CN108690320A - 轻质汽车盖板及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及汽车制造技术领域，具体涉及轻质汽车盖板及其制备方法，所述轻质汽车盖板，包括内芯和涂覆在内芯表面的涂层，所述内芯由原料制成，以原料酚100重量份为基准，所述原料组合物包括：原料酚100重量份、原料醛30～120重量份、短纤维10～48重量份、长纤维10～30重量份、改性二氧化硅12～40重量份、发泡剂6～20重量份、表面活性剂2～10重量份、催化剂10～30重量份、有机溶剂200～360重量份；所述短纤维的长度为0.3～2微米的短纤维和长度为5～20微米的长纤维。本发明的轻质汽车盖板、强度高的特点，且具有减震隔音的作用，提高了汽车在行驶过程中的稳定性和舒适性。

Description

轻质汽车盖板及其制备方法
技术领域
本发明涉及汽车制造技术领域，具体涉及轻质汽车盖板及其制备方法。
背景技术
近年来，汽车轻量化已经成为当下汽车领域发展的重点方向，轻量化技术不仅能够有效的解决其环境污染的问题，实现节能减排的目标，还很大程度上降低了汽车制造的成本，相比于现在的所使用的汽车而言具有很大的经济效益。
目前，汽车轻量化的方法主要包括采用轻质材料和降低门板的截面。降低门板的截面也就是降低门板的厚度，虽然能够降低汽车的整体重量，但是也会导致汽车门板的强度降低，在碰撞时，会产生严重形变，降低了汽车的安全性。采用轻质材料是指采用质量轻、强度大的材料替代目前车门的的钢制材料，目前，常用的轻质材料有铝合金型材、高强度复合树脂和碳纤维材料。其中，高强度树脂凭借自身比重小、隔音隔热、耐腐蚀、吸收冲击能量、比强度高、成本低、易加工、装饰效果好等诸多优点，已然成为汽车轻量化中轻质材料的发展趋势。
酚醛树脂原料易得，价格低廉，生产工艺和设备简单，而且产品具有优异的机械性、耐热性、耐寒性、电绝缘性、尺寸稳定性、成型加工性、阻燃性及烟雾性，具有广泛的用途，但是，传统未改性的酚醛树脂脆性大、韧性差，很大程度上限制了高性能材料的开发。
发明内容
为了克服现有技术存在的问题，本发明的目的之一是提供一种轻质汽车盖板，它具有质量轻、强度高、减震、隔音的特点。
本发明的目的之二是提供一种轻质汽车盖板的制备方法。
为了实现上述目的，本发明一方面提供一种轻质汽车盖板，包括内芯和涂覆在内芯表面的涂层，所述内芯由原料组合物制成，以原料酚100重量份为基准，所述原料组合物包括以下重量份的物质：原料酚100重量份、原料醛30～120重量份、短纤维10～48重量份、长纤维10～30重量份、改性二氧化硅12～40重量份、发泡剂6～20重量份、表面活性剂2～10重量份、催化剂10～30重量份、有机溶剂200～360重量份；
所述短纤维的长度为0.3～2微米的短纤维和长度为5～20微米的长纤维。
本发明还提供一种所述的轻质汽车盖板的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料酚、第一部分原料醛、催化剂、长度为5～20微米的长纤维、改性二氧化硅、发泡剂和表面活性剂在有机溶剂中混合均匀后，在80～120℃下回流3～5h，得到预聚物；向预聚物中加入长度为0.3～2微米的短纤维和第二部分原料醛，超声分散30～60min，然后在90～110℃下回流1～2h，形成凝胶；
