[發明專利]一種纖維增強型層結構汽車輕量化復合材料

在審

• 申請號: 201710169425.9
• 申請日: 2017-03-21
• 公開（公告）號: CN106985484A
• 公開（公告）日: 2017-07-28
• 發明（設計）人: 賈利軍;李博;高潔;房穎;薛姣;朱永存;盧慶收
• 申請（專利權）人: 河南機電職業學院
• 主分類號: B32B27/18
• 分類號: B32B27/18;B32B7/12;B32B27/38;B32B5/18;B32B17/02;B32B27/06;B32B15/02;B32B15/092;B32B15/095;B32B27/40;B32B27/12;B32B15/20;B32B15/14
• 代理公司: 洛陽公信知識產權事務所(普通合伙)41120
• 代理人: 狄干強

1.一種纖維增強型層結構汽車輕量化復合材料，其特征在于：該復合材料為多層結構，且由最內層向最外層依次為彈性橡膠層（1）、纖維布層（2）、纖維混雜層（3）、鋁合金薄板層（4）、聚氨酯泡沫層（5）、金屬絲網層（6）和環氧樹脂強化纖維板層（7）；其中，纖維混雜層（3）為玻璃纖維絲和石棉纖維按重量比2:3的比例混雜，并與兩者總重6-8%的硅烷偶聯劑和兩者總重10-12%的粘合劑混合均勻后壓制而成，所述有機結合劑通過以下方法制得：將豬糞曬干后磨粉，并與其重量8-10倍的水混合后加入豬糞重量3-4%的二乙基羥胺，而后在隔絕空氣的條件下煮沸5-10min，之后冷卻、過濾得到濾液，再將濾液濃縮至原體積的20%，最后將濃縮液與改性淀粉以7-9:1-2的重量比混合即制得粘合劑；

所述改性淀粉的制備方法為，將淀粉加入到為其重量3-5倍的水中混合均勻，然后向其中加入淀粉重量8-10％的錫偶聯劑并用硫酸調節pH值至4-5，再向其中加入淀粉重量1-3%的杜仲提取物，混合均勻后調節溫度至60-65℃并保溫2-3h，最后向其中加入淀粉重量4-5%的硬脂酸，攪拌均勻后在100-110℃條件下烘干至恒重，即得到改性淀粉；所述杜仲提取物為杜仲葉片在水中煮沸20-30min后過濾掉固體殘渣所得的濾液蒸干最后得到的粉末；

所述環氧樹脂強化纖維板層（7）的制備方法為，將玻璃纖維、金屬纖維和芳綸纖維以2:1:2的比例混雜后，先用三者總重6-8%的硅烷偶聯劑混合均勻，而后將其浸入熔融的環氧樹脂中2-3min，撈出后再向其中加入三者總重8-10倍的馬來酸酐接枝改性的聚丙烯后熱壓成型即得到環氧樹脂強化纖維板層（7）。

2.根據權利要求1所述的一種纖維增強型層結構汽車輕量化復合材料，其特征在于：所述纖維布層（2）為PAN基碳纖維原絲、玻璃纖維絲和聚丙烯纖維絲按2-3:1:4-6的重量比混雜后以常規針刺無紡工藝制成的無紡布，且省略常規針刺無紡工藝中的燒毛步驟，以保留其表面的纖維毛刺（201）。

3.根據權利要求2所述的一種纖維增強型層結構汽車輕量化復合材料，其特征在于：所述PAN基碳纖維原絲、玻璃纖維絲和聚丙烯纖維絲在混雜后先經過以下處理再進行常規針刺無紡工藝加工：將三者的混合物與三者總重6-8%的硅烷偶聯劑混勻，而后浸入熔融的環氧樹脂中2-3min，撈出后向其中加入三者總重4-5%的改性納米二氧化硅混合均勻即完成處理過程；所述改性納米二氧化硅是將市售納米二氧化硅與其重量3-5%的表面改性劑混合得到，該表面改性劑由氫氧化鋇、醋酸鉀和KH650按照重量比6-8:2-3:50的比例混合而成。

4.根據權利要求1所述的一種纖維增強型層結構汽車輕量化復合材料，其特征在于：按照重量比，所述彈性橡膠層（1）由83-85份的天然橡膠、5-7份的改性淀粉、4-5份的填充劑、4-5份的硫化劑和3-4份的環氧樹脂混煉而成，其中，填充劑為納米晶勃姆石、氟化銨、硼酸、單質硅粉和硼酸鎂晶須按10-12:0.5:0.5:5-6:3-4的比例制成。

5.根據權利要求4所述的一種纖維增強型層結構汽車輕量化復合材料，其特征在于：所述填充劑的制備方法為：按照所述重量比稱取各物料，然后將稱取的納米晶勃姆石、氟化銨、硼酸和單質硅粉在氧化氣氛中以1500-1600℃的條件煅燒1-2h，而后自然冷卻、磨粉后與硼酸鎂晶須混合得到填充劑。

6.根據權利要求1所述的一種纖維增強型層結構汽車輕量化復合材料，其特征在于：所述環氧樹脂強化纖維板層（7）中還含有玻璃纖維、金屬纖維和芳綸纖維三者總重量8-10%的增強劑，增強劑為海泡石絨、納米鋅粉和正硅酸乙酯以4-5:1-2:10-15的重量比制成；該增強劑的制備方法為：按照所述重量比稱取各物料，然后將稱取的正硅酸乙酯與去離子水按照1:8-10的比例混合，再向其中依次加入正硅酸乙酯重量10%的冰醋酸、正硅酸乙酯重量5%的碳粉、稱量好的納米鋅粉混合均勻進行反應，反應過程中，每隔20min向反應體系內施加頻率350-370kHz的超聲波1min，待反應結束后對反應體系進行超濾得到固體粉末烘干后即得到增強劑。