本申请提供结构部件的制造方法和结构部件。该制造方法包括以下步骤：1)将包括聚碳酸酯或聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共混物的原料熔融后与纤维进行混合，然后挤出并切成具有预定长度的预成型坯料；2)在进行模压成型之前将预成型坯料保持在保温温度下并输送；并且3)将预成型坯料输送到模压机并模压成型，以形成结构部件；其中，预成型坯料的温度为240-320℃；保温温度为200-280℃；并且结构部件构造为在至少一个投影方向上具有大于等于1平方米的投影面积。本申请的制造方法具有简单可靠、便于实施、效率高等优点；本申请的结构部件具有密度小、强度高，机械性能好，耐高温和阻燃性好等优点，适用于电动汽车电池包的上壳。适用于电动汽车电池包的上壳。适用于电动汽车电池包的上壳。
【技术实现步骤摘要】
用于结构部件的制造方法和结构部件
[0001]本申请涉及复合材料结构部件制造领域。更具体而言，本申请涉及一种采用聚碳酸酯或聚碳酸酯共混物来制造结构部件的制造方法，旨在经由在线共混长纤维增强热塑性塑料(LFT-D)工艺来制造大尺寸结构部件。本申请还涉及一种根据上述制造方法来制造的结构部件。
技术介绍
[0002]诸多应用场合需要使用大尺寸结构部件，例如，电动汽车电池包的上壳体。动力电池包部件需要满足若干国家标准的测试，例如外部火焰暴露燃烧测试(GB/T 31467.3)和气密测试(例如，在3.5KPa下进行)等。因此，常用于制造电池包上壳体的材料包括金属(例如钢或铝合金)、热固性树脂材料(例如通过SMC成型的热固性树脂材料)和聚丙烯树脂等。
[0003]然而，钢的密度很高为(7.8g/cm3)，因此导致最终获得结构部件具有较大的重量，并且还需要施加后续的防腐和绝缘处理。
[0004]铝合金适合于简单的平板形状的零件，特别是非深腔的、截面形状不复杂的结构部件。铝合金的生产工艺简单，可以在轻量化和成本之间获得平衡。但是，如果用铝合金制造几何形状复杂和具有深腔的结构部件，就需要对模具和工序做出额外的修改，以处理部件的角落和产品截面的变化，这将导致成本增加。同时，由于深的拉伸率将导致结构部件在侧壁和角落处的壁变薄，结构部件在这些区域的力学性能变弱。
[0005]热固性树脂材料的SMC成型方案可用于制造几何结构复杂的零件，但仍然存在许多缺点。例如，热固性树脂材料属于不可回收材料，密度比热塑性树脂材料高(1.8g/cm3)，成型周期时间长(一般需要4~5分钟左右)，在加工成型过程中会有VOC气味的问题。热固性树脂材料的SMC成型的结构部件虽然具有高的模量，但其断裂伸长率较小，韧性差。热固性树脂材料的SMC方案如果应用于电池包上壳体，则在做生产装配及气密测试过程中容易发生开裂。
[0006]在线共混长纤维增强热塑性塑料(In-line Compounding Long Fiber Reinforced Thermoplastic-Direct)工艺可用于制造结构部件。其中，长纤维增强热塑性塑料还可简称为LFT-D。
[0007]聚丙烯树脂(PP)通过LFT-D工艺虽然可以成型较大尺寸的结构部件，但成型出的结构部件具有机械性能不佳，翘曲严重，模量为5000~600MPa，并且阻燃性不好，不能通过燃烧测试等缺陷，无法满足电池包上壳的技术要求。
[0008]然而，如果采用注塑成型来制造基于诸如聚碳酸酯(PC)和聚碳酸酯共混物(PC Blend)的热塑性树脂的大尺寸结构部件，则相对较高的成型粘度对成型压力和锁模力提出了高的要求。在制造大尺寸结构部件时，所需要的成型压力和锁模力通常超出了常见注塑机所能提供的成型压力和锁模力的范围。
[0009]中国专利技术专利申请CN103991204A公开了一种模压玻纤增强PC的LFT-D成型方法。然而，CN103991204A所采用的加工工具和所公开的工艺条件无法用于制造大尺寸结构部
件。
[0010]中国专利技术专利申请CN109130207A公开了一种采用玻纤布铝箔进行的阻燃电池壳上盖LFT-D生产工艺。然而，CN103991204A中所公开的方案旨在采用玻纤布铝箔来改善阻燃能力和防火能力，而诸如聚碳酸酯(PC)和聚碳酸酯共混物(PC Blend)的热塑性树脂并不需要采用玻纤布铝箔就能具备期望的阻燃能力和防火能力。
[0011]中国专利技术专利申请CN109177209A公开了一种使用诸如改性PP树脂的聚合物基体材料来制造电池包上壳体的成型工艺。然而，CN109177209A中公开的方案同样无法适用于诸如聚碳酸酯(PC)和聚碳酸酯共混物(PC Blend)的热塑性树脂。
[0012]因此，本领域中存在对于聚碳酸酯或聚碳酸酯共混材料大尺寸部件制造方法和所获得的大尺寸结构部件的持续关注。所期望的是新的解决方案能够确保大尺寸结构部件的力学、抗燃烧和气密性能的同时提高生产效率。
技术实现思路
[0013]本申请一方面的目的在于提供一种用于结构部件的制造方法，其旨在采用聚碳酸酯或聚碳酸酯共混材料来通过在线共混长纤维增强热塑性塑料模压成型工艺制造大尺寸的构部件。本申请另一方面的目的在于提供一种通过上述制造方法获得的结构部件。
[0014]本申请的目的是通过如下技术方案实现的：一种用于结构部件的制造方法，包括下列步骤：1) 将包括聚碳酸酯或聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共混物的原料熔融后与纤维进行混合，然后挤出并切成具有预定长度的预成型坯料；2) 在进行模压成型之前将预成型坯料保持在保温温度下并输送；并且3) 将预成型坯料输送到模压机，并且在模压机中对预成型坯料进行模压成型，以形成结构部件；在步骤1)中，预成型坯料的温度为240-320℃；在步骤2)中，保温温度为200-280℃；并且在步骤3)中，结构部件构造为在至少一个投影方向上具有大于等于1平方米的投影面积。