(2)凝胶热处理：将凝胶在压力为150～500kPa、温度为130～200℃的蒸气中放置1～3h，然后冷却至室温，得到阻燃高强度轻质酚醛树脂；
(3)将阻燃高强度轻质酚醛树脂热冲压一体成型，得到内芯；
(4)涂层喷涂：将改性环氧树脂、甲基丙烯酸丁酯、还原氧化石墨烯、流平剂、润湿剂、固化剂在有机溶剂中混合均匀，形成涂层乳液，然后将涂层乳液喷涂在芯材表面，固化后，形成涂层。
应用本发明的轻质汽车盖板的制备方法，具有如下有益效果：
(1)通过一体成型的方法制备汽车盖板，避免使用焊接的方法连接各部件，进一步降低了汽车盖板的质量，从而降低汽车在形式过程中产生的阻力，降低汽车的油耗，起到节能减排的作用。
(2)将含有发泡剂的酚醛树脂在溶剂的蒸气中进行热分解反应，一方面能够使发泡剂在高温下分解，产生气孔，另一方面，还能够避免酚醛树脂在高温下发生溶剂挥发而导致酚醛树脂的内部结构固化的现象。
(3)将酚醛树脂在高压下进行热分解反应，使酚醛树脂受到较强的外压，降低发泡剂的分解速度，降低气泡的生成速率，提高气孔大小的均匀性，使发泡酚醛树脂具有均匀的内部结构。
通过上述技术方案，本发明具有以下技术效果：
(1)发泡酚醛树脂芯材与现有的钢铁芯材相比，具有质量轻的特点，能够大幅度降低汽车的质量；通过两种长度不同的增强纤维之间的相互作用，同时提高汽车盖板的弹性模量和强度；通过酚醛树脂与发泡剂混合使用，能够起到缓冲外力的作用，提高汽车在行驶过程中的稳定性。
(2)通过一体成型的方法制备汽车盖板，进一步降低了汽车盖板的质量；通过在高温蒸汽中对凝胶进行处理，提高了酚醛树脂中气孔的均匀性。
具体实施方式
在本文中所披露的范围的端点和任何值都不限于该精确的范围或值，这些范围或值应当理解为包含接近这些范围或值的值。对于数值范围来说，各个范围的端点值之间、各个范围的端点值和单独的点值之间，以及单独的点值之间可以彼此组合而得到一个或多个新的数值范围，这些数值范围应被视为在本文中具体公开。
为了降低酚醛树脂的质量，提高酚醛树脂的强度，本发明提供一种阻燃高强度轻质酚醛树脂，所述阻燃高强度轻质由原料制成，以原料酚100重量份为基准，所述原料包括以下重量份的物质：原料酚100重量份、原料醛30～120重量份、短纤维10～48重量份、长纤维10～30重量份、改性二氧化硅12～40重量份、发泡剂6～20重量份、表面活性剂2～10重量份、催化剂10～30重量份、有机溶剂200～360重量份。
所述短纤维的长度为0.3～2微米；所述长纤维的长度为5～20微米。
本发明中，通过在酚醛树脂中加入两种长度不同的增强纤维，长纤维之间能够交叉缠绕在酚醛树脂的内部，起到提高酚醛树脂弯曲性能的作用，短纤维可以分散在环氧树脂内部，起到提高环氧树脂强度的作用；此外，短纤维还能够分散在长纤维内部，避免长纤维过度团聚，无法分散，从而使酚醛树脂内部化学物质分布不均匀，提高了酚醛树脂的均匀性。
本发明中，通过改性二氧化硅的表面含有大量的官能团，能够与酚醛树脂分子链上的官能团发生反应，使改性二氧化硅与酚醛树脂之间以化学键的形成连接，从而使二氧化硅与酚醛树脂之间具有很高的结合力，且能够均匀的分散在酚醛树脂中，不仅能够显著提高酚醛树脂体系的强度，同时也提高了酚醛树脂的均匀性。
本发明中，通过酚醛树脂与发泡剂混合使用，能够产生酚醛树脂泡沫，酚醛树脂泡沫不仅能够降低体系的质量，还能够起到缓冲外力、隔音的作用，提高汽车在行驶过程中的稳定性和隔音效果。
