一种汽车开口部件及其制备方法技术

本发明专利技术涉及一种汽车开口部件及其制备方法。具体地，所述的汽车开口部件由连续纤维增强热塑性树脂或热固性树脂复合材料组成。由纤维预成型体通过复合材料成型工艺制成，且所述的纤维预成型体具有一个或多个纬向纤维预成型体亚层，且所述的纬向纤维预成型体亚层的轮廓与所述部件的轮廓基本重合；所述的纤维预成型体具有一个或多个经向纤维预成型体亚层，且所述的经向纤维预成型体亚层的轮廓与所述纬向纤维预成型体亚层的轮廓基本重合。本发明专利技术产品和方法具有轻质高强、节能环保、成本低廉、成型效率高等优点，可批量化连续自动化生产，具有十分广阔的应用前景。

【技术实现步骤摘要】
【专利摘要】本专利技术涉及。具体地，所述的汽车开口部件由连续纤维增强热塑性树脂或热固性树脂复合材料组成。由纤维预成型体通过复合材料成型工艺制成，且所述的纤维预成型体具有一个或多个纬向纤维预成型体亚层，且所述的纬向纤维预成型体亚层的轮廓与所述部件的轮廓基本重合；所述的纤维预成型体具有一个或多个经向纤维预成型体亚层，且所述的经向纤维预成型体亚层的轮廓与所述纬向纤维预成型体亚层的轮廓基本重合。本专利技术产品和方法具有轻质高强、节能环保、成本低廉、成型效率高等优点，可批量化连续自动化生产，具有十分广阔的应用前景。【专利说明】
本专利技术属于汽车工业和复合材料领域，具体地，涉及一种纤维增强复合材料汽车开口部件及其制备方法。
技术介绍
由于全球变暖的温室效应和日益突出的能源危机，节能与环保成为世界各国汽车工业面临的最重要的命题。汽车轻量化技术是为新能源汽车和传统内燃机汽车节省能源消耗，降低环境污染的有效技术途径之一。纤维增强复合材料具有高比强度、高比模量、抗疲劳、耐腐蚀、可设计性强等一系列优异性能，近年来已成为汽车工业领域的轻量化主流技术趋势。当前，世界主要汽车制造商在未来汽车技术蓝图中，都大量地采用纤维复合材料，尤其是碳纤维复合材料，来实现轻量化和高比性能质的突破。福特公司研究表明，合理设计的复合材料可以将零部件减少80%，加工费用相对钢材降低60%，粘结费用相对焊接减少25%到40%，且复合材料结构表现出极好的韧性和抗冲撞性能。权威研究显示，若汽车整车重量降低10%，燃油效率可提高6% — 8%;汽车整备质量每减少100公斤，百公里油耗可降低0.3-0.6升。从行驶性能和碰撞安全性方面来看，汽车轻量化后加速性提高，制动距离减小，碰撞时惯性减小，车辆控制灵敏性、稳定性、噪声振动方面也均有改善。目前，连续纤维增强复合材料制件在汽车上逐渐得到成功应用，但是，主要应用于替代非大开口 /开窗类的金属构件，例如后箱盖、顶棚、防撞梁等。对带开口 /开窗型的部件，尤其是结构部件，如汽车侧围，采用常规的纤维织物制备需要在开窗部位切断纤维，可导致局部严重的应力集中，大大降低了复合材料结构的承载能力，无法满足汽车侧围的性能要求。综上所述，本领域迫切需要开发一种的制备方法简单，避免在开窗部位打断纤维，并且性能优异、成本低下、成型效率高的汽车开口部件。
技术实现思路
本专利技术的技术目的是针对上述现有技术中存在的不足，提供一种性能优异、成本低下、成型效率高的汽车开口部件及其制备方法。在本专利技术第一方面，提供了一种汽车开口部件，所述的汽车开口部件由纤维预成型体通过复合材料成型工艺制成,且所述的纤维预成型体具有一个或多个纬向纤维预成型体亚层，且所述的纬向纤维预成型体亚层的轮廓与所述部件的轮廓基本重合；且所述的纤维预成型体具有一个或多个经向纤维预成型体亚层，且所述的经向纤维预成型体亚层的轮廓与所述纬向纤维预成型体亚层的轮廓基本重合。在另一优选例中，所述的汽车开口部件是具有开口 /开窗的部件，其中，所述的开口 /开窗的面积SI为12cm2 ^ SI ^ 2m2。在另一优选例中，所述部件的外廓截面积S2为30cm2 ^ S2 ^ 4m2。在另一优选例中，所述的开口 /开窗的面积S1:外廓截面积S2=l/10_19/20,较佳地占1/5-9/10，更佳地占1/3-7/8，最佳地占1/2-4/5。在另一优选例中，所述的汽车开口部件是汽车侧围部件。在另一优选例中，所述经向纤维预成型体亚层的总体形状与汽车开口部件形状相同或相似。在另一优选例中，所述的纬向纤维预成型体亚层的纤维轨迹和/或总体形状与汽车开口部件相似或相同。