CN202805844U

CN202805844U - 一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠

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Publication number: CN202805844U
Application number: CN 201220350218
Authority: CN
Inventors: 马道平; 高英明
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2012-07-19
Filing date: 2012-07-19
Publication date: 2013-03-20
Anticipated expiration: 2022-07-19

Abstract

本实用新型公开了一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠，该保险杠包括面板和纤维增强复合层板，面板与纤维增强复合层板为粘接；所述纤维增强复合层板由多层纤维增强复合材料层和多层树脂基体构成，所述纤维增强复合材料层为铺层所得，所述树脂基体包覆在所述纤维增强复合材料层中的纤维上。本实用新型保险杠中纤维增强复合材料的体积分数为20％～80％。本实用新型保险杠充分利用纤维增强复合材料的可设计性和面板的装饰性和抗冲击性能，减轻了保险杠的重量，提高了保险杠的美观度，并提高了各种车辆的碰撞安全性、保护行人和乘客。

Description

一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠

技术领域

本实用新型涉及一种汽车行业用的保险杠，更特别地说，是指一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠。

背景技术

汽车行业对保险杠安全、节能和环保的要求越来越高，而复合材料具有高比刚度、高比强度、高韧性、耐冲击、可加工性、高耐疲劳性能、高损伤容限性能、耐腐蚀等优点，既可满足汽车安全性能要求，又可满足汽车轻量化要求。

发明内容

本实用新型的目的是提供一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠，该保险杠利用纤维增强复合材料突出的可设计性，针对不同车型的碰撞性能要求、成本要求，可制造不同类型高抗冲复合纤维材料的保险杠，提高各种车辆的碰撞安全性、保护行人和乘客。

本实用新型的一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠，该保险杠包括面板和纤维增强复合层板，面板与纤维增强复合层板为粘接。纤维增强复合层板置于面板的上方。纤维增强复合层板置于面板的下方。纤维增强复合层板置于两个面板的之间。

本实用新型的一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠，所述纤维增强复合层板由多层纤维增强材料层和多层树脂基体构成，所述多层纤维增强材料层为铺层所得，所述树脂基体为包覆在所述纤维增强材料层中的纤维上；

具体地该保险杠包括有上面层纤维增强材料层(10)、下面层纤维增强材料层(20)、以及从上面层纤维增强材料层(10)至下面层纤维增强材料层20之间顺次排列是第一树脂基体(201)、第一纤维增强材料层(101)、第二树脂基体(202)、第二纤维增强材料层(102)、第三树脂基体(203)、……、第三纤维增强材料层(103)、第四树脂基体(204)、第四纤维增强材料层(104)和第五树脂基体(205)。

具体地该保险杠包括有上面层纤维增强材料层(10)、下面层纤维增强材料层(20)、以及从上面层纤维增强材料层(10)至下面层纤维增强材料层20之间顺次排列是第一树脂基体(201)、第一纤维增强材料层(101)、第一叠层纤维增强材料层(301)、第二树脂基体(202)、第二纤维增强材料层(102)、第二叠层纤维增强材料层(302)、第三叠层纤维增强材料层(303)、第三树脂基体(203)、……、第三纤维增强材料层(103)、第四树脂基体(204)、第四纤维增强材料层(104)、第四叠层纤维增强材料层(304)、第五叠层纤维增强材料层(305)和第五树脂基体(205)。

具体地所述保险杠中的上面层纤维增强材料层(10)、第二纤维增强材料层(102)、第二叠层纤维增强材料层(302)、第三叠层纤维增强材料层(303)、第四纤维增强材料层(104)、第四叠层纤维增强材料层(304)和第五叠层纤维增强材料层(305)采用A类纤维材料织物；第一纤维增强材料层(101)、第一叠层纤维增强材料层(301)、第三纤维增强材料层(103)和下面层纤维增强材料层(20)采用B类纤维材料织物。

具体地所述的保险杠中的上面层纤维增强材料层(10)、下面层纤维增强材料层(20)、第一纤维增强材料层(101)、第二纤维增强材料层(102)、第三纤维增强材料层(103)、第四纤维增强材料层(104)、第一叠层纤维增强材料层(301)、第二叠层纤维增强材料层(302)、第三叠层纤维增强材料层(303)、第四叠层纤维增强材料层(304)和第五叠层纤维增强材料层(305)采用相同的或者不同的纤维材料织物；所述纤维材料织物中采用的经纱方向纤维束(10A)与纬纱方向纤维束(10B)是相同的纤维或者是不相同的纤维。