本发明中，各物质的含量是影响酚醛树脂性能的重要因素，优选情况下，以原料酚100重量份为基准，所述原料组合物包括以下重量份的物质：原料酚100重量份、原料醛30～120重量份、短纤维24～36重量份、长纤维16～24重量份、改性二氧化硅20～36重量份、发泡剂6～20重量份、表面活性剂2～10重量份、催化剂10～30重量份、有机溶剂240～300重量份。
根据本发明，所述原料酚可以是邻甲苯酚、间甲苯酚、对甲苯酚、对羟甲基苯酚、邻苯二酚、间苯二酚和对苯二酚中的至少一种；原料醛可以是甲醛、乙醛、丙醛、丁醛、丙烯醛、环己酮二甲基缩醛、苯甲醛、糠醛、杂环醛、多聚甲醛和三聚甲醛中的至少一种。
本发明中，长纤维与短纤维的含量是影响酚醛树脂力学性能的重要因素，如果长纤维的含量低，则会降低酚醛树脂的拉伸强度，而短纤维的含量低也会降低酚醛树脂的强度，为了获得高强度的酚醛树脂，优选情况下，所述短纤维和所述长纤维的质量比为(1～1.6)：1。
本发明中，催化剂能够促进酚醛树脂的生成，提高聚合反应效率，优选情况下，所述催化剂为碱性物质，进一步优选的，所述催化剂选自碱金属氢氧化物、碱土金属氢氧化物、碳酸盐和碳酸氢盐中的至少一种。
根据本发明，本发明中增强纤维是起到增强酚醛树脂力学性能的重要因素，其中短纤维是提高酚醛树脂强度的重要材料，优选情况下，所述增强纤维应当具有较高的强度，进一步优选情况下，所述短纤维选自硫酸钙晶须、氧化铝晶须、碳化硅晶须、碳化硼晶须、二氧化锆晶须、氮化铝晶须、氧化锌晶须、硫酸镁晶须、玻璃纤维、钛酸钾晶须、硫酸镁晶须和氮化硅晶须中的至少一种；且本发明的短纤维具有良好的导热性，避免热量累积，同时提高酚醛树脂的强度和阻燃性能，优选情况下，所述增强纤维的平均直径为50～150nm。
本发明中通过长纤维改进酚醛树脂的弯曲性能和拉伸强度，所述长纤维应当具有较高的强度和高韧性，优选情况下，所述长纤维为聚乙烯纤维，所述聚乙烯纤维的重均分子量Mw≥1×106。
本发明中，发泡剂能够在高温下发生热分解而在酚醛树脂内部形成气泡，从而形成发泡酚醛树脂，由于酚醛树脂在高温下会发生碳化反应，因此，本发明所选用的发泡剂的分解温度应当低于酚醛树脂的碳化温度。优选情况下，所述发泡剂选自4,4-氧代双苯磺酰肼、偶氮二甲酰胺、N,N’-二亚硝基五次甲基四胺中的至少一种。
本发明中，所述改性二氧化硅的表面含有大量的活性官能团，能够与酚醛树脂表面的官能团进行化学反应，使改性二氧化硅与酚醛树脂之间以化学键的形成连接，从而使改性二氧化硅与酚醛树脂之间具有很高的结合力，且能够均匀的分散在酚醛树脂中，不仅能够显著提高酚醛树脂体系的强度，同时也提高了酚醛树脂的均匀性。优选情况下，所述改性二氧化硅选自羟基改性二氧化硅和氨基改性二氧化硅中的至少一种；进一步优选情况下，所述改性二氧化硅的平均直径为100～300nm。
优选情况下，所述表面活性剂选自十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠、十二烷基硫酸铵、十二烷基硫酸钠、十二烷基苯磺酸、仲烷基磺酸钠、脂肪醇羟乙基磺酸钠、N-月桂酰肌胺酸钠、椰子酰甲基牛磺酸钠、α-烯基磺酸钠、十二烷基磷酯酯三乙醇胺中的至少一种。
本发明对有机溶剂的种类没有特殊的要求，可以为酚醛树脂合成中常用的有机溶剂，优选情况下，所述有机溶剂选自丙酮、N,N-二甲基甲酰胺、N-甲基吡咯烷酮、N,N-二甲基乙酰胺、二甲基乙酰胺、二氯甲烷、磷酸三乙酯、三氯甲烷、甲苯、乙醇、醋酸、乙酸乙酯、甲酸、氯仿、四氢呋喃、液体石蜡和二甲基亚砜中的至少一种。
