一種用於客車發動機罩的複合材料及其製備方法與流程

2023-12-02 20:42:17 2

本發明屬於複合材料技術領域，尤其涉及一種用於客車發動機罩的複合材料及其製備方法，具體地說是一種氣味小、面密度低、可揮發性有機物含量符合國家標準的複合材料並用於客車的發動機罩。

背景技術：

現階段用於客車發動機罩的材料多為玻璃鋼材質，該材質密度高、氣味大、揮發性有機物（VOC）含量超標，導致產品的環保性能差；同時用於客車發動機罩的玻璃鋼材質產品成型過程中全程由人工手工製作，效率低下，對環境造成嚴重汙染，導致生產場所環境比較惡劣。

現有的玻璃鋼材質的發動機罩，原材料一般為脫模劑、膠衣、不飽和樹脂、玻璃纖維氈、固化劑等，多使用手糊成型的工藝方式製作而成，其成型工藝實現過程如下：首先將模具進行清潔，然後依次在模具表面塗刷脫模劑、膠衣，然後在膠衣上沿著模具表面鋪設玻璃纖維氈，將不飽和樹脂澆注在玻璃纖維氈表面，使用手輥滾動壓實，排除氣泡，然後經過固化、脫模、切割、修補等工序最終完成產品製作。上述產品製作過程全程由人工手工製作，效率低。同時玻璃鋼材質中揮發性有機物含量（VOC）超過國家標準，對環境造成嚴重汙染，同時面密度高，不符合產品輕量化的趨勢。

技術實現要素：

為解決現有技術中揮發性有機物含量超標，環保性能差，製作效率低的技術問題，本發明提供一種用於客車發動機罩的複合材料及其製備方法。

本發明用於客車發動機罩的複合材料氣味小，可揮發性有機物（VOC）含量滿足國家標準，整體環保型較好；同時該用於客車發動機罩的複合材料面密度低，輕量化優勢明顯；該複合材料的生產過程中，依靠大型壓機和機器人，機械化程度較高，有效地解決了現有玻璃鋼材質產品製作過程中手工製作效率低、生產環境差的問題。

術語解釋：

長玻纖：纖維長度大於5mm的玻璃纖維；

TPU：熱塑性聚氨酯彈性體橡膠；

ABS：丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料。

為解決上述技術問題，本發明採用的技術方案為：

一種用於客車發動機罩的複合材料，包括表皮材料、粘接材料和基材，所述表皮材料和基材通過粘接材料牢固結合在一起形成所述用於客車發動機罩的複合材料；

所述表皮材料由外表層和支撐層組成，所述外表層為具有耐磨性能的熱塑性聚氨酯彈性體橡膠，所述支撐層為硬質的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料；

所述粘接材料為化學基礎黑色溶劑型異氰酸酯；

所述基材由長玻纖和聚氨酯發泡材料組成。

優選的，所述表皮材料只由支撐層組成，所述支撐層為硬質的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料。

優選的，所述基材由玻璃纖維氈和聚氨酯發泡材料組成。

一種用於客車發動機罩的複合材料的製備方法，包括以下步驟：

（1）通過共擠出複合工藝成型，依靠分子間相容性將所述熱塑性聚氨酯彈性體橡膠和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料粘接在一起，然後通過烘烤吸塑工藝成型為所需形狀的表皮材料；

（2）將上述步驟（1）成型後的表皮材料放置於模具的底模中，在表皮材料表面刷一層粘接材料，通過長玻纖注射成型工藝在所述粘接材料上面澆注基材，最後通過上下模具合模熱壓成型製作成所述用於客車發動機罩的複合材料。

優選的，製作成的用於客車發動機罩的複合材料整體厚度為6.0mm-8.0mm。

優選的，所述外表層的表面有紋路，厚度為0.3mm-0.6mm。

優選的，所述支撐層的厚度為1.5mm-2.0mm。

優選的，澆注成型後的基材整體厚度為4.0mm-6.0mm。

共擠出複合工藝是通過採用兩臺或多臺擠出機將各種不同功能的樹脂分別熔融擠出，通過各自的流道在模頭內複合，再經吹脹、冷卻成型。

烘烤吸塑工藝主要通過對材料進行加熱，使其達到軟化溫度後，通過機械或氣壓/真空方式制出模具的形狀，從而達到設計的外觀和形狀及尺寸的要求。

長玻纖注射成型工藝（LFI）是將長玻纖線紗引導入混合頭，在混合頭內進行切斷並與聚氨酯原料進行混合，然後將玻纖與聚氨酯物料的混合物一同注射到模具中進行熱壓成型。長玻纖注射成型工藝製備的產品具有舒適性強、質量輕、投資成本低、生產方式靈活及良好的熱穩定性和優異的力學性能等特點。當前長玻纖注射成型工藝技術主要應用在卡車和客車儀錶板、客車行李架蓋板、客車風道等產品的生產上。

