一种多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒及其制造方法技术

本发明专利技术属于汽车零件技术领域，一种多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒，其材质为，以碳纤维和玻璃纤维经多轴向经编工艺制备成的多轴向混杂经编织物为增强材料，以环氧树脂为基材的复合材料；所述多轴向混杂经编织物包括依次排列的八层平行的纱线铺层，所述铺层的铺层角度为0°、45°、90°和‑45°，每个铺层角度具有两个铺层，其中0°和90°铺层为碳纤维材料，其中45°和‑45°为玻璃纤维材料。其中0°和90°铺层为主要受力方向，45°和‑45°铺层为非受力方向。有益效果：所制备的电池盒较于传统钢制或者高密度塑料电池盒质量减轻30％，较于纯碳纤维电池盒成本可降低40％。较于层合结构生产效率更高。

Multi axial hybrid fiber composite automobile battery box and manufacturing method thereof

The invention belongs to the technical field of automobile parts, a multi axial hybrid fiber composite material for automobile battery box, multi axial with carbon fiber and glass fiber by multi axial warp knitting prepared hybrid warp knitted fabric as reinforcing material, epoxy resin composite materials; the axial mixing by fabric includes eight parallel yarn layer is arranged in the layer, the layer ply angle is 0 degrees, 45 degrees, 90 degrees and 45 degrees, each layer has two layers, including 0 degree and 90 degree layer for carbon fiber material, including 45 degrees and 45 degrees for glass fiber materials. The 0 degree and 90 degree layer as the main stress direction, 45 degrees and 45 degrees ply stress direction for non. The utility model has the advantages that compared with the traditional steel or the high-density plastic battery box, the quality of the prepared battery box is reduced by 30%, and the cost of the battery box can be reduced by 40% compared to the pure carbon fiber battery box. Compared with laminated structure, the production efficiency is higher.