本发明还提供一种阻燃高强度轻质酚醛树脂的制备方法，包括以下步骤：
(1)将原料酚、第一部分原料醛、催化剂、长度为5～20微米的长纤维、改性二氧化硅、发泡剂和表面活性剂在有机溶剂中混合均匀后，在80～120℃下回流3～5h，得到预聚物；
(2)向预聚物中加入长度为0.3～2微米的短纤维和第二部分原料醛，超声分散30～60min，然后在90～110℃下回流1～2h，形成凝胶；
(3)凝胶热处理：将凝胶在压力为150～500kPa、温度为130～200℃的蒸气中放置1～3h，然后冷却至室温，得到阻燃高强度轻质酚醛树脂。
本发明中，首先将酚醛树脂单体、催化剂、长纤维、改性二氧化硅和表面活性剂在有机溶剂中进行预聚反应，将发泡剂包覆在酚醛树脂预聚体内部，并使长纤维均匀的分散在酚醛树脂内部，与酚醛树脂之间具有较高的结合力。然后再加入短纤维继续反应，可以使短纤维进入酚醛树脂内继续反应，且短纤维能够插入长纤维与酚醛树脂的孔隙中，提高长纤维的分散度，避免出现长纤维聚集缠绕而导致酚醛树脂内部结构差异性大的现象。
改性二氧化硅能够与酚醛树脂表面的官能团发生化学反应，并以化学键的形式与酚醛树脂结合，不仅提高了二氧化硅与酚醛树脂的结合力，同时提高了二氧化硅在酚醛树脂中的分散均匀性，显著提高了酚醛树脂的强度。本发明最后对酚醛树脂进行高温处理，一方面，可以使固化反应的进行，另一方面，使发泡剂在高温下分解，在酚醛树脂内部形成多孔结构。
本发明将含有发泡剂的酚醛树脂在溶剂的蒸气中进行热分解反应，一方面能够使发泡剂在高温下分解，产生气孔，另一方面，还能够避免酚醛树脂发生因溶剂挥发而发生固化反应，避免在一体成型中出现材料内部结构差异化大的现象。将酚醛树脂在高压下进行热分解反应，使酚醛树脂受到较强的外压，减缓酚醛树脂内气体的逸出，降低发泡剂的分解速度，降低气泡的生成速率，提高气孔大小的均匀性，使发泡酚醛树脂具有均匀的内部结构。
根据本发明，第一部分原料醛和第二部分原料醛的重量比为(3～6)：1。
根据上述方法制备得到的阻燃高强度轻质酚醛树脂的密度为36.25～39.14kg/m3。
本发明还提供一种轻质汽车盖板，包括内芯和涂覆在内芯表面的涂层，所述芯材采用根据本发明所述的阻燃高强度轻质酚醛树脂。
在本发明的一个优选情况下实施方式中，以环氧树脂的重量为100计，所述涂层包括以下重量份的物质：酚醛树脂100份、甲基丙烯酸丁酯30～58份、还原氧化石墨烯5～15份、流平剂2～6份、固化剂10～18份。
优选的，所述流平剂选自聚二甲基硅氧烷和/或聚甲基苯基硅氧烷；所述固化剂可以采用乙二胺、己二胺、甲基环已二胺、1,4-丁二胺、1,5-戊二胺、2-甲基-1,5-戊二胺、2-丁基-2-乙基-1,5-戊二胺、1,6-己二胺、2,2,4-三甲基己二胺、2,4,4-三甲基己二胺、1,8-辛二胺、2-甲基-1,8-辛二胺、1,9-壬二胺、1,10- 癸二胺、1,11-十一烷二胺、1,12-十二烷二胺、1,13-十三烷二胺、1,14-十四烷二胺、1,15-十五烷二胺、2-甲基-2,4-戊二醇、1,16-十六烷二胺及1,18-1,14-十八烷二胺、二甲硫基甲苯二胺中的至少一种。
本发明还提供一种轻质汽车盖板的制备方法，包括以下步骤：
(1)芯材制备：所述芯材由根据本发明所述的阻燃高强度轻质酚醛树脂冲压成型制得，其制备方法参见本发明前述关于阻燃高强度轻质酚醛树脂的制备方法的描述。
