一种玻璃纤维增强树脂复合材料板簧的制备方法技术

技术编号:7754992 阅读:508 留言:0更新日期:2012-09-12 18:48
本发明专利技术涉及一种玻璃纤维增强树脂复合材料板簧的制备方法,取玻璃纤维布和玻璃纤维丝分别充分浸渍在环氧树脂中,然后将玻璃纤维布在上下芯模表面敷设一层;然后在具有适当张力预设值的情况下,将玻璃纤维丝缠绕在芯模上;缠绕时,对玻璃纤维丝施加的张力随缠绕层数逐层递减。缠绕结束后再敷设有一层玻璃纤维布。常规合模后,得对未完工板簧雏形进行固化,得到玻璃纤维增强树脂复合材料板簧。本发明专利技术的板簧产品具有更优异的强度,其抗疲劳性比钢材料强,重量上比钢板簧减轻60%以上。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及一种纤维增强树脂复合材料板簧的制备方法,特别是一种采用纤维缠绕成型工艺及其复合材料制备得到的复合材料板簧。
技术介绍
尽管板簧本质上不同于综合考虑的汽车机构部件或组件,但是作为悬挂装置的一部分,不管是和汽车车身分离还是和汽车车身结合,它的功能是在汽车骨架上悬挂汽车运转齿轮。 当汽车横穿无摩擦区域时,板簧对于汽车坐垫和坐垫上的人必须有高度的振动柔韧性。当必要的结构部件显示出较少的柔韧性和微小的挠度以保证主要汽车硬度时,板簧必须表现出极大的柔韧性和巨大的挠度以提供车的摩擦力。目前的复合材料板簧的制备方法多采用单向纤维缠绕的方法,使得板簧在强度、疲劳性能不足,且板簧缠绕中并未提到过使用双拼或多拼模具,US4747898A中提到的机动车塑性板簧的制作方法包括由高强度纤维增强的若干固化的duromeric塑性带状物,纤维至少是在板簧的主要弹性区域内是大体沿着纤维的最大拉伸或挤压的方向排列的,这个主要弹性区域由带状物粘合而成,最后被粘接在一个更具弹性的单元上,并且(或者)粘在另一个单元上,这是它的制备过程。US3900357A描述了一种由薄片状的非编织玻纤和可固化环氧树脂制作的板簧的制造方法。薄片状的条以某种模式堆叠成几层,随后在压力下升高温度,使树脂固化,并形成最后的板簧。由于薄层只有0. 01英寸厚,需要75层来得到3/4英寸的厚度,而固化时间要45分钟。薄层的嵌入需要太多的人力,很不划算,而漫长的固化时间也非常昂贵。CA1978174A专利中提到一种汽车复合材料板簧制造装置与制造方法。该专利中提到采用树脂传递模塑成型工艺,树脂罐通过树脂喷嘴将树脂注入到模具型腔中,加热辊通过电缆与电源连接,并将树脂加热固化,最后得到制成品。树脂连续地由下模的一端充填到另一端,保证了树脂填充的均匀性,不易在模具中形成气泡。同时,加热辊仅对预制件的部分区域施加压力和热量,所需压力小,加热速度快。CA100553953C专利中公开了一种玻璃钢复合材料板簧的制造方法,它由多层纤维材料层以迭加铺设形式放入到合成树脂基体中,然后置于模具内进行压制成各种需要的板弹簧形状;所述纤维材料层可为粗纱布。以上是部分当前复合材料板簧的制备方法,各具特色又各不相同,纤维缠绕、模压成型、RTM等工艺均用于复合材料板簧的制备中,并且都能较好够实现板簧的正常生产,但这些工艺也各自存在一定的问题。RTM工艺能够成型较复杂结构的板簧制备,但是存在一些不可避免的缺陷,如表面起泡,沙眼缺胶现象;模压成型工艺由于需使用预浸料而增加了制造成本,且模具设计制造复杂,压机及模具投资高,制品尺寸受设备限制;缠绕工艺被确认为当前较为合适的板簧生产工艺,但是也存在层间结合力不强,易劈裂等现象。塑性带状物及薄片状的非编织玻纤的使用可以使板簧的横向受力情况改善,但是层间强度会稍差。
技术实现思路
为了克服现有技术的缺陷,本专利技术采用玻璃纤维纱与玻璃纤维布预浸料相结合的增强材料形成非单向缠绕,使得板簧在不同方向具有较好的强度;通过纤维缠绕与模压工艺相结合的办法,使得制备的复合材料板簧综合性能得到提高。另外,缠绕装置采用双拼结构芯模,由两个与板簧内弧面结构等同的中心轴对成弧面及两端圆弧面组成,纤维浸胶后经张力控制缠绕在芯模上,可一次形成2n Cn= 1,2,3…)个未完工板簧,能够避免纤维及树脂在缠绕过程中的浪费,以提高生产效率和降低成本。本专利技术是通过下述技术方案实现的。