本实用新型的复合材料保险杠的优点在于：

(1)采用在纤维增强复合层板的上方、下方或者在两层面板中间放置纤维增强复合层板，提高了保险杠的防碰撞性能。

(2)制得的保险杠中的纤维增强材料层板可以采用层间间隔分布、层内间隔分布的混杂形式，是利用了混杂复合纤维材料突出的可设计性，能够满足不同车型的碰撞性能要求。

(3)制作保险杠采用铺层涂胶抽真空工艺，得到的保险杠为一体成型结构件。采用铺层成型工艺一体成型制作成复合材料体系保险杠，制作成本低、重量轻、耐腐蚀性高。

(4)利用纤维混杂复合材料的特性能够提高安装有本实用新型保险杠的汽车具有更高的防碰撞性。

(5)利用纤维复合材料的特性能够提高安装有本实用新型保险杠的汽车具有更高的防碰撞性。

附图说明

图1是保险杠的外部结构示意图。

图2是本发明保险杠的A-A剖面结构示意图。

图3是本发明保险杠的另一种剖面结构示意图。

图4是本发明保险杠的再一种剖面结构示意图。

图5是本发明保险杠的纤维增强复合材料层板的剖面结构示意图。

图5A是本发明保险杠的另一种纤维增强复合材料层板的剖面结构示意图。

图6是本发明的具有层间混杂的铺层结构保险杠的剖面示意图。

图7是本发明的具有层内混杂的铺层结构保险杠的剖面示意图。

图8是本发明的具有层内层间混杂的铺层结构保险杠的剖面示意图。

10.上面层纤维增强材料层	10A.经纱方向纤维束	10B.纬纱方向纤维束
			20.下面层纤维增强材料层	101.第一纤维增强材料层	102.第二纤维增强材料层
103.第三纤维增强材料层	104.第四纤维增强材料层	201.第一树脂基体
			202.第二树脂基体	203.第三树脂基体	204.第四树脂基体
205.第五树脂基体	301.第一叠层纤维增强材料层	302.第二叠层纤维增强材料层
			303.第三叠层纤维增强材料层	304.第四叠层纤维增强材料层	305.第五叠层纤维增强材料层
30.下面板	40.上面板	100.纤维增强复合板

具体实施方式

下面将结合附图对本实用新型做进一步的详细说明。

应用现有保险杠的结构外形如图1所示，保险杠的外形结构根据车型需要可以变化。本实用新型设计的一种具有面板与纤维增强材料复合的保险杠，是从制作所述保险杠材料体系中的纤维增强材料的铺层分布结构进行改进，方便了保险杠的可设计性。

本实用新型的一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠，其厚度为1毫米至20毫米；保险杠能够应用于-50℃度～130℃的温度环境中。

本实用新型的一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠，该保险杠包括面板和纤维增强复合层板。

参见图2所示，本实用新型设计的一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠，该保险杠包括下面板30和纤维增强复合层板100，纤维增强复合层板100置于下面板30的上方。

参见图3所示，本实用新型设计的一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠，该保险杠包括上面板40和纤维增强复合层板100，纤维增强复合层板100置于上面板40的下方。

参见图4所示，本实用新型设计的一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠，该保险杠包括上面板40、下面板30和纤维增强复合层板100，纤维增强复合层板100置于上面板40与下面板30的之间。

本实用新型设计的具有面板复合的层结构复合材料保险杠，所述上面板层40和下面板层30为金属层板、热塑性塑料板、橡胶板、泡沫板、纤维增强树脂基体薄板蜂窝板或复合板；所述面板的厚度为0.01～5mm，所述金属层板可以为钢板、铝板、或者钛合金板等类似金属板中的一种或者一种以上组合。所述热塑性塑料板为ABS板、PVC板、PMMA板、或者PC板等类似塑料板中的一种或者一种以上组合。

在本实用新型中的纤维增强复合层板是由多层纤维增强材料层和多层树脂基体构成，所述纤维增强材料层为铺层所得，所述树脂基体为包覆在所述纤维增强材料层上。

在本实用新型中，保险杠中的纤维增强材料的体积分数为20％～80％。

本实用新型中，固化后成型的保险杠形成了纤维增强材料的多层铺层；相邻的纤维增强材料层可以是相同的纤维材料也可以是不同的纤维材料；在同一纤维增强材料层中，纤维可以是相同的纤维材料，也可以是不同的纤维材料。