(2)涂层喷涂：将改性环氧树脂、甲基丙烯酸丁酯、还原氧化石墨烯、流平剂、润湿剂、固化剂在有机溶剂中混合均匀，形成涂层乳液，然后将涂层乳液喷涂在芯材表面，固化后，形成涂层。
优选情况下，所述冲压成型的工艺为：冲压温度为60-140℃，压强为5-25MPa，冲压时间为2-20min，冲压结束后，在10min以内将冲压模具和制件的温度降低至室温。
根据本发明，优选情况下，所述固化成型工艺为在120℃下固化30min。
本发明中，采用阻燃高强度轻质发泡酚醛树脂作为汽车门板的芯材，发泡酚醛树脂芯材与现有的钢铁芯材相比，具有质量轻的特点，能够大幅度降低汽车的质量，此外，本发明通过一体成型的方法制备汽车盖板，避免使用焊接的方法连接各部件，进一步降低了汽车盖板的质量，从而降低汽车在形式过程中产生的阻力，降低汽车的油耗，起到节能减排的作。
本发明中，通过在酚醛树脂中加入两种长度不同的增强纤维，长纤维之间能够交叉缠绕在酚醛树脂的内部，起到提高酚醛树脂弯曲性能的作用，短纤维可以分散在环氧树脂内部，起到提高环氧树脂强度的作用，通过将长纤维和短纤维配合使用，可以使短纤维分散在长纤维内部，避免长纤维过度团聚，无法分散，从而使酚醛树脂内部化学物质分布不均匀，而影响酚醛树脂的性能。
本发明中，通过改性二氧化硅的表面含有大量的官能团，能够与酚醛树脂分子链上的官能团发生反应，使改性二氧化硅与酚醛树脂之间以化学键的形成连接，从而使二氧化硅与酚醛树脂之间具有很高的结合力，且能够均匀的分散在酚醛树脂中，不仅能够显著提高酚醛树脂体系的强度，同时也提高了酚醛树脂的均匀性。
本发明中，通过酚醛树脂与发泡剂混合使用，能够起到缓冲外力的作用，提高汽车在行驶过程中的稳定性。将含有发泡剂的酚醛树脂在溶剂的蒸气中进行热分解反应，一方面能够使发泡剂在高温下分解，产生气孔，另一方面，还能够避免酚醛树脂在高温下发生溶剂挥发而导致酚醛树脂的内部结构固化的现象。将酚醛树脂在高压下进行热分解反应，使酚醛树脂受到较强的外压，降低发泡剂的分解速度，降低气泡的生成速率，提高气孔大小的均匀性，使发泡酚醛树脂具有均匀的内部结构。
以下将通过实施例对本发明进行详细描述。以下实施例中，采用排水法测试各样品的密度。按照GB/T1447-2005的方法测试各样品的拉伸性能。按照GB/T1449-2005的方法测各样品的试弯曲性能。按照GB/T1040.1-2006的方法测试各样品的断裂伸长率。按照GB/T1451-2005的方法测试各样品的冲击韧性。依据UL94《设备和器具部件材料的可燃性能试验》中的垂直燃烧试验方法，确定复合材料的阻燃等级。样条尺寸：长125±5mm,宽13.0±0.5mm,厚度1.5±0.2mm。
实施例1
(1)阻燃高强度轻质酚醛树脂制备：
将100g邻甲苯酚、100g三聚甲醛、20g氢氧化钠、25g长度为15微米的聚乙烯纤维(Mw＝4.5×106)、30g平均直径为150纳米的氨基改性二氧化硅、15g偶氮二甲酰胺和5gN-月桂酰肌胺酸钠在280g N-甲基吡咯烷酮中混合均匀后，在100℃下回流4h，得到预聚物；向预聚物中加入30g长度为1微米的短纤维和20g三聚甲醛，超声分散45min，然后在100℃下回流1.5h，形成凝胶；
凝胶热处理：将凝胶在压力为250kPa、温度为200℃的N-甲基吡咯烷酮蒸气中放置1.5h，然后冷却至室温，得到阻燃高强度轻质酚醛树脂；
