本發(fā)明屬于汽車零件技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種混雜纖維方格布復(fù)合材料汽車電池盒及其制造方法。

背景技術(shù)：

汽車輕量化作為汽車現(xiàn)在以及未來發(fā)展的一個重要方向，越來越受到設(shè)計者們的關(guān)注，其中汽車輕量化的一個重要途徑則是采用輕質(zhì)材料。碳纖維復(fù)合材料具有優(yōu)異的力學(xué)性能、低密度等特點，逐漸取代鋼材被廣泛應(yīng)用于汽車產(chǎn)業(yè)。在汽車電池盒應(yīng)用方面，CN105014988公開了一種碳纖維汽車電池盒及碳纖維汽車電池盒的制造方法，利用碳纖維層合結(jié)構(gòu)復(fù)合材料代替鋼制材料，在滿足剛度、強度要求的同時，降低了電池盒的質(zhì)量。

但由于碳纖維較為昂貴，若電池盒全部用碳纖維復(fù)合材料制備，成本將大大提高。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

為解決現(xiàn)有技術(shù)存在的碳纖維成本較高的缺陷，本發(fā)明提供一種混雜纖維的方格布復(fù)合材料汽車電池盒及其制造方法。

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為：一種混雜纖維方格布復(fù)合材料汽車電池盒，其是以玻璃纖維和碳纖維經(jīng)劍桿機織工藝編織成的混雜纖維方格布作為增強材料，以環(huán)氧樹脂為基材的復(fù)合材料；

其中所述混雜纖維方格布為四個鋪層，鋪層角度分別為0°、90°、0°、90°。

作為優(yōu)選，所述的碳纖維為T300-3k，拉伸模量為230Gpa，拉伸強度3.53Gpa，所述玻璃纖維為E玻璃纖維，拉伸模量74GPa，拉伸強度3.5Gpa，所述的環(huán)氧樹脂為NPEL-128環(huán)氧樹脂。

進一步地，所述的增強材料與基材體積比為1：1。

上述的混雜纖維方格布復(fù)合材料汽車電池盒的制造方法，包括如下步驟：

(1)模具預(yù)處理：在模具表面用脫模劑擦拭，便于脫模；

(2)織物鋪放：將混雜纖維方格布按照鋪層角度平整的鋪放在模腔內(nèi)，不讓其褶皺，并修掉多余的邊角料；

(3)合模：將上模與下模合攏，周邊密封緊固；

(4)樹脂注射：將環(huán)氧樹脂和固化劑混合均勻，然后從模具進膠口注入，充分浸潤混雜纖維方格布；

(5)固化：將模具置于加熱爐進行溫控固化；

(6)脫模：分離上下模，將電池盒從模具中脫離出來并檢查產(chǎn)品有無缺陷；

(7)后處理：用潔模劑清理模具和注膠設(shè)備。

作為優(yōu)選，步驟(1)在模具表面用脫模劑擦拭3遍以上，每次間隔15-20min，且按照一個方向擦拭。

作為優(yōu)選，步驟(4)所述的環(huán)氧樹脂和固化劑質(zhì)量比為1：0.005～0.1，將環(huán)氧樹脂和固化劑混合均勻后，靜置20-30min。

具體地，步驟(4)中從模具進膠口注入環(huán)氧樹脂和固化劑的注膠壓力為0.1～0.2MPa，注膠至出膠口沒有氣泡出現(xiàn)，停止注膠。

作為優(yōu)選，步驟(5)所述的溫控固化條件為，溫度40～50℃，固化時間為1.5～2h。

作為優(yōu)選，步驟(7)所述的潔模劑為丙酮。

本發(fā)明的有益效果是：1、本發(fā)明提供的混雜纖維方格布復(fù)合材料汽車電池盒，采用四層碳纖/玻纖混雜的方格布作為纖維增強材料，環(huán)氧樹脂作為基體，所制備的電池盒較于傳統(tǒng)鋼制或者高密度塑料電池盒，質(zhì)量減輕30％。

2、本發(fā)明提供的混雜纖維方格布復(fù)合材料汽車電池盒，增強材料采用碳纖維和玻璃纖維兩種材料，較于純碳纖維電池盒，成本可降低40％。

3、本發(fā)明提供的混雜纖維方格布復(fù)合材料汽車電池盒，采用的是纖維方格布結(jié)構(gòu)，拉伸強度要優(yōu)于纖維層合結(jié)構(gòu)。

附圖說明

圖1為電池盒立體結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為電池盒反面結(jié)構(gòu)示意圖；圖1和圖2中1.1為底板，2.1為縱向加強筋，2.2為橫向加強筋。

圖3是實施例1混雜纖維方格布結(jié)構(gòu)示意圖；圖中3.1為碳纖維，3.2為玻璃纖維。

圖4為實施例2混雜纖維方格布結(jié)構(gòu)示意圖；圖中4.1為碳纖維，4.2為玻璃纖維，4.3為碳纖維，4.4為玻璃纖維，4.5為碳纖維，4.6為玻璃纖維。

圖5為實施例3碳纖維層合結(jié)構(gòu)示意圖；圖中5.1為碳纖維。

圖6為RTM成型原理示意圖；6.1為空壓機，6.2為注塑機，6.31為固定螺栓，6.32為注膠口，6.33為上模，6.34為出膠口，6.35為下模，6.4為多軸向混雜纖維經(jīng)編織物，6.5為樹脂接收桶。

