[发明专利]一种多轴向碳纤维复合材料汽车电池盒及其制造方法

说明书

技术领域

本发明属于本发明属于汽车零件技术领域，尤其涉及一种多轴向碳纤维复合材料汽车电池盒及其制造方法。

背景技术

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。CN104827680公开了一种电动汽车车载电池的保护外壳及其制备方法，用碳纤维层合结构复合材料代替钢制材料的同时，在铺层上采用层合多向铺层，起到了保护电池的作用，又不会影响汽车的轻量化。

但由于纤维层合结构铺层过程较繁琐，若电池盒全部采用碳纤维层合结构复合材料，制备时间将大大延长，降低生产效率，且纤维层合结构复合材料的层间性能略有不足。

发明内容

为解决现有技术存在的碳纤维层合结构铺层过程繁琐的缺陷，本发明提供一种多轴向碳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，本发明所采用的技术方案为：一种多轴向碳纤维复合材料汽车电池盒，其材质是以利用多轴向经编工艺制备的多轴向碳纤维经编织物为增强材料，以环氧树脂为基材的复合材料；

所述多轴向碳纤维经编织物包括依次排列的八层平行的铺层，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。

具体地，所述碳纤维为T300-3k碳纤维，拉伸模量230GPa，拉伸强度3.53Gpa，所述的环氧树脂为NPEL-128环氧树脂。

作为优选，所述的增强材料与基材体积比为1：1。

上述的多轴向碳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：将多轴向碳纤维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，充分浸润多轴向碳纤维经编织物；

(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。

进一步地，步骤(1)在模具表面用脱模机擦拭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，其特征在于：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、本发明提供的多轴向碳纤维复合材料汽车电池盒，采用8层碳纤维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50％。

2、本发明提供的多轴向碳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；

3、本发明提供的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、本发明提供的多轴向碳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，对增强纤维的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为多轴向碳纤维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0°衬经纱。