将阻燃高强度轻质酚醛树脂置于模具中，在温度为100℃，压强为15MPa的条件下，冲压10min，冲压结束后，在10min以内将冲压模具和制件的温度降低至室温；
(2)轻质汽车盖板的制备：
以前述阻燃高强度轻质酚醛树脂作为芯材，在芯材表面喷涂耐磨层，喷涂耐磨层的步骤包括：将100g酚醛树脂、30g甲基丙烯酸丁酯、12g还原氧化石墨烯、3g聚甲基苯基硅氧烷、16g 2,2,4-三甲基己二胺在二甲基乙酰胺中混合均匀，形成涂层乳液，然后将涂层乳液喷涂在芯材表面，在120℃下固化30min，形成涂层；
所制备的阻燃高强度轻质酚醛树脂的性能测试结果如表1所示。
实施例2
(1)阻燃高强度轻质酚醛树脂制备：
将100g间甲苯酚、100g多聚甲醛、15g氢氧化钠、16g长度为16微米的聚乙烯纤维(Mw＝3×106)、20g平均直径为200纳米的氨基改性二氧化硅、10g 4,4-氧代双苯磺酰肼和8g十二烷基苯磺酸在240g液体石蜡中混合均匀后，在100℃下回流3.5h，得到预聚物；向预聚物中加入24g长度为500纳米的短纤维和25g多聚甲醛，超声分散45min，然后在100℃下回流1h，形成凝胶；
凝胶热处理：将凝胶在压力为300kPa、温度为150℃的液体石蜡蒸气中放置2h，然后冷却至室温，得到阻燃高强度轻质酚醛树脂；
将阻燃高强度轻质酚醛树脂置于模具中，在温度为120℃，压强为20MPa，冲压5min，冲压结束后，在10min以内将冲压模具和制件的温度降低至室温；
(2)轻质汽车盖板的制备：
以前述阻燃高强度轻质酚醛树脂作为芯材，在芯材表面喷涂耐磨层，喷涂耐磨层的步骤包括：将100g酚醛树脂、30g甲基丙烯酸丁酯、12g还原氧化石墨烯、3g聚甲基苯基硅氧烷、16g 2,2,4-三甲基己二胺在二甲基乙酰胺中混合均匀，形成涂层乳液，然后将涂层乳液喷涂在芯材表面，在120℃下固化30min，形成涂层。
所制备的阻燃高强度轻质酚醛树脂的性能测试结果如表1所示。
实施例3
(1)阻燃高强度轻质酚醛树脂制备：
将100g对甲基苯酚、30g甲醛、25g氢氧化镁、24g长度为8微米的聚乙烯纤维(Mw＝9×106)、36g平均直径为250纳米的羟基改性二氧化硅、18gN,N’-二亚硝基五次甲基四胺和6g脂肪醇羟乙基磺酸钠在30g N,N-二甲基乙酰胺中混合均匀后，在100℃下回流4.5h，得到预聚物；向预聚物中加入36g长度为1.5微米的短纤维和10g甲醛，超声分散45min，然后在110℃下回流1.5h，形成凝胶；
凝胶热处理：将凝胶在压力为200kPa、温度为180℃的N,N-二甲基乙酰胺蒸气中放置2.5h，然后冷却至室温，得到阻燃高强度轻质酚醛树脂；
将阻燃高强度轻质酚醛树脂置于模具中，在温度为80℃，压强为10MPa，冲压15min，冲压结束后，在10min以内将冲压模具和制件的温度降低至室温；
(2)轻质汽车盖板的制备：
以前述阻燃高强度轻质酚醛树脂作为芯材，在芯材表面喷涂耐磨层，喷涂耐磨层的步骤包括：将100g酚醛树脂、30g甲基丙烯酸丁酯、12g还原氧化石墨烯、3g聚甲基苯基硅氧烷、16g 2,2,4-三甲基己二胺在二甲基乙酰胺中混合均匀，形成涂层乳液，然后将涂层乳液喷涂在芯材表面，固化后，形成涂层。
所制备的阻燃高强度轻质酚醛树脂的性能测试结果如表1所示。
实施例4
(1)阻燃高强度轻质酚醛树脂制备：