具體實施方式

為使本發(fā)明的目的、技術(shù)方案和優(yōu)點更加清楚，下面將結(jié)合實例作進一步的詳細描述。

實施例1

第一方面，本實例提供了一種混雜纖維方格布復(fù)合材料汽車電池盒(結(jié)構(gòu)如圖1，圖2所示，包括底板1.1、設(shè)置在底板1.1底部的縱向加強筋2.1和橫向加強筋2.2)，利用劍桿機織工藝編織，將碳纖維和玻璃纖維作為增強材料，制備成混雜纖維方格布，通過RTM注射成型技術(shù)，將環(huán)氧樹脂浸潤混雜纖維方格布后成型，鋪層設(shè)有四層，基體使用環(huán)氧樹脂。

本發(fā)明實例提供的汽車電池盒，增強材料采用混雜纖維方格布，結(jié)構(gòu)形式如圖3所示，包含3.1為碳纖維，3.2為玻璃纖維，碳纖維3.1和玻璃纖維3.2垂直設(shè)置，相較于普通的單一纖維增強層合板而言，混雜纖維方格布結(jié)構(gòu)更加穩(wěn)定、力學(xué)性能更優(yōu)異。具體性能如下：

(1)混雜纖維方格布中的纖維呈平直分布，使織物纖維主方向上的性能得到充分發(fā)揮；

(2)混雜纖維方格布中兩種纖維90°交錯編織，相較于層合結(jié)構(gòu)，拉伸性能更好；

(3)混雜纖維方格布在碳纖維中混雜了玻璃纖維，相較于單一纖維織物，產(chǎn)生的混雜效應(yīng)使其斷裂韌性、抗沖擊性能、彎曲疲勞性能等大幅提高。

本實例的第二方面，提供了一種混雜纖維方格布復(fù)合材料汽車電池盒制造方法，過程RTM系統(tǒng)原理如圖6所示，包括以下幾個步驟：

步驟(1)準(zhǔn)備工作

1.1)混雜纖維方格布：利用劍桿機織工藝，將碳纖維和玻璃纖維兩種增強材料織成所需要的混雜纖維方格布。

1.2)模具的準(zhǔn)備：仔細檢查模具有無破損，內(nèi)部是否含有雜物

1.3)RTM成型設(shè)備：檢查RTM注膠設(shè)備6.2，準(zhǔn)備固化劑、脫模劑、空壓機6.1等相關(guān)配件。

步驟(2)模具前處理

在模具的內(nèi)表面用脫模劑擦拭4遍，按照一個方向輕輕濕潤模具，不可來回擦拭，每一次擦拭間隔15分鐘。

步驟(3)織物鋪放

將按設(shè)計要求編織的混雜纖維方格布6.4，平整的鋪放在模腔內(nèi)，不讓其褶皺，并修掉多余的邊角料。

步驟(4)合模

將上模6.33與下模6.35合攏，周邊利用固定螺栓6.31進行密封緊固。

步驟(5)樹脂注射

5.1)將環(huán)氧樹脂與固化劑按照1：0.05的比例調(diào)配，實驗環(huán)境溫度25℃，保證樹脂在注膠過程中有良好的流動性和浸潤性。

5.2)將環(huán)氧樹脂與固化劑攪拌均勻，靜置25分鐘，排除混合樹脂膠液中的空氣。

5.3)設(shè)置設(shè)置空壓機6.1保證注膠壓力為0.15MPa，將樹脂從注膠口6.32注入模具，注膠過程中在出膠口6.34可以觀察到樹脂和氣泡冒出；直至出膠口沒有氣泡出現(xiàn)，膠液充分浸潤織物，停止注膠，由出膠口6.34出來的樹脂用樹脂接收桶收6.5收集。

步驟(6)固化

將模具置于加熱爐中進行溫控固化，固化溫度控制在40℃，固化時間為2小時。

步驟(7)脫模

模具冷卻后分離上下模，將電池盒從模具中脫離出來，并檢查產(chǎn)品有無缺陷。

步驟(8)后處理

用丙酮清洗模具和RTM注膠設(shè)備。

實施例2

本實例提供的汽車電池盒的形狀、材質(zhì)以及制備方法基本與實施例1相同，區(qū)別在于混雜纖維方格布的結(jié)構(gòu)，結(jié)構(gòu)如圖4所示：4.1，碳纖維，4.2，玻璃纖維，4.3，碳纖維，4.4，玻璃纖維，4.5，碳纖維，4.6，玻璃纖維，即方格布中每個方向上碳纖維和玻璃纖維間隔設(shè)置。實施例3

本實例用作對比，提供的汽車電池盒的形狀、制備方法基本與實施例1相同，區(qū)別在于選用純碳纖維層合結(jié)構(gòu)織物，碳纖維層數(shù)為四層，織物結(jié)構(gòu)如圖5所示：5.1，碳纖維。

分別對實施例1、實施例2和實施例3和純金屬提供的電池盒的重量以及剛度進行了測試。在各個實例提供的電池盒的重心處施加電池質(zhì)量128kg，測量電池盒z向位移。

測試結(jié)果如表1所示：

表1 各實例測試結(jié)果

通過表1對比發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明實施例所提供的混雜纖維方格布復(fù)合材料汽車電池盒的兩個實施例具有較高的剛度，能保證汽車在正常行駛時電池的安全性。與金屬電池盒相比，混雜纖維方格布復(fù)合材料汽車電池盒因為纖維復(fù)合材料的低密度，總質(zhì)量下降了30％。與純碳纖維層合復(fù)合材料電池盒相比，摻入了較低價格的玻纖，成本下降了40％；并且采用的方格布結(jié)構(gòu)，相較于層合結(jié)構(gòu)擁有更好的力學(xué)性能。綜上本發(fā)明提出的混雜纖維方格布復(fù)合材料汽車電池盒兼具輕質(zhì)高強、低成本、高效率等特點。