本發(fā)明涉及底護(hù)板，具體的，涉及一種發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板及其制備方法。
背景技術(shù)：
1、發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，也稱為導(dǎo)流板，通常是根據(jù)各種不同車型量身設(shè)計(jì)的引擎防護(hù)裝置，安裝在發(fā)動(dòng)機(jī)底部，用以防止發(fā)動(dòng)機(jī)在行駛過程中受到外部因素（如路面坑洼、沙石撞擊等）的損害，從而避免汽車拋錨。此外，發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板還能在一定程度上保持發(fā)動(dòng)機(jī)艙的清潔，防止路面積水灰塵進(jìn)入發(fā)動(dòng)機(jī)艙，提高發(fā)動(dòng)機(jī)的運(yùn)行效率。隨著汽車工業(yè)的快速發(fā)展和消費(fèi)者需求的不斷變化，對發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板的性能要求也越來越高，包括輕量化、高強(qiáng)度、耐沖擊、降噪及良好的散熱性能等。
2、目前市場上常見的發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板材質(zhì)主要有鋼質(zhì)板、鋁合金、硬塑樹脂及塑鋼等。這些材質(zhì)在重量、價(jià)格、保護(hù)效果等方面均有所不同，其中硬塑樹脂低成本、輕質(zhì)，但保護(hù)異物撞擊的能力相對較弱，此外，現(xiàn)有底護(hù)板在材料選擇上受到一定限制，難以同時(shí)滿足輕量化、高強(qiáng)度、耐沖擊及耐復(fù)雜環(huán)境等多方面的性能要求。基于此，本發(fā)明提出了一種發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板及其制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路
1、為了解決前述問題，本發(fā)明提出一種發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，硬度高，還具有一定的耐酸堿性，同時(shí)保持了良好的力學(xué)性能。
2、本發(fā)明的技術(shù)方案如下：
3、第一方面，本發(fā)明提出一種高強(qiáng)度擋泥板，包括以下重量份的原料：聚丙烯40-50份、玻璃纖維15-20份、碳化硅改性碳纖維5-10份、納米二氧化硅5-9份、相容劑2-3份、抗氧劑0.5-1份、硬脂酸鈣0.3-0.5份、聚乙烯蠟0.4-0.6份。
4、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述碳化硅改性碳纖維的制備方法包括：將正硅酸乙酯與乙醇和水混合，加入鹽酸水溶液，在轉(zhuǎn)速為200-300rpm的條件下攪拌20-24h，形成透明溶膠；將1-2g經(jīng)過硝酸預(yù)處理后的碳纖維浸入10-20ml的透明溶膠中，30-40khz條件下超聲30-40min，隨后在60-80℃、真空條件下干燥120-140min，隨后在氬氣條件下以3-5℃/min升溫至500-600℃，保溫50-60min，繼續(xù)以3-5℃/min升溫至1100-1200℃，保溫50-60min，冷卻至室溫后即得。
5、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述預(yù)處理后的碳纖維的制備方法包括：將碳纖維浸入丙酮中，在功率為90-100w，頻率為30-40khz條件下超聲清洗30-40min，70-80℃條件下烘干2-3h后浸入質(zhì)量濃度為60-70%的硝酸水溶液中，75-85℃條件下處理50-70min，去離子水沖洗至中性，100-120℃條件下干燥3-4h后即得。
6、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述玻璃纖維長度為200-400μm，直徑為20-30μm；所述碳纖維的長度為3-5mm，直徑7-9μm。
7、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述正硅酸乙酯、乙醇、水和鹽酸水溶液的用量比為10-11g：18-20g：3-4g：5-6ml。
8、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述鹽酸水溶液的濃度為0.1-0.2m。
9、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯。
10、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述抗氧劑為抗氧劑1010。
11、第二方面，本發(fā)明提出一種高強(qiáng)度擋泥板的制備方法，步驟包括：將聚丙烯、玻璃纖維、碳化硅改性碳纖維、納米二氧化硅、相容劑、抗氧劑、硬脂酸鈣、聚乙烯蠟在轉(zhuǎn)速為400-500rpm的條件下混合5-15min；通過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，成型，得到發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板。
12、作為進(jìn)一步的技術(shù)方案，所述雙螺桿擠出機(jī)的溫度設(shè)置包括：一區(qū)155-165℃，二區(qū)185-195℃，三區(qū)205-215℃，模頭溫度200-210℃。
13、本發(fā)明的工作原理及有益效果為：