若采用相同纤维材料进行铺层(如图5所示)，则制得了同一纤维增强材料的保险杠。

若不同的纤维增强材料混合铺设能够实现相邻纤维增强材料层混杂(如图6所示)，则制得了具有层间混杂的纤维增强材料的保险杠。

若在同一纤维增强材料层中采用的纤维是不同的纤维材料(如图7所示)，则制得了具有层内混杂的纤维增强材料的保险杠。

若相邻纤维增强材料层的纤维材料不同，且同一纤维增强材料层中的纤维也不同(如图8所示)，则制得了具有层内层间混杂的纤维增强材料的保险杠。

(1)纤维材料

所述纤维增强材料层在铺层时相邻纤维增强材料层是纤维织物、纤维编织物、纤维纺织织物、纤维针织织物、纤维毡中的一种或一种以上的组合。

所述纤维增强材料层中纤维是短切纤维、长纤维或者连续纤维的一种或一种以上的组合。

所述纤维增强材料层中纤维是金属纤维、无机纤维、合成纤维或植物纤维中的一种或一种以上纤维形式的组合。

所述纤维增强材料层中的纤维可以是聚乙烯纤维、碳纤维、芳纶纤维、PBO纤维、M5纤维、液晶纤维、碳纳米管纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维、丙纶纤维、涤纶纤维、氨纶纤、维腈纶纤维、尼龙纤维、维纶纤维、氯纶纤维、汉麻、剑麻纤维、亚麻纤维、竹纤维、黄麻纤维等类似金属纤维、无机纤维、合成纤维或植物纤维中的一种或一种以上纤维形式的组合。

(2)树脂材料

所述树脂基体为热固性树脂基体或者为热塑性树脂基体。

所述热固性树脂基体中包括有固化剂，100重量份的热固性树脂基体中有3～45重量份的固化剂。

所述树脂基体中的树脂材料可以是环氧树脂、乙烯基树脂、不饱和树脂、EPAR树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、聚酰亚胺树脂、硅橡胶、乙丙橡胶、天然橡胶、氯丁橡胶、氯磺化聚乙烯橡胶、丁腈橡胶、氟橡胶、聚氨酯橡胶、丙烯酸酯橡胶、氯醚橡胶、氯化聚乙烯橡胶、丁基橡胶、异戊橡胶、丁苯橡胶、氟硅胶、顺丁橡胶、聚乙烯(PE)、聚丙烯(PP)、聚苯乙烯(PS)、聚氯乙烯(PVC)、聚甲醛(POM)、聚酰胺(俗称尼龙)(PA)、聚碳酸酯(PC)、丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物(ABS)、聚甲基丙烯酸甲酯(PMMA)、丙烯腈-苯乙烯共聚物(A/S)、聚酯(PETP聚对苯二甲酸丁二醇酯，PBTP聚对苯二甲酸乙二醇酯)、乙烯-辛烯共聚物(POE)、乙烯-醋酸乙烯酯(EVA)、聚砜(PSU)、聚酰亚胺(PI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚砜(PES)、聚芳酯(PAR)、聚酰胺酰亚胺(PAI)、聚苯酯、聚四氟乙烯(PTFE)中的一种或一种以上树脂形式的组合。

(3)固化剂材料

所述固化剂可以是脂肪族多胺、脂环族多胺、低分子聚酰胺、改性芳胺、芳香族多胺、酸酐、甲阶酚醛树脂、氨基树脂、双氰胺以及酰肼中的一种或两种的组合。

所述固化剂可以是T-31改性胺、YH-82改性胺、乙烯基三胺(DETA)、氨乙基哌嗪(AE)、1，2，二氨基环己烷(DACH)、异佛尔酮二胺(IPDA)、亚甲基双环己烷胺4，4′(PACM)、乙二胺(EDA)、二乙烯三胺(DETA)、三甲基六亚甲基二胺(TMD)、二己基三胺、己二胺改性物(AMINE248)、己二胺(HAD)、二乙胺(DEA)、三甲基己二胺、间苯二胺m-PDA MPD、间苯二甲胺MXDA、二氨基二苯基甲烷DDM HT-972 DEH-50、二氨基二苯基砜DDS HT-976、间氨基甲胺MAMA(NH2)、联苯胺、4-氯邻苯二胺CPDA、苯二甲胺三聚体GY-51CH-2、苯二甲胺三聚体衍生物、双苄胺基醚、氰胺(DICY)中的一种或一种以上固化剂形式的组合。

参见图5所示，在纤维增强复合层板中包括有上面层纤维增强材料层10、下面层纤维增强材料层20、以及从上面层纤维增强材料层10至下面层纤维增强材料层20之间顺次排列是第一树脂基体201、第一纤维增强材料层101、第二树脂基体202、第二纤维增强材料层102、第三树脂基体203、……、第三纤维增强材料层103、第四树脂基体204、第四纤维增强材料层104和第五树脂基体205。