本专利技术涉及,其步骤如下(I)取玻璃纤维布充分浸溃在环氧树脂中,得到经环氧树脂浸溃的玻璃纤维布,并取玻璃纤维丝充分浸溃在环氧树脂中,得到经环氧树脂浸溃的玻璃纤维丝;(2)将步骤(I)得到的经环氧树脂浸溃的玻璃纤维布在上下芯模表面敷设一层;敷设面积应大于下一步骤缠绕部分占用面积以便后续缠绕完成后进行整体包覆;(3)对步骤(I)得到的经环氧树脂浸溃的玻璃纤维丝施加每单根纱50-100N的张力,然后将该玻璃纤维丝缠绕在步骤(2)得到的敷设了一层玻璃纤维布的芯模上;缠绕时,单独缠绕玻璃纤维丝,或将玻璃纤维布与玻璃纤维丝同时进行,随缠绕层数递增,对玻璃纤维丝施加的张力以5-15N/层递减,所述玻璃纤维丝缠绕的总层数为8-20层;(4)玻璃纤维丝缠绕结束后继续缠绕一层玻璃纤维布,使最外层的玻璃纤维丝上敷设有一层玻璃纤维布;(5)在l_4MPa的压力下,对上下芯模进行合模,得到未完工板簧;(6)对所述未完工板簧雏形进行固化,得到玻璃纤维增强树脂复合材料板簧。优选地,步骤(2)中所述芯模是双拼芯模或多拼芯模优选地,步骤(2)中所述张力是通过闭路张力控制系统施加的。优选地,步骤(2)中,单独缠绕玻璃纤维丝时,在每两层玻璃纤维丝层之间铺设玻璃纤维布预浸料,所述玻璃纤维布预浸料是将玻璃纤维布浸溃在环氧树脂基体中获得。优选地,在步骤(I)的环氧树脂中添加固化剂,所述固化剂为酸酐类固化剂或胺类固化剂,选自TMA、PMDA、NA、PAPA、间苯二甲胺、聚酰胺、聚酰胺加成物、改性聚酰胺或酰胺基胺;所述固化剂的添加比例为以重量份计每100份环氧树脂30-40份所述固化剂。优选地,在步骤(I)的环氧树脂中添加改型助剂,所述改性助剂包括增韧剂、稀释剂及娃烧偶联剂。优选地,所述增韧剂选自聚硫增韧剂、聚酰胺或聚醚树脂,其用量为以重量份计每100份环氧树脂10-35份所述增韧剂。优选地,所述稀释剂选自活性稀释剂XY669、732,其用量为以重量份计每100份环氧树脂5-25份所述稀释剂。优选地,所述硅烷偶联剂选自KH560、KH570、KH792、DL602或DL171,其用量为以重量份计每100份环氧树脂0. 5-0. 8份所述硅烷偶联剂。优选地,所述步骤(4)所述固化是热固化或常温固化;所述热固化是在80-150°C温度l_4MPa压力下烘烤l-4h时间;所述常温固化是指在室温环境下l_4MPa压力下干燥2-8h。以下将更详细的描述本专利技术的技术方案。本专利技术涉及,其步骤如下(I)取玻璃纤维布充分浸溃在环氧树脂中,得到经环氧树脂浸溃的玻璃纤维布,并取玻璃纤维丝充分浸溃在环氧树脂中,得到经环氧树脂浸溃的玻璃纤维丝。在本专利技术中,术语“玻璃纤维”是一种现有的无机非金属材料,具有绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好,机械强度高的优点,常用作复合材料中的增强材料、电绝缘材料和绝热保温材料等领域。例如采用泰山玻璃纤维有限公司生产销售的玻璃纤维产品。在本专利技术中,“环氧树脂”是指含有环氧基团的高分子化合物,例如双酚A型环氧树月旨、双酚F型环氧树脂、氢化双酚A型环氧树脂等,都是市面上能够购买获得的产品。(2)将步骤(I)得到的经环氧树脂浸溃的玻璃纤维布在上下芯模表面敷设一层;敷设面积应大于下一步骤缠绕部分占用面积以便后续缠绕完成后进行整体包覆。(3)对步骤(I)得到的经环氧树脂浸溃的玻璃纤维丝施加每单根纱50-100N的张力,然后将该玻璃纤维丝缠绕在步骤(2)得到的敷设了一层玻璃纤维布的芯模上;缠绕时,单独缠绕玻璃纤维丝,或将玻璃纤维布与玻璃纤维丝同时进行缠绕,随缠绕层数递增,对玻璃纤维丝施加的张力以5-15N/层递减,所述玻璃纤维丝缠绕的总层数为8-20层。在以上步骤中,可以采用闭路张力控制系统实现对玻璃纤维施加适当张力,例如采用美国蒙特福公司销售的张力控制系统设本文档来自技高网
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【技术保护点】

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员:席长飞王庆明高国强王大鹏张小燕
申请(专利权)人:北京中材汽车复合材料有限公司
类型:发明
国别省市:

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