14、在本發(fā)明中，碳纖維的預(yù)處理是提升其與基體材料界面結(jié)合強(qiáng)度的關(guān)鍵步驟。本發(fā)明采用丙酮超聲清洗與硝酸氧化處理相結(jié)合的方法。其中，丙酮超聲清洗利用溶劑的溶解作用和超聲波的空化效應(yīng)，有效清除了碳纖維表面的油脂、灰塵等雜質(zhì)，為后續(xù)處理提供了潔凈的表面。而硝酸氧化處理則通過氧化碳纖維表面的碳原子，引入含氧官能團(tuán)（如羧基、羥基等），這些官能團(tuán)能夠與基體材料中的極性基團(tuán)形成化學(xué)鍵合，從而顯著增強(qiáng)界面結(jié)合強(qiáng)度。
15、在預(yù)處理的基礎(chǔ)上，本發(fā)明通過特定的溶膠-凝膠法和熱處理工藝，在碳纖維表面形成了碳化硅涂層。溶膠-凝膠法利用正硅酸乙酯、乙醇、水和鹽酸水溶液的化學(xué)反應(yīng)，形成透明溶膠。碳纖維浸入溶膠后，經(jīng)過超聲處理和真空干燥，再經(jīng)高溫?zé)崽幚恚罱K在碳纖維表面形成致密的碳化硅涂層。該涂層不僅改善了碳纖維與聚丙烯基體之間的熱膨脹系數(shù)匹配度，減少了因熱膨脹差異引起的界面應(yīng)力。這種碳化硅涂層還能形成一層化學(xué)惰性的保護(hù)層，能夠抵抗酸堿等惡劣環(huán)境的侵蝕，提升材料的酸堿保持率，還能夠增加碳纖維表面的粗糙度和活性，有利于與基體材料形成更強(qiáng)的界面結(jié)合，從而提高材料的整體力學(xué)性能。
16、本發(fā)明中，通過多維增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)的協(xié)同作用，玻璃纖維具有較高的模量，能夠抵抗外力作用下的形變，為擋泥板提供穩(wěn)定的支撐結(jié)構(gòu)；碳纖維具有極高的強(qiáng)度，能夠承受較大的拉伸和壓縮載荷，與玻璃纖維形成互補(bǔ)，共同提升擋泥板的整體力學(xué)性能，玻璃纖維和碳纖維在三維空間中交織分布，形成多維增強(qiáng)網(wǎng)絡(luò)，有效分散和傳遞載荷，提高材料的抗沖擊性能。
17、此外，本發(fā)明還利用納米二氧化硅作為異相成核劑，能夠促進(jìn)聚丙烯基體中晶粒的細(xì)化，提高材料的結(jié)晶度和力學(xué)性能。晶粒細(xì)化不僅能夠提高材料的強(qiáng)度和韌性，還有助于改善材料的加工性能和耐熱性。此外，納米二氧化硅顆粒能夠填充碳纖維與基體材料之間的界面缺陷，減少應(yīng)力集中點(diǎn)，從而提高材料的整體強(qiáng)度和韌性。這種界面增強(qiáng)作用進(jìn)一步提升了復(fù)合材料的整體性能。
1.一種發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，其特征在于，包括以下重量份的原料：聚丙烯40-50份、玻璃纖維15-20份、碳化硅改性碳纖維5-10份、納米二氧化硅5-9份、相容劑2-3份、抗氧劑0.5-1份、硬脂酸鈣0.3-0.5份、聚乙烯蠟0.4-0.6份。
2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，其特征在于，所述碳化硅改性碳纖維的制備方法包括：將正硅酸乙酯與乙醇和水混合，加入鹽酸水溶液，攪拌形成透明溶膠；將經(jīng)過硝酸預(yù)處理后的碳纖維浸入透明溶膠中，超聲、干燥，隨后在氬氣條件下以3-5℃/min升溫至500-600℃，保溫50-60min，繼續(xù)以3-5℃/min升溫至1100-1200℃，保溫50-60min，冷卻至室溫后即得。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，其特征在于，所述預(yù)處理后的碳纖維的制備方法包括：將碳纖維浸入丙酮中超聲清洗30-40min，70-80℃條件下烘干2-3h后浸入質(zhì)量濃度為60%-70%的硝酸水溶液中，75-85℃條件下處理50-70min，去離子水沖洗至中性，干燥后即得。
4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，其特征在于，所述玻璃纖維長度為200-400μm，直徑為20-30μm；所述碳纖維的長度為3-5mm，直徑7-9μm。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，其特征在于，所述正硅酸乙酯、乙醇、水和鹽酸水溶液的用量比為10-11g：18-20g：3-4g：5-6ml。
6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，其特征在于，所述鹽酸水溶液的濃度為0.1-0.2m。
7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，其特征在于，所述相容劑為馬來酸酐接枝聚丙烯。
8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板，其特征在于，所述抗氧劑為抗氧劑1010。
9.一種如權(quán)利要求1-8任一項(xiàng)所述的發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板的制備方法，其特征在于，步驟包括：將聚丙烯、玻璃纖維、碳化硅改性碳纖維、納米二氧化硅、相容劑、抗氧劑、硬脂酸鈣、聚乙烯蠟在轉(zhuǎn)速為400-500rpm的條件下混合5-15min；通過雙螺桿擠出機(jī)熔融共混，擠出造粒，成型，得到發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板。
10.根據(jù)權(quán)利要求9所述的發(fā)動(dòng)機(jī)底護(hù)板的制備方法，其特征在于，所述雙螺桿擠出機(jī)的溫度設(shè)置包括：一區(qū)155-165℃，二區(qū)185-195℃，三區(qū)205-215℃，模頭溫度200-210℃。