CN113147905A

CN113147905A - 一种连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁及车辆

Info

Publication number: CN113147905A
Application number: CN202110313850.7A
Authority: CN
Inventors: 高聪; 杨琴; 刘伯芳; 王志白; 冯刚
Original assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Current assignee: Chongqing Changan Automobile Co Ltd
Priority date: 2021-03-24
Filing date: 2021-03-24
Publication date: 2021-07-23
Anticipated expiration: 2041-03-24
Also published as: CN113147905B

Abstract

本发明公开了一种连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁及车辆，包括横梁本体，所述横梁本体的材料为连续玻纤增强尼龙复合材料，该连续玻纤增强尼龙复合材料按重量百分比计包括如下组分：30～60％的尼龙树脂，40～70％的连续玻璃纤维，0.5～5％的聚酰胺嵌段共聚物上浆剂，所述聚酰胺嵌段共聚物上浆剂由两种或两种以上的聚酰胺嵌段进行聚合而成。聚酰胺嵌段共聚物作为上浆剂，能够有效提升尼龙树脂与玻璃纤维的界面结合力，复合材料顶盖横梁能够在实现轻量化的同时，解决碳纤维零件成本高、不易回收、与金属间连接有电位腐蚀的问题。

Description

一种连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁及车辆

技术领域

本发明涉及汽车轻量化，具体涉及连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁及车辆。

背景技术

随着世界汽车保有量的增加，能源短缺、环境污染等一系列问题日益突出。汽车轻量化可以降低整车质量，提高燃油效率/续航里程，从而降低成本。传统燃油车对油耗法规及新能源车对续航里程的需求日益迫切，汽车轻量化随之迎来新一轮的发展机遇。

顶盖横梁是汽车车身的重要部件之一，影响顶盖抗凹性、顶盖刚度等性能，同时也是整车侧面碰撞的关心重视的传力路径。传统的汽车顶盖横梁一般由钣金冲压和焊接工艺制成，重量偏重。

CN111038596A公开了一种碳纤维复合材料汽车顶盖中横梁，以碳纤维为增强材料，以树脂为粘结剂进行模压一次成型。具有重量轻、比强度高、原材料利用率高、模具制造费用低等优势。但碳纤维原材料成本高，很难被主机厂大批量产应用，同时环氧树脂为热固性树脂，面临零件不易回收的难题。

CN104554443A公开了一种用于汽车底盘结构的碳纤维横梁构件，碳纤维强化的塑性材料可以是纤维强化层和树脂层的层叠结构，尼龙树脂可以是包括任何合适种类的尼龙树脂。尼龙树脂基体的使用解决了零件回收的问题，但是该方案面临碳纤维成本居高不下、与车身金属零件连接因电位差引起的腐蚀加速问题。

而碳纤维顶盖横梁方案的虽然轻量化效果好，但面临碳纤维成本高、热固性树脂材料回收性差的难题，同时因碳纤维复合材料具有一定的导电性，其与车身金属零件连接因电位差引起的腐蚀加速。因此，亟需开发一种新型的顶盖横梁。

CN109385074A公开了一种连续玻纤增强PA6材料及其制备方法，材料组分质量比：PA6 30～70wt％，含有玻璃纤维的复合纤维30～70wt％，偶联剂0.2～0.6wt％,抗氧剂0.3～0.6wt％，所述的偶联剂为单一钛酸酯偶联剂。小分子偶联剂对PA6/玻璃纤维界面的增强效果有限，且长时间使用后会存在小分子溢出和外渗而降低界面增强效果。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁及车辆，其能够在实现轻量化的同时，解决碳纤维零件成本高、不易回收、与金属间连接有电位腐蚀的问题。

本发明所述的连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁，包括横梁本体，所述横梁本体的材料为连续玻纤增强尼龙复合材料，该连续玻纤增强尼龙复合材料按重量百分比计包括如下组分：30～60％的尼龙树脂，40～70％的玻璃纤维，0.5～5％的聚酰胺嵌段共聚物上浆剂。

进一步，所述尼龙树脂为PA6、PA66和PA12中的至少一种；所述上浆剂为聚酰胺嵌段共聚物，由两种或两种以上聚酰胺嵌段进行聚合而成。

进一步，所述连续玻纤增强尼龙复合材料按重量百分比计包括如下组分：30％的尼龙树脂，65％的玻璃纤维，5％的聚酰胺嵌段共聚物上浆剂。

进一步，所述横梁本体包括边沿通过结构胶固定连接的上板和下板，所述上板向下凹陷形成第一凸起，下板向下凹陷形成第二凸起，所述第一凸起与第二凸起之间形成空腔。

进一步，所述上板设有第一定位孔和第一安装孔，所述下板与第一定位孔和第一安装孔对应的位置分别设有第二定位孔和第二安装孔。

进一步，所述上板的铺层方式为[45/0/-45/90/90/-45/0/45]，下板的铺层方式为[0/45/90/-45/-45/90/45/0]。

一种车辆，包括车身总成，所述车身总成包括上述的连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁。

本发明与现有技术相比具有如下有益效果。

1、本发明以连续玻纤作为尼龙复合材料的增强体，相较于碳纤维作为增强体，成本更低，并且由于连续玻纤的绝缘特性，有效避免了与金属件连接的电位腐蚀问题。以尼龙树脂作为基体树脂，易于回收。

