取一定发泡倍率的树脂发泡片材置于预成型模具中，合模并进行加热预发泡成型，开模冷却后待用；
（2）铺层：将碳纤维预浸料铺设于模具中，作外板纤维铺层，并将步骤（1）中得到的预成型泡沫放于纤维铺层上，再在预成型泡沫表面铺放内板纤维铺层；
（3）模压成型：将步骤（3）中得到的铺层材料置于模具中，合模并进行模压成型；
（4）脱模：开模取出成型的引擎盖，并进行切割磨边处理，得到所述碳纤维复合材料引擎盖。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述发泡倍率为1.5～3倍。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述树脂发泡片材为PET、PVC、PMI或EP与发泡剂、发泡助剂、增强填料和功能助剂的复合混炼片材。
在本发明一个较佳实施例中，所述功能助剂包括抗氧剂、防老剂、耐寒剂和增塑剂中的至少一种。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（1）中，所述预发泡的工艺条件为：温度80～100℃，时间60～90min，压力5～10MPa。
在本发明一个较佳实施例中，所述步骤（3）中，所述成型的工艺条件为：温度135～155℃，时间30～60min，压力15～25MPa。
本发明的有益效果是：本发明一种碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，采用内板、外板和预成型泡沫一体成型方法，工艺过程简单，产能高，能耗低，成型过程中碳纤维复合材料受到外部压力和内部膨胀力的双重作用，使所得产品的表观质量好，质量轻，模量高，综合性能优异。
具体实施方式
下面对本发明的较佳实施例进行详细阐述，以使本发明的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本发明的保护范围做出更为清楚明确的界定。
本发明实施例包括：
实施例1
汽车引擎盖包括外板和内板，外板和内板的中部带有中空结构，其内填充有二次发泡的泡沫材料。
本发明揭示了一种碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，在中空结构区域填充预成型泡沫，并采用外板、内板和预成型泡沫一体成型的方法，具体包括如下步骤：
（1）泡沫预成型：根据预成型模具体积和完全发泡后材料的密度，称取1.5倍发泡倍率的树脂发泡片材置于该预成型模具中，合模，并在温度为80℃，压力为5MPa的条件下加热60min，使混炼片材初步发泡成型，即预发泡成型，开模冷却后待用；
其中，树脂发泡片材为PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PVC（聚氯乙烯）、PMI（聚甲基丙烯酰亚胺）或EP（乙丙橡胶）与发泡剂、发泡助剂、增强填料和功能助剂的复合混炼片材，其中，所述功能助剂包括抗氧剂、防老剂、耐寒剂和增塑剂中的至少一种；
其中，发泡剂、发泡助剂、增强填料均为本领域内常用的助剂；
（2）铺层：将碳纤维预浸料铺设于模具中，作外板纤维铺层，并将步骤（1）中得到的预成型泡沫放于铺层上，再在泡沫表面铺放内板铺层；所述碳纤维预浸料为经过树脂浸渍处理后的碳纤维，其中，所述树脂为环氧树脂和固化剂树脂按3:1的质量比混合的混合树脂；
（3）模压成型：将步骤（3）中得到的铺层材料置于模具中，合模并在温度为135℃，压力为15MPa的条件下模压30min，在模压的过程中，铺层中部的预成型泡沫进行二次发泡成型；
（4）脱模：开模取出成型的引擎盖，并进行切割磨边处理，得到所述碳纤维复合材料引擎盖。
实施例2
与实施例1的区别在于：
（1）泡沫预成型：根据预成型模具体积和完全发泡后材料的密度，称取3倍发泡倍率的树脂发泡片材置于该预成型模具中，合模，并在温度为100℃，压力为10MPa的条件下加热90min，使混炼片材初步发泡成型，即预发泡成型，开模冷却后，切割成所需的形状；
其中，树脂发泡片材为PET（聚对苯二甲酸乙二醇酯）、PVC（聚氯乙烯）、PMI（聚甲基丙烯酰亚胺）或EP（乙丙橡胶）与发泡剂、发泡助剂、增强填料和功能助剂的复合混炼片材，其中，所述功能助剂包括抗氧剂、防老剂、耐寒剂和增塑剂中的至少一种；
其中，发泡剂、发泡助剂、增强填料均为本领域内常用的助剂；
（2）铺层：将碳纤维预浸料铺设于模具中，作外板纤维铺层，并将步骤（1）中得到的预成型泡沫放于铺层上，再在泡沫表面铺放内板铺层；所述碳纤维预浸料为经过树脂浸渍处理后的碳纤维，其中，所述树脂为环氧树脂和固化剂树脂按3:1的质量比混合的混合树脂；
（3）模压成型：将步骤（2）中得到的铺层材料置于模具中，合模并在温度为155℃，压力为25MPa的条件下模压60min，在模压的过程中，铺层中部的预成型泡沫进行二次发泡成型；
（4）脱模：开模取出成型的引擎盖，并进行切割磨边处理，得到所述碳纤维复合材料引擎盖。
上述方法得到的碳纤维复合材料引擎盖，表面光滑，外观质量好。
本发明与现有技术相比，具有如下优点：
1、模压成型过程中，泡沫进行二次发泡，使引擎盖在成型过程中受到外部模具的压力和内部膨胀力的双重作用，提高了产品的外观质量。
2、采用预浸胶模压工艺，使碳纤维织物与树脂充分均匀接触，提高了成型后产品质量的均匀性、稳定性。
3、采用内板、外板和预成型泡沫一体化成型，成型步骤简单，有利于提高生产效率，提高产能，降低能耗。
以上所述仅为本发明的优选实施例而已，并不用于限制本发明，对于本领域的技术人员来说，本发明可以有各种更改和变化。凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (6)

1.一种碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，其特征在于，采用外板、内板和预成型泡沫一体成型的方法，包括如下步骤：
（1）泡沫预成型：称取一定发泡倍率的树脂发泡片材置于预成型模具中，合模并进行加热预发泡成型，开模冷却后待用；
（2）铺层：将碳纤维预浸料铺设于模具中，作外板纤维铺层，并将步骤（1）中得到的预成型泡沫放于纤维铺层上，再在预成型泡沫表面铺放内板纤维铺层；
（3）模压成型：将步骤（3）中得到的铺层材料置于模具中，合模并进行模压成型；
（4）脱模：开模取出成型的引擎盖，并进行切割磨边处理，得到所述碳纤维复合材料引擎盖。
2.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述发泡倍率为1.5～3倍。
3.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述树脂发泡片材为PET、PVC、PMI或EP与发泡剂、发泡助剂、增强填料和功能助剂的复合混炼片材。
4.根据权利要求3所述的碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，其特征在于，所述功能助剂包括抗氧剂、防老剂、耐寒剂和增塑剂中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，其特征在于，所述步骤（1）中，所述预发泡的工艺条件为：温度80～100℃，时间60～90min，压力5～10MPa。
6.根据权利要求1所述的碳纤维复合材料引擎盖的制造方法，其特征在于，所述步骤（3）中，所述成型的工艺条件为：温度135～155℃，时间30～60min，压力15～25MPa。
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