CN117343487A - 一种耐磨抗冲击汽车底护板及其成型方法 - Google Patents
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Abstract
一种耐磨抗冲击汽车底护板及其成型方法，所述汽车底护板采用树脂基玻璃纤维复合材料制得，所述树脂基玻璃纤维复合材料包括树脂组合物、长玻璃纤维，所述长玻璃纤维的含量占树脂组合物、长玻璃纤维总质量的10‑50%；所述树脂组合物包括双酚环氧树脂、酸酐类固化剂、增韧组合物、稀释剂、抗氧剂、胺类促进剂、咪唑类促进剂、消泡剂、偶联剂。本发明所述的耐磨抗冲击汽车底护板及其成型方法，采用树脂基玻璃纤维复合材料汽车底护板，与传统金属材料汽车底护板相比，其质量可以减少30%~50%，耐磨、抗冲击性能优异，采用模压成型工艺，工艺上更灵活，应用前景广泛。
Description
技术领域
本发明属于汽车底护板技术领域，具体涉及一种耐磨抗冲击汽车底护板及其成型方法。
背景技术
汽车底护板是为适应各种不同车型定身设计的引擎防护装置，它可以防止汽车在行驶过程中，由于泥土包裹发动机或者地面与发动机直接摩擦而造成的发动机的损坏。当汽车在复杂工况中行驶时，汽车底护板可能会受到来自地面的泥沙冲击，为了保护发动机以延长它的使用寿命，企业对汽车底护板有一定的力学性能要求。
此外，汽车配件的轻量化也是汽车产业的发展趋势，有研究表明， 汽车的整车质量每降低 10%，燃油效率则相应的提高 6%-8%,汽车的整备质量每减少100 公斤，其百公里耗油量可降低 0.3-0.6 升，二氧化碳的排放量也会减少约 8-11 克。可见车身轻量化可以有效降低油耗、减少废气排放，为汽车的节能环保做贡献。因此，企业对汽车底护板的质量有一定的要求。
近年来，汽车上塑料的使用量逐年增长。塑料以其质量轻的特点，被广泛应用到汽车零部件的以塑代钢设计中。但是，单一的塑料在强度和性能上都难以达到使用要求，有必要研发出一种耐磨抗冲击汽车底护板及其成型方法，既具有轻量化的特点，又满足耐磨抗冲击的力学要求。
发明内容
发明目的：为了克服以上不足，本发明的目的是提供一种耐磨抗冲击汽车底护板及其成型方法，采用树脂基玻璃纤维复合材料汽车底护板，与传统金属材料汽车底护板相比，其质量可以减少30%~50%，耐磨、抗冲击性能优异，采用模压成型工艺，工艺上更灵活，应用前景广泛。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
一种耐磨抗冲击汽车底护板，所述汽车底护板采用树脂基玻璃纤维复合材料制得，所述树脂基玻璃纤维复合材料包括树脂组合物、长玻璃纤维，所述长玻璃纤维的含量占树脂组合物、长玻璃纤维总质量的10-50% ；
其中，所述树脂组合物包括以下重量份的各成分：
双酚环氧树脂 40-60份；
酸酐类固化剂 30-50份；
增韧组合物 4-8份；
稀释剂 2-5份；
抗氧剂0.5-1份；
胺类促进剂0.5-1份；
咪唑类促进剂 0.5-1份；
消泡剂 0.01-0.1份；
偶联剂 0.01-0.1份。
所述树脂基玻璃纤维复合材料的配方设计合理，以树脂组合物为基体、长玻璃纤维为增强体，在性能上可以取长补短，与普通纤维增强材料比较，由于长玻璃纤维的作用其力学性能得到大幅度提升。其中，所述树脂组合物以双酚环氧树脂为主体，双酚环氧树脂力学性能、粘结性能、耐热性以及耐化学性能均十分优异，但存在着耐候性和韧性较差的缺点，添加增韧组合物以来克服这一问题，固化剂选择酸酐类固化剂，酸酐类固化剂固化的环氧树脂体系具有较为优异的耐热性能和耐化学稳定性，酸酐类固化剂与胺类促进剂、咪唑类促进剂配合，可以提高固化反应速率，达到降低固化温度以及缩短固化时间的目的。添加抗氧剂、消泡剂、偶联剂等助剂以来提高综合性能。
本发明采用树脂基玻璃纤维复合材料汽车底护板，与传统金属材料汽车底护板相比，其质量可以减少30%~50%， 而在使用上又能显示出相同甚至更好的性能。