[0015]在上述制造方法中，可选地，在步骤1)中包括：在第一挤出机中将原料加热塑化并熔融，以获得第一熔体；在第二挤出机中将纤维与第一熔体进行混合，以获得第二熔体；并且将第二熔体连续地挤出并切断，以获得预成型坯料；并且在步骤3)中，模压机包括模具以及温控装置。
[0016]在上述制造方法中，可选地，其中，原料包括聚碳酸酯，温控装置包括采用快速热循环技术的急冷急热设备，温控装置操作来使模具的模具型腔的温度在第一预定温度以及低于第一预定温度的第二预定温度之间周期性地变动，急冷急热设备包括：第一流体来源，设置为提供第一工作流体；第二流体来源，设置为提供第二工作流体；第一流体回路，设置在距模具型腔周边第一距离处并与第一流体来源或第二流体来源选择性地成流体连通；以及第二流体回路，设置在距模具型腔周边第二距离处。
[0017]在上述制造方法中，可选地，在模压成型时，首先向第一流体回路输送第一工作流体，以使模具型腔的温度调整至第一预定温度，然后将预成型坯料输送至模具型腔中，同时
切断第一工作流体的供应、排出在第一流体回路内的第一工作流体，并且向第一流体回路输送第二工作流体，以使模具型腔的温度调整至第二预定温度；其中，第二流体回路构造为用于输送保温流体，以提供恒定的模具温度。
[0018]在上述制造方法中，可选地，第一工作流体为水蒸汽或高温水、第二工作流体为冷却水，第一工作流体的温度高于第一预定温度，并且第二工作流体的温度低于第二预定温度。
[0019]在上述制造方法中，可选地，第一流体回路包括多个互相平行地布置的第一流体通道，其中，相邻的第一流体通道之间的第一间距处于35-60mm的范围内，第一距离处于8-25mm的范围内，并且各个第一流体通道分别具有处于5-20mm的范围内的第一直径；并且第二流体回路包括多个互相平行地布置的第二流体通道，其中，相邻的第二流体通道之间的第二间距为50-70mm，每个第二流体通道分别具有20-30mm的第二直径，并且第一本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种用于结构部件的制造方法，包括下列步骤：1) 将包括聚碳酸酯或聚碳酸酯与丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共混物的原料熔融后与纤维进行混合，然后挤出并切成具有预定长度的预成型坯料；2) 在进行模压成型之前将所述预成型坯料保持在保温温度下并输送；并且3) 将所述预成型坯料输送到模压机，并且在模压机中对所述预成型坯料进行模压成型，以形成结构部件；其特征在于，在步骤1)中，所述预成型坯料的温度为240-320℃；在步骤2)中，所述保温温度为200-280℃；并且在步骤3)中，所述结构部件构造为在至少一个投影方向上具有大于等于1平方米的投影面积。2.根据权利要求1所述的制造方法，其特征在于，在步骤1)中包括：在第一挤出机中将原料加热塑化并熔融，以获得第一熔体；在第二挤出机中将纤维与所述第一熔体进行混合，以获得第二熔体；并且将所述第二熔体连续地挤出并切断，以获得所述预成型坯料；并且在步骤3)中，所述模压机包括模具以及温控装置。3.根据权利要求2所述的制造方法，其特征在于，其中，所述原料包括聚碳酸酯，所述温控装置包括采用快速热循环技术的急冷急热设备，所述温控装置操作来使所述模具的模具型腔的温度在第一预定温度以及低于所述第一预定温度的第二预定温度之间周期性地变动，所述急冷急热设备包括：第一流体来源，设置为提供第一工作流体；第二流体来源，设置为提供第二工作流体；第一流体回路，设置在距所述模具型腔周边第一距离处并与所述第一流体来源或所述第二流体来源选择性地成流体连通；以及第二流体回路，设置在距所述模具型腔周边第二距离处。4.根据权利要求3所述的制造方法，其特征在于，在模压成型时，首先向所述第一流体回路输送第一工作流体，以使所述模具型腔的温度调整至所述第一预定温度，然后将所述预成型坯料输送至所述模具型腔中，同时切断所述第一工作流体的供应、排出在所述第一流体回路内的所述第一工作流体，并且向所述第一流体回路输送第二工作流体，以使所述模具型腔的温度调整至所述第二预定温度；其中，所述第二流体回路构造为用于输送保温流体，以提供恒定的模具温度。5.根据权利要求3或4所述的制造方法，其特征在于，所述第一工作流体为水蒸汽或高温水、所述第二工作流体为冷却水，所述第一工作流体的温度高于所述第一预定温度，并且所述第二工作流体的温度低于所述第二预定温度。6.根据权利要求3-5中任一项所述的制造方法，其特征在于，所述第一流体回路包括多个互相平行地布置的第一流体通道，其中，相邻的第一流体通道之间的第一间距处于35-60mm的范围内，所述第一距离处于8-25mm的范围内，并且各个第一流体通道分别具有处于5-20mm的范围内的第一直径；并且所述第二流体回路包括多个互相平行地布置的第二流体通道，其中，相邻的第...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨帆，王永刚，
申请(专利权)人：福建海源新材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：
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