與現有技術相比，本發明的有益效果為：

（1）本發明用於客車發動機罩的複合材料所用原材料均為環保材料，屬於低氣溫、低揮發性有機物的環保材料，氣味小，對環境汙染小，相比現有技術的玻璃鋼製品具有較大的社會效益和經濟效益；

（2）本發明用於客車發動機罩的複合材料所用原材料中揮發性有機物的含量符合國家標準，綠色環保；

（3）本發明用於客車發動機罩的複合材料中的基材為長玻纖增強聚氨酯發泡材料，該材料具有強度高、密度低的輕量化優勢；

（4）本發明用於客車發動機罩的複合材料的製備方法為機械化製作，提高了生產效率，同時優化了生產環境。

附圖說明

圖1為本發明用於客車發動機罩的複合材料的縱向剖切圖；

圖2為本發明用於客車發動機罩的複合材料的正面軸測圖；

圖3為本發明用於客車發動機罩的複合材料的背面軸測圖；

圖中：I-表皮材料，II-粘接材料，III-基材，A-外表層，B-支撐層。

具體實施方式

下面結合實施例對本發明作進一步的詳細說明。

本發明所用TPU、ABS、長玻纖、玻璃纖維氈、聚氨酯發泡材料均為市售產品，所用粘接材料為化學基礎黑色溶劑型異氰酸酯，為市售產品西卡（Sika 207）底塗劑。

附圖1為用於客車發動機罩的複合材料的縱向剖切圖，由圖1所示，一種用於客車發動機罩的複合材料，包括表皮材料I、粘接材料II和基材III，所述表皮材料I和基材III通過粘接材料II牢固結合在一起形成所述用於客車發動機罩的複合材料；

所述表皮材料I由外表層A和支撐層B組成，所述外表層A為具有耐磨性能的熱塑性聚氨酯彈性體橡膠（TPU），所述支撐層B為硬質的丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料（ABS）；

所述粘接材料II為化學基礎黑色溶劑型異氰酸酯；

所述基材III由長玻纖和聚氨酯發泡材料組成。

在本實施例中，所述表皮材料I也可以是無TPU覆蓋的ABS支撐層B組成，所述基材III也可以由玻璃纖維氈和聚氨酯發泡材料替換。

一種用於客車發動機罩的複合材料的製備方法，包括以下步驟：

（1）採用兩臺擠出機將熱塑性聚氨酯彈性體橡膠和丙烯腈-丁二烯-苯乙烯共聚物材料分別加熱到熔融狀態擠出，通過各自的流道在模頭內粘接在一起，然後通過再對粘接在一起的複合材料進行加熱，達到軟化溫度後，通過真空方式利用所用模具製作出設計的外觀和形狀及尺寸的要求，即為表皮材料I；

（2）將上述步驟（1）成型後的表皮材料I放置於模具的底模中，在表皮材料I表面刷一層粘接材料II，即在表面刷一層化學基礎黑色溶劑型異氰酸酯，在上述過程進行的同時，在長纖設備中將長玻纖線紗引導入混合頭，在混合頭內進行切斷並與聚氨酯原料進行混合，然後將玻纖與聚氨酯物料的混合物一同澆注基材III，最後通過上下模具合模熱壓成型製作成所述用於客車發動機罩的複合材料。

在本實施例中，所述熱塑性聚氨酯彈性體橡膠的加熱溫度為90℃，ABS的加熱溫度為170℃，步驟（1）中的加熱到軟化溫度為70℃。

根據上述步驟，製作完成後用於客車發動機罩的複合材料整體厚度為6.0mm-8.0mm，所述外表層的表面有紋路，厚度為0.3mm-0.6mm，所述支撐層的厚度為1.5mm-2.0mm，澆注成型後的基材整體厚度為4.0mm-6.0mm。

如圖2所示，利用製備成的用於客車發動機罩的複合材料製作成客車發動機罩，表皮材料I即為客車發動機罩的外表面。

如圖3所示，基材III為客車發動機罩的內表面。

儘管上述實施例中描述了一種用於客車發動機罩的複合材料及其製備方法，但是所述複合材料各層的厚度可以根據實際需要進行調整，但是只對複合材料中各結構層的厚度做出的修改也是本發明保護的範圍。

本發明用於客車發動機罩的複合材料除用於客車外，還可以應用於汽車、拖拉機等其他車輛的發動機罩中。

儘管已經示出和描述了本發明的實施例，對於本領域的普通技術人員而言，可以理解在不脫離本發明的原理和精神的情況下可以對這些實施例進行多種變化、修改、替換和變型，本發明的範圍由所附權利要求及其等同物限定。