进一步的，上述的耐磨抗冲击汽车底护板，所述长玻璃纤维的长度为10-50mm；所述双酚环氧树脂选自环氧树脂E-44、环氧树脂E-51、环氧树脂F-41、环氧树脂F-51中的一种或者多种的组合；所述酸酐类固化剂选自甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、十二烯基丁二酸酐中的一种或者多种的组合；所述增韧组合物选自聚醚酯、聚醚胺、聚醚多元醇、端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶、端氨基丁腈橡胶中的一种或者多种的组合；所述稀释剂选自LS-AGE、HELOXY11、甲基丙烯酸-β-羟乙酯中的一种或者多种的组合。
进一步的，上述的耐磨抗冲击汽车底护板，所述胺类促进剂选自三丁胺、N,N’-二甲基正丁胺、二辛基甲胺中的一种或者多种的组合；所述咪唑类促进剂选自十一烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-甲基咪唑中的一种或者多种的组合；所述消泡剂选自BYK A-530、BYK-051、BYK-052中的一种或者多种的组合；所述偶联剂选自KH550、KH560、CT-114中的一种或者多种的组合。
进一步的，上述的耐磨抗冲击汽车底护板，所述长玻璃纤维的含量占树脂组合物、长玻璃纤维总质量的35%；所述长玻璃纤维的长度为30mm；所述环氧树脂选择环氧树脂E-51；所述酸酐类固化剂选择甲基六氢邻苯二甲酸酐；所述稀释剂选择HELOXY11；所述胺类促进剂选择N,N’-二甲基正丁胺；所述咪唑类促进剂选择2-苯基咪唑；所述消泡剂选择BYK-051；所述偶联剂选择KH550，所述抗氧剂为抗氧剂264。
进一步的，上述的耐磨抗冲击汽车底护板，所述增韧组合物包括聚醚胺 PEA2000、端氨基丁腈橡胶ATBN，所述聚醚胺 PEA2000、端氨基丁腈橡胶ATBN的质量比为50-80:20-50。
聚醚胺 PEA2000为长链的聚醚结构，同时具有高反应活性的端氨基和端羟基，引入到树脂组合物的固化体系中参与反应，端氨基丁腈橡胶ATBN分散在双酚环氧树脂中可以形成“海岛结构”，聚醚胺 PEA2000与端氨基丁腈橡胶ATBN复配组成增韧组合物，使增韧组合物均匀分散在树脂组合物中起到提高韧性的作用，同时保持高强度。
本发明还涉及耐磨抗冲击汽车底护板的成型方法，所述成型方法，包括如下步骤：
S1：将树脂组合物、长玻璃纤维混合均匀以后，由双螺杆挤出机挤出；
S2：切割机定量切断坯料，然后通过输送带将定量切断后的坯料输送到汽车底护板模具型腔旁边，再放入汽车底护板模具型腔内，逐渐加热加压至完全熔化，充满整个汽车底护板模具型腔，然后降温，待制件固化成型后，将其推出，冷却后，制得汽车底护板。
本发明采用模压成型工艺，工艺上更灵活，通过计算机控制树脂组合物、长玻璃纤维的重量分析、进料以及双螺杆挤出机、输送带、模具等，工艺参数可以根据需要进行在线调整，制品的质量非常稳定。
进一步的，上述的耐磨抗冲击汽车底护板的成型方法，所述S1，将双酚环氧树脂、酸酐类固化剂、增韧组合物、抗氧剂 264、稀释剂、胺类促进剂、咪唑类促进剂、消泡剂、偶联剂混合均匀后得到树脂组合物。
与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：
（1） 本发明公开的耐磨抗冲击汽车底护板，配方设计合理，以树脂组合物为基体、长玻璃纤维为增强体，在性能上可以取长补短，与普通纤维增强材料比较，由于长玻璃纤维的作用其力学性能得到大幅度提升；树脂组合物以双酚环氧树脂为主体，酸酐类固化剂与胺类促进剂、咪唑类促进剂配合，可以提高固化反应速率，达到降低固化温度以及缩短固化时间的目的，聚醚胺 PEA2000、端氨基丁腈橡胶ATBN组成增韧组合物，既可以固化体系中参与反应，又能分散在固化体系中形成“海岛结构”，起到提高韧性的作用，同时保持高强度；