2、本发明通过聚酰胺嵌段共聚物上浆剂增强尼龙树脂和玻璃纤维的界面力，聚酰胺嵌段共聚物上浆剂浸渍于玻璃纤维表面，根据相似相容原理，浸渍后的玻璃纤维可于尼龙树脂基体很好地结合，进而保证复合材料的综合性能。与均聚型聚酰胺相比，聚酰胺嵌段共聚物可通过控制不同嵌段的长度和类型，更好地调控聚合物的性能，实现最佳的界面增强效果，且大分子上浆剂不存在长期使用后溢出和外渗的问题。同时，对上浆剂的百分比进行限定，若上浆剂的重量百分比小于0.5％，则性能提升效果不明显，若上浆剂的重量百分比大于5％，过量的上浆剂会影响尼龙树脂和玻璃纤维的综合性能，使得横梁本体无法满足性能使用需求。通过限定上浆剂的类型和配比，使得由连续玻纤增强尼龙复合材料制成的横梁本体满足了使用性能要求。

3、本发明所述横梁本体的上板和下板向下凹陷分别形成第一凸起和第二凸起，所述第一凸起与第二凸起之间形成空腔，提高了横梁本体自身的结构强度，使得横梁本体满足刚强度、NVH等性能要求。并且由于横梁本体的材料为连续玻纤增强尼龙复合材料，大幅减轻了横梁本体的重量，在平衡零件性能和轻量化效果的同时，具有成本低、可回收、连接无电位腐蚀的优点。

附图说明

图1是本发明所述横梁本体的结构示意图之一；

图2是本发明所述横梁本体的结构示意图之二；

图3是本发明所述横梁本体的断面示意图；

图4是本发明所述横梁本体的四点弯曲试验的测试结果示意图。

图中，1—上板，11—第一凸起，12—第一定位孔，13—第一安装孔，2—下板，21—第二凸起，22—第二定位孔，23—第二安装孔，3—结构胶。

具体实施方式

下面结合附图对本发明作详细说明。

实施例一，一种连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁，包括横梁本体，参见图1至图3，所述横梁本体包括前、后边沿通过结构胶3固定连接的上板1和下板2，所述上板1向下凹陷形成第一凸起11，下板2向下凹陷形成第二凸起21，所述第一凸起11与第二凸起21之间形成空腔，空腔结构的设置提高了横梁本体自身的结构强度。

为了便于将横梁本体装配固定在车身顶盖上，在所述上板1设有第一定位孔12和第一安装孔13，所述下板2与第一定位孔12和第一安装孔13对应的位置分别设有第二定位孔22和第二安装孔23。

所述横梁本体的材料为连续玻纤增强尼龙复合材料，该连续玻纤增强尼龙复合材料按重量百分比计包括如下组分：35％的尼龙树脂，60％的玻璃纤维，5％的聚酰胺嵌段共聚物上浆剂。聚酰胺嵌段共聚物的结构式如下：

上板1的铺层方式为[45/0/-45/90/90/-45/0/45]，下板2的铺层方式为[0/45/90/-45/-45/90/45/0]。

对制得的横梁本体进行四点弯曲试验测试，下支撑点跨距900mm，上压头跨距100mm，试验速率5mm/min。测试结果参见图4，制得的横梁本体的弯曲强度为7200MPa，弯曲模量为25Gpa，满足了顶盖横梁的使用性能需求，并且相较于传统钢制顶盖横梁，减重率在50％以上。

实施例二，一种连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁，包括横梁本体，所述横梁本体的材料为连续玻纤增强尼龙复合材料，该连续玻纤增强尼龙复合材料按重量百分比计包括如下组分：40％的尼龙树脂，57.5％的玻璃纤维，2.5％的上浆剂，其余与实施例一相同，经测试，其性能满足顶盖横梁的使用性能需求。

实施例三，一种连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁，包括横梁本体，所述横梁本体的材料为连续玻纤增强尼龙复合材料，该连续玻纤增强尼龙复合材料按重量百分比计包括如下组分：30％的尼龙树脂，66％的玻璃纤维，4％的上浆剂，其余与实施例一相同，经测试，其性能满足顶盖横梁的使用性能需求。

以上所述仅为本申请的较佳实施例而已，并不用以限制本申请，凡在本申请的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本申请的保护范围之内。

Claims

1.一种连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁，包括横梁本体，其特征在于：所述横梁本体的材料为连续玻纤增强尼龙复合材料，该连续玻纤增强尼龙复合材料按重量百分比计包括如下组分：30~60%的尼龙树脂，40~70%的连续玻璃纤维，0.5~5%的聚酰胺嵌段共聚物上浆剂。

2.根据权利要求1所述的连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁，其特征在于：所述尼龙树脂为PA6、PA66和PA12中的至少一种；所述上浆剂为聚酰胺嵌段共聚物，由两种或两种以上聚酰胺嵌段进行聚合而成。

3.根据权利要求1或2所述的连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁，其特征在于：所述连续玻纤增强尼龙复合材料按重量百分比计包括如下组分：30%的尼龙树脂，65%的连续玻璃纤维，5%的上浆剂。

4.根据权利要求1或2所述的连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁，其特征在于：所述横梁本体包括边沿通过结构胶（3）固定连接的上板（1）和下板（2），所述上板（1）向下凹陷形成第一凸起（11），下板（2）向下凹陷形成第二凸起（21），所述第一凸起（11）与第二凸起（21）之间形成空腔。

5.根据权利要求4所述的连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁，其特征在于：所述上板（1）设有第一定位孔（12）和第一安装孔（13），所述下板（2）与第一定位孔（12）和第一安装孔（13）对应的位置分别设有第二定位孔（22）和第二安装孔（23）。

6.根据权利要求4所述的连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁，其特征在于：所述上板的铺层方式为[45/0/-45/90/90/-45/0/45]，下板的铺层方式为[0/45/90/-45/-45/90/45/0]。

7.一种车辆，包括车身总成，其特征在于：所述车身总成包括权利要求1~6任一项所述的连续玻纤增强尼龙复合材料顶盖横梁。