【技术实现步骤摘要】
一种多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒及其制造方法
本专利技术属于汽车零件
，尤其涉及一种多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒及其制造方法。
技术介绍
汽车轻量化作为汽车现在以及未来发展的一个重要方向，越来越受到设计者们的关注，其中汽车轻量化的一个重要途径则是采用轻质材料。碳纤维复合材料具有优异的力学性能、低密度等特点，逐渐取代钢材被广泛应用于汽车产业。在汽车电池盒应用方面，CN105014988公开了一种碳纤维汽车电池盒及碳纤维汽车电池盒的制造方法，利用碳纤维层合结构复合材料代替钢制材料，在满足刚度、强度要求的同时，降低了电池盒的质量。但由于碳纤维较为昂贵，若电池盒全部用碳纤维复合材料制备，成本将大大提高，同时层合结构纤维铺层过程较繁琐，制备时间较长，生产效率较低。
技术实现思路
为解决现有技术存在层合结构纤维铺层过程繁琐的缺陷，本专利技术提供一种多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒及其制造方法。为解决上述技术问题，本专利技术所采用的技术方案为：一种多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒，其材质为，以碳纤维和玻璃纤维经多轴向经编工艺制备成的多轴向混杂经编织物为增强材料，以环氧树脂为基材的复合材料；所述多轴向混杂经编织物包括依次排列的八层平行的纱线铺层，所述铺层的铺层角度为0°、45°、90°和-45°，每个铺层角度具有两个铺层，其中0°和90°铺层为碳纤维材料，其中45°和-45°为玻璃纤维材料。其中0°和90°铺层为主要受力方向，45°和-45°铺层为非受力方向。作为优选，所述的碳纤维为T300-3k，拉伸模量为230Gpa，拉伸强度3.53Gpa，所述玻璃纤维为E玻璃纤维，拉伸模量74GPa，拉伸强度3.5Gpa，所述的环氧树脂为NPEL-128环氧树脂。进一步地，所述的增强材料与基材体积比为1：1。上述的多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒的制造方法，包括如下步骤：(1)模具预处理：在模具表面用脱模剂擦拭，便于脱模；(2)织物铺放：将多轴向混杂经编织物按照铺层角度平整的铺放在模腔内，不让其褶皱，并修掉多余的边角料；(3)合模：将上模与下模合拢，周边密封紧固；(4)树脂注射：将环氧树脂和固化剂混合均匀，然后从模具进胶口注入，充分浸润多轴向混杂经编织物；(5)固化：将模具置于加热炉进行温控固化；(6)脱模：分离上下模，将电池盒从模具中脱离出来并检查产品有无缺陷；(7)后处理：用洁模剂清理模具和注胶设备。具体地，步骤(1)在模具表面用脱模剂擦拭3遍以上，每次间隔15-20min，且按照一个方向擦拭。作为优选，步骤(4)所述的环氧树脂和固化剂质量比为1：0.005～0.1，将环氧树脂和固化剂混合均匀后，静置20-30min。进一步地，步骤(4)中从模具进胶口注入环氧树脂和固化剂的注胶压力为0.1～0.2MPa，注胶至出胶口没有气泡出现，停止注胶。作为优选，步骤(5)所述的温控固化条件为，温度40～50℃，固化时间为1.5～2h。作为优选，步骤(7)所述的洁模剂为丙酮。有益效果：1、本专利技术提供的多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒，采用8层碳纤/玻纤混杂的多轴向经编织物作为纤维增强材料，环氧树脂作为基体，所制备的电池盒较于传统钢制或者高密度塑料电池盒，质量减轻30％。2、本专利技术提供的多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒，增强材料采用碳纤维和玻璃纤维两种材料，较于纯碳纤维电池盒，成本可降低40％。3、本专利技术提供的多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒，采用多轴向经编织工艺，编织过程可实现机械化整体成型，较于普通层合结构较繁琐的逐层铺放工艺，生产效率更高；多轴向经编织物比层合板拥有更稳定的结构性能，较于普通层合结构电池盒，在保证沿纤维增强方向优异力学性能的同时，不容易出现分层现象，层间性能更好。4、本专利技术提供的多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒，可根据不同车型电池盒的结构要求，对两种增强纤维的铺设位置、铺设顺序、铺设角度和铺设厚度进行任意调整，可设计性强。附图说明图1为电池盒立体结构示意图；图2为电池盒反面结构示意图；图1和图2中1.1为底板，2.1为纵向加强筋，2.2为横向加强筋。图3为多轴向混杂经编织物结构示意图；图3中3.1为90°衬纬纱，3.2为45°衬纬纱，3.3为-45°衬纬纱，3.4为捆绑纱，3.5为衬经纱。图4为实施例1多轴向混杂经编织物的铺层结构示意图；图4中4.1为碳纤维0°方向铺层，4.2为玻璃纤维45°方向铺层，4.3为玻璃纤维-45°方向铺层，4.4为碳纤维90°方向铺层，4.5为碳纤维90°方向铺层，4.6为玻璃纤维-45°方向铺层，4.7为玻璃纤维45°方向铺层，4.8为碳纤维0°方向铺层，4.9是捆绑纱。图5为实施例2多轴向混杂经编织物的铺层结构示意图；图5中5.1碳纤维0°铺层，5.2碳纤维90°方向铺层，5.3玻璃纤维-45°方向铺层，5.4玻璃纤维45°方向铺层，5.5玻璃纤维45°方向铺层，5.6玻璃纤维-45°方向铺层，5.7碳纤维90°方向铺层，5.8碳纤维0°方向铺层，5.9为捆绑纱线。图6为实施例3层合结构织物结构示意图；图6中6.1碳纤维0°方向铺层，6.2碳纤维90°方向铺层，6.3碳纤维-45°方向铺层，6.4碳纤维45°方向铺层，6.5碳纤维45°方向铺层，6.6碳纤维-45°方向铺层，6.7碳纤维90°方向铺层，6.8碳纤维0°方向铺层。图7为RTM系统结构示意图；图7中7.1为空压机，7.2为注塑机，7.31为固定螺栓，7.32为注胶口，7.33为上模，7.34为出胶口，7.35为下模，7.4为多轴向混杂纤维经编织物，7.5为树脂接收桶。具体实施方式为使本专利技术的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合实例作进一步的详细描述。实施例1第一方面，本实例提供了一种多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒，结构如图1、图2所示包括底板1.1、设置在底板1.1底部的纵向加强筋2.1和横向加强筋2.2。利用多轴向经编工艺，将碳纤维和玻璃纤维作为增强材料，制备成多轴向混杂经编织物，通过RTM成型工艺将环氧树脂注入模具，浸润织物并固化成型为复合材料汽车电池盒。本专利技术实例提供的复合材料汽车电池盒，混杂增强材料采用多轴向经编结构，结构形式如图3所示。多轴向混杂经编结构中包含3.1，90°衬纬纱，3.2，45°衬纬纱，3.3，-45°衬纬纱，3.4，捆绑纱，3.5，0°衬经纱。相较于普通的单一纤维增强层合板而言，多轴向混杂经编织物结构更加稳定、力学性能更优异、可设计性更强。具体性能如下：(1)多轴向混杂经编织物中的纤维呈平直分布，使织物纤维主方向上的性能得到充分发挥；(2)多轴向混杂经编织物引入了捆绑纱线，相较于层合结构，其层间性能更优，结构整体性能更好；(3)多轴向混杂经编织物在碳纤维中混杂了玻璃纤维，相较于单一纤维织物，产生的混杂效应使其断裂韧性、抗冲击性能、弯曲疲劳性能等大幅提高。具体地，所述铺层选择标准铺层角度，铺层材料及顺序为[0C,45G,-45G,90C]S其中C表示碳纤维，G表示玻璃纤维(下同)，具体结构如图4所示：自上而下分别为为第一层碳纤维0°方向铺层4.1，第二层玻璃纤维45°方向铺层4.2，第三层玻璃纤维-45°方向铺层4.3，第四层碳纤维90°方向铺层4.4，第五层碳纤维90°方向铺本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒，其特征在于：其材质为，以碳纤维和玻璃纤维经多轴向经编工艺制备成的多轴向混杂经编织物为增强材料，以环氧树脂为基材的复合材料；所述多轴向混杂经编织物包括依次排列的八层平行的纱线铺层，所述铺层的铺层角度为0°、45°、90°和‑45°，每个铺层角度具有两个铺层，其中0°和90°铺层为碳纤维材料，其中45°和‑45°为玻璃纤维材料。