（2） 本发明公开的耐磨抗冲击汽车底护板的成型方法，采用树脂基玻璃纤维复合材料汽车底护板，与传统金属材料汽车底护板相比，其质量可以减少30%~50%，成型方法简单，大幅提高生产速度，工艺上更灵活，实际应用效果好，应用前景广泛。
附图说明
图1为本发明所述一种耐磨抗冲击汽车底护板的成型方法流程图；
图2为本发明所述一种耐磨抗冲击汽车底护板的结构示意图；
图3为本发明所述一种耐磨抗冲击汽车底护板的实施例1的抗击试验的型式和尺寸图；
具体实施方式
下面将结合实施例1、实施例2以及具体实验数据和附图1、2、3，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整的描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通的技术人员在没有做出创造性劳动的前提下所获得的所有其它实施例，都属于本发明的保护范围。
以下实施例1提供了一种树脂基玻璃纤维复合材料。
实施例1
实施例1的树脂基玻璃纤维复合材料包括树脂组合物、长玻璃纤维，所述长玻璃纤维的含量占树脂组合物、长玻璃纤维总质量的35% 。其中，长玻璃纤维的长度为30mm，密度为1.3g/mm3，直径为15μm。
其中，所述树脂组合物包括以下重量份的各成分：
环氧树脂E-51 100份；
甲基六氢邻苯二甲酸酐 62份；
聚醚胺 PEA2000 10份；
端氨基丁腈橡胶ATBN 5份；
稀释剂HELOXY11 6份；
抗氧剂264 1份；
N,N’-二甲基正丁胺 1.2份；
2-苯基咪唑 1.0份；
消泡剂BYK-051 0.05份；
偶联剂KH550 0.03份。
以下实施例2提供了一种汽车底护板及其成型工艺。
实施例2
如图1所示，实施例2的汽车底护板采用实施例1的树脂基玻璃纤维复合材料制作而成，具体包括如下步骤：
S1：将环氧树脂E-51、甲基六氢邻苯二甲酸酐、聚醚胺 PEA2000、端氨基丁腈橡胶ATBN、抗氧剂 264、稀释剂HELOXY11、N,N’-二甲基正丁胺、2-苯基咪唑、消泡剂BYK-051、偶联剂KH550按照实施例1中的配比，混合均匀后得到树脂组合物；将树脂组合物、长玻璃纤维混合均匀以后，由双螺杆挤出机挤出；
S2：切割机定量切断坯料，然后通过输送带将定量切断后的坯料输送到汽车底护板模具型腔旁边，再放入汽车底护板模具型腔内，逐渐加热加压至完全熔化，充满整个汽车底护板模具型腔，然后降温，待制件固化成型后，将其推出，冷却后，制得实施例2的汽车底护板。
其中，成型工艺条件如表1所示。
表1 实施例2的汽车底护板成型工艺条件
其中，实施例2的汽车底护板的结构如图2所示。
效果验证
对实施例1的树脂基玻璃纤维复合材料进行冲击试验，冲击试验按照 GB/T 1451-2005《纤维增强塑料简支梁式冲击韧性试验方法》进行，测试试样（按照实施例2的生产工艺制作，只是模具不同）按照机械加工法制备，其型式和尺寸图如图3所示，试验结果如表2所示。
表2 实施例1的冲击试验结果
| 平均值 | 标准差 | 离散系数% | |
| 缺口方向与布层垂直时的冲击韧性(KJ/m2) | 73.5 | 1.2 | 2.03 |
| 缺口方向与布层平行时的冲击韧性(KJ/m2) | 65.7 | 2.2 | 3.21 |
其中，冲击韧性的计算公式如下：
；
式中， ak表示冲击韧性， A 表示冲断试样所消耗的功， b 表示缺口处的宽度，d表示试样缺口处的最小厚度。
由表2可以看出，采用本发明技术方案制得的树脂基玻璃纤维复合材料具有优异的抗冲击性能。
对实施例1的树脂基玻璃纤维复合材料进行耐磨试验，耐磨试验在M 200型磨损试验机上进行磨损试验，试验在100 kN载荷、转速为400 r／rain、摩擦副为45钢及磨损时间为l h条件下进行，然后测量试样的磨损量，试样（按照实施例2的生产工艺制作，只是模具不同）尺寸为∅22 mm×l4 mm，试验结果为：磨损量为0.0006mg，因此，采用本发明技术方案制得的树脂基玻璃纤维复合材料具有优异的耐磨性能。
