CN221022664U - 基于玻璃纤维增强聚氨酯复合材料的汽车电池盒盖基材 - Google Patents
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Abstract
本实用新型提供一种基于玻璃纤维增强聚氨酯复合材料的汽车电池盒盖基材，以其制备的汽车电池盒盖气密性高、刚度高的同时兼具较好的韧性，不易开裂，且阻燃性良好。它是玻璃纤维布、玻璃纤维短切毡上下交替形成基体，基体的上表层和下表层均是玻璃纤维布，基体的各层玻璃纤维布、玻璃纤维短切毡均喷涂有聚氨酯。
Description
技术领域
本实用新型涉及汽车电池盒盖，具体的说，是一种基于玻璃纤维增强聚氨酯复合材料的汽车电池盒盖基材。
背景技术
为了减少碳排放，交通运输更偏向电动汽车。电动汽车电池组是电动汽车控制变速器的主要动力源，电池组采用类三明治结构，即“盖板-模组-箱体-水冷防护”的组成模式。但电池盒盖设计不当会造成诸多问题，包括开裂，引起噪音，或电池伤害。同时，电池盒盖的重量巨大故必须对电池盒盖进行轻量化设计。
当前行业中，电池盒盖制造普遍采用的是铝合金或低合金高强钢焊接而成，利用电脑软件的优化算法，以质量最轻，变形量最好作为最优化参数，对金属电池盒盖进行结构设计，以此来得到一个最佳性能的电池盒盖。铝合金被大量使用在电池盒盖上，因为其尺寸设计范围大，模具开发成本更低等优点获得了大范围使用。电池箱体分为盒盖和下箱体两部分，由于箱体油较多的铝金属配件通过焊接拼成，无法达到良好的气密性，将导致有水汽或灰尘污染电池包，进而导致电池的安全故障或短路，气密性这项参数是电池组件中重要的参数指标，关系到电池的性能，安全和使用寿命，更考虑到铝合金相比复合材料质量过重且能源浪费问题。因此，在满足整体强度刚度的条件下，为了满足材料优化设计，采用复合材料作为电池盒盖设计的主要材料为新趋势。
聚氨酯(PU)因其良好的力学性能、耐化学性、耐老化、性能调节范围宽，在多个领域被广泛应用。玻璃纤维增强改性聚氨酯材料，一般是采用将聚氨酯喷涂在玻璃纤维毡上得到基材，对基材采用模压后得到。但是该方法得到的改性聚氨酯材料，拉伸强度仅仅为80-120MPa，断裂伸长率约1％，弯曲模量约10GPa，缺口冲击强度约70kJ/m2，气密性、阻燃性均一般，无法满足电池盒盖的基本设计要求。
发明内容
本实用新型的目的是提供一种基于玻璃纤维增强聚氨酯复合材料的汽车电池盒盖基材，以该基材制备的汽车电池盒盖气密性高、刚度高的同时兼具较好的韧性，不易开裂，且阻燃性良好。
本实用新型采用如下技术方案：
基于玻璃纤维增强聚氨酯复合材料的汽车电池盒盖基材，玻璃纤维布、玻璃纤维短切毡上下交替形成基体，基体的上表层和下表层均是玻璃纤维布，基体的各层玻璃纤维布、玻璃纤维短切毡均喷涂有聚氨酯。
上述的汽车电池盒盖基材，玻璃纤维布的克重是玻璃纤维短切毡的2-3倍。
上述的汽车电池盒盖基材，基体上的聚氨酯喷涂量，是基体克重的0.8-1倍。
上述的汽车电池盒盖基材，基体共有3层玻璃纤维布和2层玻璃纤维短切毡。
本实用新型的有益效果：
玻璃纤维布是以优质无碱纤维为原料，经纺纱、织造而成，具有良好的电气绝缘性、隔热保温及机械性能。玻璃纤维短切毡是由玻璃纤维原丝经过短切一定长度后，无定向的均匀分布，并配以粉末聚酯粘接剂(或乳液粘接剂)，一定温度下使其粘结而制成的一种玻璃纤维无纺增强材料。
玻璃纤维布强度较高，但对聚氨酯的浸润性差，玻璃纤维短切毡浸润性好，能够降低聚氨酯的用量。本实用新型基于玻璃纤维布和玻璃纤维短切毡混编在性能和结构上的优势，采用玻璃纤维布、玻璃纤维短切毡上下交替形成、上表层和下表层均是玻璃纤维布的基体，并喷涂聚氨酯。基体经过后续常规的模压等工序即可制得汽车电池盒盖。
经过测试，制得的电池盒盖拉伸强度为400MPa，断裂伸长率约2％，弯曲模量约25GPa，缺口冲击强度约150kJ/m2，气密性、阻燃性均良好。
附图说明
图1是汽车电池盒盖基材的示意图。
具体实施方式
参见图1所示的汽车电池盒盖基材，玻璃纤维布1、玻璃纤维短切毡2上下交替形成基体10，基体10共有3层玻璃纤维布1和2层玻璃纤维短切毡2。
玻璃纤维布采购自常州普泰玻纤制品有限公司，克重680±10g/m2。玻璃纤维短切毡采购自中国巨石股份有限公司，克重是300±10g/m2。对基体的上、下表面分别均匀喷涂聚氨酯，喷涂量均为1100g/m2。
把喷涂聚氨酯后的基材进行模压成型，模压温度约120℃±5℃，压力20Mpa，时间180s±5s；然后冷却定型得到各层相互粘接的汽车电池盒盖，再进行后续处理加工。
对所得的汽车电池盒盖进行测试，密度1.5-1.6g/cm3，拉伸强度为400-420MPa，断裂伸长率不小于2％，弯曲模量约25GPa，缺口冲击强度约150kJ/m2，气密性、阻燃性(UL94V0)均良好。
本实用新型以连续纤维织物为增强体，聚氨酯为树脂基体，采用喷涂方式(STM)制备玻璃纤维增强聚氨酯复合材料，用于汽车电池盒盖。它不仅在保证电池盒盖有着良好的力学性能和耐摩擦性的同时，也解决了轻量化的问题。采用玻璃纤维增强聚氨酯复合材料生产电池盒盖有以下优点：复合材料密度小、质量小，可满足电动汽车轻量化的要求；复合材料力学性能好，制品模量高，尺寸稳定性好，可满足电池壳承重要求；复合材料具有较好的绝热、耐温性能，满足节能要求；生产投资费用小，使用高压聚氨酯发泡机及钢模即可生产，且锁模力要求低，不需要使用高吨位压机。
Claims (4)
1.基于玻璃纤维增强聚氨酯复合材料的汽车电池盒盖基材，其特征是：玻璃纤维布、玻璃纤维短切毡上下交替形成基体，基体的上表层和下表层均是玻璃纤维布，基体的各层玻璃纤维布、玻璃纤维短切毡均喷涂有聚氨酯。
2.如权利要求1所述的汽车电池盒盖基材，其特征是：玻璃纤维布的克重是玻璃纤维短切毡的2-3倍。
3.如权利要求2所述的汽车电池盒盖基材，其特征是：基体上的聚氨酯喷涂量，是基体克重的0.8-1倍。
4.如权利要求2所述的汽车电池盒盖基材，其特征是：基体共有3层玻璃纤维布和2层玻璃纤维短切毡。
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