【技术特征摘要】
1.一种多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒，其特征在于：其材质为，以碳纤维和玻璃纤维经多轴向经编工艺制备成的多轴向混杂经编织物为增强材料，以环氧树脂为基材的复合材料；所述多轴向混杂经编织物包括依次排列的八层平行的纱线铺层，所述铺层的铺层角度为0°、45°、90°和-45°，每个铺层角度具有两个铺层，其中0°和90°铺层为碳纤维材料，其中45°和-45°为玻璃纤维材料。2.根据权利要求1所述的多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒，其特征在于：所述的碳纤维为T300-3k，拉伸模量为230Gpa，拉伸强度3.53Gpa，所述玻璃纤维为E玻璃纤维，拉伸模量74GPa，拉伸强度3.5Gpa，所述的环氧树脂为NPEL-128环氧树脂。3.根据权利要求1或2所述的多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒，其特征在于：所述的增强材料与基材体积比为1：1。4.根据权利要求1～3任一项所述的多轴向混杂纤维复合材料汽车电池盒的制造方法，其特征在于：包括如下步骤：(1)模具预处理：在模具表面用脱模剂擦拭，便于脱模；(2)织物铺放：将多轴向混杂经编织物按照铺层角度平整的铺放在模腔内，不让其褶皱，并修掉多余的边角料；(3)合模：将上模与下模合拢，周边密封紧固；(4)树脂注射：将...

【专利技术属性】
技术研发人员：陈庆林，邱睿，曹清林，周金宇，
申请(专利权)人：江苏理工学院，
类型：发明
国别省市：江苏,32