本发明具体成型方法途径很多，以上所述仅是本发明的优选实施方式。应当指出，以上实施例仅用于说明本发明，而并不用于限制本发明的保护范围。对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下，还可以做出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围。
Claims (7)
1.一种耐磨抗冲击汽车底护板，其特征在于，所述汽车底护板采用树脂基玻璃纤维复合材料制得，所述树脂基玻璃纤维复合材料包括树脂组合物、长玻璃纤维，所述长玻璃纤维的含量占树脂组合物、长玻璃纤维总质量的10-50% ；
其中，所述树脂组合物包括以下重量份的各成分：
双酚环氧树脂 40-60份；
酸酐类固化剂 30-50份；
增韧组合物 4-8份；
稀释剂 2-5份；
抗氧剂0.5-1份；
胺类促进剂0.5-1份；
咪唑类促进剂 0.5-1份；
消泡剂 0.01-0.1份；
偶联剂 0.01-0.1份。
2.根据权利要求1所述的耐磨抗冲击汽车底护板，其特征在于，所述长玻璃纤维的长度为10-50mm；所述双酚环氧树脂选自环氧树脂E-44、环氧树脂E-51、环氧树脂F-41、环氧树脂F-51中的一种或者多种的组合；所述酸酐类固化剂选自甲基六氢邻苯二甲酸酐、甲基四氢邻苯二甲酸酐、十二烯基丁二酸酐中的一种或者多种的组合；所述增韧组合物选自聚醚酯、聚醚胺、聚醚多元醇、端羧基丁腈橡胶、端羟基丁腈橡胶、端氨基丁腈橡胶中的一种或者多种的组合；所述稀释剂选自LS-AGE、HELOXY11、甲基丙烯酸-β-羟乙酯中的一种或者多种的组合。
3.根据权利要求2所述的耐磨抗冲击汽车底护板，其特征在于，所述胺类促进剂选自三丁胺、N,N’-二甲基正丁胺、二辛基甲胺中的一种或者多种的组合；所述咪唑类促进剂选自十一烷基咪唑、2-苯基咪唑、2-甲基咪唑中的一种或者多种的组合；所述消泡剂选自BYK A-530、BYK-051、BYK-052中的一种或者多种的组合；所述偶联剂选自KH550、KH560、CT-114中的一种或者多种的组合。
4.根据权利要求3所述的耐磨抗冲击汽车底护板，其特征在于，所述长玻璃纤维的含量占树脂组合物、长玻璃纤维总质量的35%；所述长玻璃纤维的长度为30mm；所述环氧树脂选择环氧树脂E-51；所述酸酐类固化剂选择甲基六氢邻苯二甲酸酐；所述稀释剂选择HELOXY11；所述胺类促进剂选择N,N’-二甲基正丁胺；所述咪唑类促进剂选择2-苯基咪唑；所述消泡剂选择BYK-051；所述偶联剂选择KH550，所述抗氧剂为抗氧剂264。
5.根据权利要求2所述的耐磨抗冲击汽车底护板，其特征在于，所述增韧组合物包括聚醚胺 PEA2000、端氨基丁腈橡胶ATBN，所述聚醚胺 PEA2000、端氨基丁腈橡胶ATBN的质量比为50-80:20-50。
6.根据权利要求1－5任意一项所述耐磨抗冲击汽车底护板的成型方法，其特征在于，所述成型方法，包括如下步骤：
S1：将树脂组合物、长玻璃纤维混合均匀以后，由双螺杆挤出机挤出；
S2：切割机定量切断坯料，然后通过输送带将定量切断后的坯料输送到汽车底护板模具型腔旁边，再放入汽车底护板模具型腔内，逐渐加热加压至完全熔化，充满整个汽车底护板模具型腔，然后降温，待制件固化成型后，将其推出，冷却后，制得汽车底护板。
7.根据权利要求6所述耐磨抗冲击汽车底护板的成型方法，其特征在于，所述S1，将双酚环氧树脂、酸酐类固化剂、增韧组合物、抗氧剂 264、稀释剂、胺类促进剂、咪唑类促进剂、消泡剂、偶联剂混合均匀后得到树脂组合物。
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