将100g对苯二酚、55g乙醛、10g氢氧化钾、10g长度为20微米的聚乙烯纤维(Mw＝1.5×106)、12g平均直径为100纳米的羟基改性二氧化硅、6g偶氮二甲酰胺和2g十二烷基硫酸钠在200g二甲基乙酰胺中混合均匀后，在80℃下回流5h，得到预聚物；向预聚物中加入10g长度为2微米的短纤维和10g乙醛，超声分散30min，然后在110℃下回流2h，形成凝胶；
凝胶热处理：将凝胶在压力为150kPa、温度为200℃的二甲基乙酰胺蒸气中放置1h，然后冷却至室温，得到阻燃高强度轻质酚醛树脂；
将阻燃高强度轻质酚醛树脂置于模具中，在温度为60℃，压强为25MPa，冲压20min，冲压结束后，在10min以内将冲压模具和制件的温度降低至室温；
(2)轻质汽车盖板的制备：
以前述阻燃高强度轻质酚醛树脂作为芯材，在芯材表面喷涂耐磨层，喷涂耐磨层的步骤包括：将100g酚醛树脂、30g甲基丙烯酸丁酯、12g还原氧化石墨烯、3g聚甲基苯基硅氧烷、16g 2,2,4-三甲基己二胺在二甲基乙酰胺中混合均匀，形成涂层乳液，然后将涂层乳液喷涂在芯材表面，在120℃下固化30min，形成涂层。
所制备的阻燃高强度轻质酚醛树脂的性能测试结果如表1所示。
实施例5
(1)阻燃高强度轻质酚醛树脂制备：
将100g对苯二酚、30g甲醛、30g氢氧化钠、30g长度为5微米的聚乙烯纤维(Mw＝1×106)、40g平均直径为300纳米的氨基改性二氧化硅、20g 4,4-氧代双苯磺酰肼和10g十二烷基醇聚氧乙烯醚硫酸钠在360g四氢呋喃中混合均匀后，在120℃下回流3h，得到预聚物；向预聚物中加入48g长度为300纳米的短纤维和5g甲醛，超声分散60min，然后在90℃下回流2h，形成凝胶；
将凝胶在压力为500kPa、温度为130℃的四氢呋喃蒸气中放置3h，然后冷却至室温，得到阻燃高强度轻质酚醛树脂；
将阻燃高强度轻质酚醛树脂置于模具中，在温度为140℃，压强为5MPa，冲压2min，冲压结束后，在10min以内将冲压模具和制件的温度降低至室温；
(2)轻质汽车盖板的制备：
以前述阻燃高强度轻质酚醛树脂作为芯材，在芯材表面喷涂耐磨层，喷涂耐磨层的步骤包括：将100g酚醛树脂、30g甲基丙烯酸丁酯、12g还原氧化石墨烯、3g聚甲基苯基硅氧烷、16g 2,2,4-三甲基己二胺在二甲基乙酰胺中混合均匀，形成涂层乳液，然后将涂层乳液喷涂在芯材表面，在120℃下固化30min，形成涂层。
所制备的阻燃高强度轻质酚醛树脂的性能测试结果如表1所示。
对比例1
按照实施例3的方法，不同的是，在阻燃高强度轻质酚醛树脂制备中不添加短纤维，所制备的阻燃高强度轻质酚醛树脂的性能测试结果如表1所示。
对比例2
按照实施例3的方法，不同的是，在阻燃高强度轻质酚醛树脂制备中不添加长纤维，所制备的阻燃高强度轻质酚醛树脂的性能测试结果如表1所示。
对比例3
按照实施例3的方法，不同的是，在阻燃高强度轻质酚醛树脂制备中不添加发泡剂，所制备的阻燃高强度轻质酚醛树脂的性能测试结果如表1所示。
对比例4
按照实施例1的方法，不同的是，凝胶热处理是在常压下进行的，具体步骤如下；
(1)阻燃高强度轻质酚醛树脂制备：
凝胶制备方法同实施例1；
凝胶热处理：将凝胶在温度为200℃的N-甲基吡咯烷酮蒸气中放置1.5h，然后冷却至室温，得到阻燃高强度轻质酚醛树脂；
阻燃高强度轻质酚醛树脂的冲压成型工艺同实施例1；
(2)轻质汽车盖板的制备方法同实施例1，所制备的阻燃高强度轻质酚醛树脂的性能测试结果如表1所示。
表1实施例1～5和对比例1～4中各阻燃高强度轻质酚醛树脂的性能表