在另一优选例中，所述的经向纤维预成型体亚层每层由1-100根纤维构成，较佳地由1-20根纤维构成，更佳地由1-5根纤维构成，最佳地由I根纤维构成。所述的经向纤维预成型体亚层具有与纬向纤维方向交叉的经向纤维轴。较佳地，每层经向纤维预成型体亚层的经向纤维轴数量为10~10，000，000根，较佳地为15-1000根。在另一优选例中，按开口的周长计算，经向纤维预成型体亚层的经向纤维轴的密度通常为3-50根/cm，较佳地为5-25根/cm。在另一优选例中，所述纤维预成型体包括多个经向纤维预成型体亚层和多个纬向纤维预成型体亚层。在另一优选例中，各个经向纤维预成型体亚层的经向纤维轴的取向可以相同，可以不同。例如，第一层取向45度，第二层取向-45度。` 在另一优选例中，每个经向纤维预成型体亚层内的各经向纤维轴的取向可以相同，可以不同。例如，取向为45度和-45度。在另一优选例中，所述的经向纤维轴在汽车开口部件各个位置具有相同或基本相同的分布密度。在另一优选例中，所述的经向纤维轴在汽车开口部件的各个位置具有不同的分布山/又ο在另一优选例中，所述的经向纤维轴可以为直线、曲线，或其组合。在另一优选例中，每层纬向纤维预成型体亚层由1-100根纤维构成，较佳地由1-20根纤维构成，更佳地由1-5根纤维构成，最佳地由I根纤维构成。在另一优选例中，所述的纬向纤维预成型体亚层由中心向外呈环状铺放。较佳地，所述的纬向纤维预成型体亚层的大体形状可为圆形、近圆形、椭圆、近椭圆形或螺旋线形，或其组合，较佳地为螺旋线形，且每一层纬向纤维预成型体亚层的纤维圈数为3~2，000圈。在另一优选例中，所述的纤维预成型体由1-20层经向纤维预成型体亚层和1-20层纬向纤维预成型体亚层组成，更佳地由ι-?ο层经向纤维预成型体亚层和1-10层纬向纤维预成型体亚层组成，最佳地由1-5层经向纤维预成型体亚层和1-5层纬向纤维预成型体亚层组成。在另一优选例中，在所述的纤维预成型体中，所述的经向纤维预成型体亚层和所述的纬向纤维预成型体亚层的数量是相同的。在另一优选例中，在所述的纤维预成型体中，所述的经向纤维预成型体亚层和所述的纬向纤维预成型体亚层的数量是不同的。在另一优选例中，所述的纤维预成型体为环状或近环状，且所述纤维预成型体的截面积占所述部件外廓截面积的1/20-9/10，较佳地占1/10-4/5，更佳地占1/8-2/3，最佳地占 1/5-1/2。在另一优选例中，所述的环状或近环状指部件或纤维预成型体的中部具有空穴，且所述空穴的截面积占所述部件外廓的截面积的1/3以上。在另一优选例中，所述的环状指中央有开口的结构，优选地，所述的环状包括圆环、椭圆环、方形环、三角形环、多边形环或不规则形环。在另一优选例中，所述的纤维预成型体的外轮廓形状选自下组:圆形，椭圆形、方形、三角形、多边形或不规则形状。在另一优选例中，所述的开口形状选自下组:圆形，椭圆形、方形、三角形、多边形或不规则形状。在另一优选例中，所述的纤维预成型体的体积占所述部件的总体积的1/4-2/3。在另一优选例中，所述的纤维预成型体由1-20层经向纤维预成型体亚层和1-20层纬向纤维预成型体亚层组成，更佳地由1-10层经向纤维预成型体亚层和1-10层纬向纤维预成型体亚层组成，最佳地由1-5层经向纤维预成型体亚层和1-5层纬向纤维预成型体亚层组成。在另一优选例中，所述汽车开口部件的纤维预成型体至少由I层经向纤维预成型体亚层和I层纬向纤维预成型体亚层组成纤维预成型体单层。在另一优选例中，所述的汽车开口部件纤维预成型体具有至少I个纤维预成型体本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种汽车开口部件，其特征在于，所述的汽车开口部件由纤维预成型体通过复合材料成型工艺制成，且所述的纤维预成型体具有一个或多个纬向纤维预成型体亚层，且所述的纬向纤维预成型体亚层的轮廓与所述部件的轮廓基本重合；且所述的纤维预成型体具有一个或多个经向纤维预成型体亚层，且所述的经向纤维预成型体亚层的轮廓与所述纬向纤维预成型体亚层的轮廓基本重合。

【技术特征摘要】

【专利技术属性】
技术研发人员：祝颖丹，秦永利，滑聪，孟令军，蔡晶，熊鑫，范欣愉，
申请(专利权)人：中国科学院宁波材料技术与工程研究所，
类型：发明
国别省市：