参见图5A所示，在纤维增强复合层板中包括有上面层纤维增强材料层10、下面层纤维增强材料层20、以及从上面层纤维增强材料层10至下面层纤维增强材料层20之间顺次排列是第一树脂基体201、第一纤维增强材料层101、第一叠层纤维增强材料层301、第二树脂基体202、第二纤维增强材料层102、第二叠层纤维增强材料层302、第三叠层纤维增强材料层303、第三树脂基体203、……、第三纤维增强材料层103、第四树脂基体204、第四纤维增强材料层104、第四叠层纤维增强材料层304、第五叠层纤维增强材料层305和第五树脂基体205。

在图6所示的层间混杂的纤维增强复合层板中，上面层纤维增强材料层10、第二纤维增强材料层102和第四纤维增强材料层104采用相同纤维材料织物(记为A类纤维材料织物)；第一纤维增强材料层101、第三纤维增强材料层103和下面层纤维增强材料层20采用另一种相同纤维材料织物(记为B类纤维材料织物)。A类纤维材料织物与B类纤维材料织物在铺层上间隔设置，使得保险杠采用的纤维增强材料层具有层间混杂的特性，进而制得的保险杠是层间混杂的保险杠。依据图5所示的结构，多层的纤维增强材料层也可以是三种以上的不同纤维材料织物进行铺层。

在图7所示的纤维增强复合层板中，上面层纤维增强材料层10、下面层纤维增强材料层20、第一纤维增强材料层101、第二纤维增强材料层102、第三纤维增强材料层103和第四纤维增强材料层104采用相同的纤维材料织物。所述纤维材料织物中采用的经纱方向纤维束10A与纬纱方向纤维束10B可以是相同的，也可以是不相同的。不同的经纱/纬纱纤维束得到的纤维材料织物实现了纤维增强材料层的层内混杂，进而应用这样的纤维材料织物得到的保险杠也是层内混杂的。

在图8所示的纤维增强复合层板中，上面层纤维增强材料层10、第二纤维增强材料层102、第三纤维增强材料层103和下面层纤维增强材料层20采用相同纤维材料织物(记为A类纤维材料织物)；第一纤维增强材料层101和第四纤维增强材料层104采用另一种相同纤维材料织物(记为B类纤维材料织物)。A类纤维材料织物与B类纤维材料织物在铺层上间隔设置；所述纤维材料织物中采用的经纱方向纤维束10A与纬纱方向纤维束10B是不相同的，实现了纤维增强材料层的层内混杂。在纤维增强材料层中的层内混杂与纤维增强材料层的层间混杂，使得保险杠的纤维增强材料具有层内层间复合混杂的特性，进而制得层内层间复合混杂的保险杠。

(4)加工成型方法

制备本实用新型的保险杠结构，采用铺层涂胶工艺-抽真空-加压成型工艺。纤维增强材料层的铺层层数与保险杠厚度相关。该保险杠采用铺层成型工艺一体化成型制得。

成型工艺：清理干净下面板30，在下面板30的一面上涂上树脂基体，将裁剪好的纤维增强材料层铺在下面板30上，然后涂覆树脂基体，重复进行铺纤维增强材料层和涂覆树脂基体，直至达到所需保险杠厚度，得到预成型件；然后对模具进行涂脱模剂，再将得到预成型件放入模具中，施加0.5MPa压力，在所述0.5MPa压力，温度22度条件下，保压3h后脱模得到保险杠；制得的保险杠为一体成型结构件。根据这个成型工艺得到如图2所示的保险杠结构。图3所示的保险杠结构与图2所示的保险杠的制备工艺是相同的。

如图4所示的保险杠结构，清理干净下面板30，在下面板30的一面上涂上树脂基体，将裁剪好的纤维增强材料层铺在下面板30上，然后涂覆树脂基体，重复进行铺纤维增强材料层和涂覆树脂基体，直至达到所需保险杠厚度，铺上上面板40，得到预成型件；然后对模具进行涂脱模剂，再将得到预成型件放入模具中，施加10MPa压力，在所述10MPa压力，温度35度条件下，保压1h后脱模得到保险杠；制得的保险杠为一体成型结构件。