以上详细描述了本发明的优选实施方式，但是，本发明并不限于此。在本发明的技术构思范围内，可以对本发明的技术方案进行多种简单变型，包括各个技术特征以任何其它的合适方式进行组合，这些简单变型和组合同样应当视为本发明所公开的内容，均属于本发明的保护范围。

Claims (8)

1.一种轻质汽车盖板，包括内芯和涂覆在内芯表面的涂层，其特征在于，所述内芯由原料组合物制成，以原料酚100重量份为基准，所述原料组合物包括以下重量份的物质：原料酚100重量份、原料醛30～120重量份、短纤维10～48重量份、长纤维10～30重量份、改性二氧化硅12～40重量份、发泡剂6～20重量份、表面活性剂2～10重量份、催化剂10～30重量份、有机溶剂200～360重量份；
所述短纤维的长度为0.3～2微米的短纤维和长度为5～20微米的长纤维。
2.根据权利要求1所述的轻质汽车盖板，其中，以原料酚100重量份为基准，所述原料组合物包括以下重量份的物质：原料酚100重量份、原料醛30～120重量份、短纤维24～36重量份、长纤维16～24重量份、改性二氧化硅20～36重量份、发泡剂6～20重量份、表面活性剂2～10重量份、催化剂10～30重量份、有机溶剂240～300重量份。
3.根据权利要求1所述的轻质汽车盖板，其中，所述短纤维和所述长纤维的质量比为(1～1.6)：1。
4.根据权利要求1所述的轻质汽车盖板，其中，所述短纤维选自硫酸钙晶须、氧化铝晶须、碳化硅晶须、碳化硼晶须、二氧化锆晶须、氮化铝晶须、氧化锌晶须、硫酸镁晶须、玻璃纤维、钛酸钾晶须、硫酸镁晶须和氮化硅晶须中的至少一种；
所述短纤维的直径为50～150nm。
5.根据权利要求1或4所述的轻质汽车盖板，其中，所述长纤维为聚乙烯纤维，所述聚乙烯纤维的重均分子量Mw≥1×106。
6.根据权利要求1所述的轻质汽车盖板，其中，以环氧树脂的重量为100计，所述涂层包括以下重量份的物质：环氧树脂100份、甲基丙烯酸丁酯30～58份、还原氧化石墨烯0.01～0.1份、流平剂2～6份、固化剂10～18份。
7.根据权利要求1至6中任意一项所述的轻质汽车盖板的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
(1)将原料酚、第一部分原料醛、催化剂、长度为5～20微米的长纤维、改性二氧化硅、发泡剂和表面活性剂在有机溶剂中混合均匀后，在80～120℃下回流3～5h，得到预聚物；向预聚物中加入长度为0.3～2微米的短纤维和第二部分原料醛，超声分散30～60min，然后在90～110℃下回流1～2h，形成凝胶；
(2)凝胶热处理：将凝胶在压力为150～500kPa、温度为130～200℃的蒸气中放置1～3h，然后冷却至室温，得到阻燃高强度轻质酚醛树脂；
(3)将阻燃高强度轻质酚醛树脂热冲压一体成型，得到内芯；
(4)涂层喷涂：将改性环氧树脂、甲基丙烯酸丁酯、还原氧化石墨烯、流平剂、润湿剂、固化剂在有机溶剂中混合均匀，形成涂层乳液，然后将涂层乳液喷涂在芯材表面，固化后，形成涂层。
8.根据权利要求7所述的轻质汽车盖板的制备方法，其中，所述冲压一体成型的工艺为：冲压温度为60-140℃，压强为5-25MPa，冲压时间为2-20分钟，冲压结束后，在10分钟以内将冲压模具和制件的温度降低至室温。
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