在本实用新型设计的结构中，当上面板30选取金属层板(如钢板)时，则下面板40可以选取热塑性塑料板(如PVC板)。

在本实用新型设计的结构中，当上面板30选取热塑性塑料板(如PVC板)时，则下面板40可以选取金属层板(如钢板)。

在本实用新型设计的结构中，当上面板30选取金属层板(如钢板)时，则下面板40可以选取金属层板(如钢板)。

在本实用新型设计的结构中，当上面板30选取热塑性塑料板(如PVC板)时，则下面板40可以选取热塑性塑料板(如PVC板)。

本实用新型设计的纤维增强复合材料保险杠，其纤维增强材料层与纤维增强材料层的交错铺设厚度、纤维增强材料层上涂树脂基体的厚度与保险杠的厚度相关。即当汽车用的保险杠所需的厚度设定后，通过对纤维增强材料层的铺层层数与树脂基体固化后的厚度进行控制，便能够得到纤维增强复合材料保险杠。

Claims

1.一种具有面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：该保险杠包括面板和纤维增强复合层板，面板与纤维增强复合层板为粘接。

2.根据权利要求1所述的具有面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：纤维增强复合层板置于面板的上方。

3.根据权利要求1所述的具有面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：纤维增强复合层板置于面板的下方。

4.根据权利要求1所述的具有面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：纤维增强复合层板置于两个面板的之间。

5.根据权利要求1所述的具有面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：所述纤维增强复合层板由多层纤维增强材料层和多层树脂基体构成，所述多层纤维增强材料层为铺层所得，所述树脂基体为包覆在所述纤维增强材料层中的纤维上。

6.根据权利要求5所述的具有面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：该保险杠包括有上面层纤维增强材料层(10)、下面层纤维增强材料层(20)、以及从上面层纤维增强材料层(10)至下面层纤维增强材料层(20)之间顺次排列是第一树脂基体(201)、第一纤维增强材料层(101)、第二树脂基体(202)、第二纤维增强材料层(102)、第三树脂基体(203)、……、第三纤维增强材料层(103)、第四树脂基体(204)、第四纤维增强材料层(104)和第五树脂基体(205)。

7.根据权利要求5所述的具有面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：该保险杠包括有上面层纤维增强材料层(10)、下面层纤维增强材料层(20)、以及从上面层纤维增强材料层(10)至下面层纤维增强材料层(20)之间顺次排列是第一树脂基体(201)、第一纤维增强材料层(101)、第一叠层纤维增强材料层(301)、第二树脂基体(202)、第二纤维增强材料层(102)、第二叠层纤维增强材料层(302)、第三叠层纤维增强材料层(303)、第三树脂基体(203)、……、第三纤维增强材料层(103)、第四树脂基体(204)、第四纤维增强材料层(104)、第四叠层纤维增强材料层(304)、第五叠层纤维增强材料层(305)和第五树脂基体(205)。

8.根据权利要求5所述的具有面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：所述保险杠中的上面层纤维增强材料层(10)、第二纤维增强材料层(102)、第二叠层纤维增强材料层(302)、第三叠层纤维增强材料层(303)、第四纤维增强材料层(104)、第四叠层纤维增强材料层(304)和第五叠层纤维增强材料层(305)；第一纤维增强材料层(101)、第一叠层纤维增强材料层(301)、第三纤维增强材料层(103)和下面层纤维增强材料层(20)。

9.根据权利要求5所述的具有面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：所述的保险杠中的上面层纤维增强材料层(10)、下面层纤维增强材料层(20)、第一纤维增强材料层(101)、第二纤维增强材料层(102)、第三纤维增强材料层(103)、第四纤维增强材料层(104)、第一叠层纤维增强材料层(301)、第二叠层纤维增强材料层(302)、第三叠层纤维增强材料层(303)、第四叠层纤维增强材料层(304)和第五叠层纤维增强材料层(305)中的纤维或者纤维材料织物是相同或不同的；所述纤维材料织物中采用的经纱方向纤维束(10A)与纬纱方向纤维束(10B)是相同的纤维或者是不相同的纤维。

10.根据权利要求1或2或3或4所述的面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：该保险杠为一体成型结构件。

11.根据权利要求1或2或3或4所述的具有面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：所述面板的厚度为0.01～5mm，所述面板为金属层板、热塑性塑料板、橡胶板、纤维增强树脂基体薄板、泡沫板、蜂窝板或者复合板；

所述金属层板为钢板、铝板、或者钛合金板中的一种或者一种以上组合；

所述热塑性塑料板为ABS板、PVC板、PMMA板、或者PC板中的一种或者一种以上组合。

12.根据权利要求1或2或3或4所述的面板复合的层结构复合材料保险杠，其特征在于：所述保险杠中的纤维增强材料的体积分数为20％～80％。