本發明涉及電動汽車的模組盒，具體為一種纖維復合材料的方形模組盒及其制作方法。
背景技術：
新能源汽車產業是我國七大戰略性新興產業之一，其中做為發展戰略重點的電動汽車是新能源汽車的代表。新能源汽車的關鍵問題在于其安全性以及續航能力、電池技術和車身整體重量規劃，研究表明：整車重量降低25％，續航能力可提升45％以上。面臨輕量化的壓力，汽車主機廠的乘用車電池重量在設計之初一般要求不超過整車重量的30％，而專用車更加面臨著更大的強制性的政策減重壓力：工信部下發的《新能源汽車推廣應用工程推薦車型目錄》中要求：運輸類新能源專用車、貨車動力電池系統總質量占整車質量比例不超過25％，作業類新能源專用車、貨車不超過20％。
動力電池作為純電動汽車的核心部件，由電芯組成電池模組，再由數十個模組通過串聯、并聯的方式組成動力電池，其總電壓在50KW以上，總重量有數百公斤，在整車重量中占有40％以上的比例。因此，用于放置電芯的模組盒的重量和絕緣性能分別直接影響整車的輕量化和用電安全性。目前，放置電芯的模組盒由鋁合金等金屬材料通過焊接而成，具有重量重和焊縫耐疲勞性能不好容易開裂等缺點，還需要表面絕緣處理的工序。因此，急需一種能夠提高能量密度的輕質、高強、絕緣的新材料模組盒，替代原金屬材料模組盒，解決輕量化問題和電池絕緣等安全性問題。
現有技術中，采用復合材料液體模塑成型技術(Liquid Composite Molding，簡稱LCM)是纖維復合材料的常用成型方法之一，是指將液態聚合物注入鋪有纖維預成型體的閉合模腔中，或加熱熔化預先放入模腔內的樹脂膜，液態聚合物在流動充模的同時完成樹脂/纖維的浸潤并經固化成型為制品的一類制備技術，包括樹脂傳遞模塑(Resin Transfer Molding，RTM)、真空輔助樹脂傳遞模塑(Vacuum Assisted Resin TransferMolding，VARTM)、樹脂膜滲透成型工藝(Resin FilmInfusion，RFI)等工藝技術。這類工藝的共同特點是將纖維預成型體放人模腔內，再將一種或多種液態樹脂在壓力(形成真空或壓力泵)作用下注入閉合模中，液態熱固性樹脂浸漬纖維預成型體，待樹脂固化脫模后得到產品。但是現有的，纖維復合材料制品的成型效率低，熱壓罐工藝、預浸料工藝以及其他模壓方法的產品成型固化時間一般在60min以上，與汽車工業要求的“1min”循環周期難以匹配，是長期以來困擾連續纖維復合材料在汽車工業領域應用的難題之一。
技術實現要素：
針對現有技術中存在的問題，本發明提供一種纖維復合材料的方形模組盒及其制作方法，得到的產品本身具有絕緣性能，擊穿電壓高，用電安全性好；制作方法壓制操作過程可控性強、產品形狀、尺寸和重量一致性高。
本發明是通過以下技術方案來實現：
一種纖維復合材料的方形模組盒的制作方法，包括如下步驟，
步驟1，原材料準備；取方形模組盒質量29％～35％的環氧樹脂，并均分為三份備用；取方形模組盒質量65％～71％的連續玄武巖纖維備用；
步驟2，預成型；將連續玄武巖纖維在方形的1號模具中鋪設成型，然后將1號模具放置在1號模壓機的成型臺上；
采用液體淋澆方法將第一份環氧樹脂均勻淋澆到鋪設的連續玄武巖纖維層上，利用1號模壓機先壓制3min～5min進行第一次預成型，成型壓力35噸～45噸；
然后抬起模壓機的上壓板，再淋澆第二份環氧樹脂到纖維層上，壓制5min～7min進行第二次預成型，成型壓力45噸～50噸；
最后再抬起模壓機的上壓板，再將第三份環氧樹脂淋澆到纖維層上，然后合模成型，成型壓力50噸；
步驟3，正式成型；將合模成型的方形模組盒從1號模具中取出，放置于2號模壓機的2號模具中，2號模壓機臺面溫度以5℃/min的升溫速率從室溫升溫至130℃-150℃，壓力為130噸～150噸；當溫度達到130℃-150℃時，保持壓力8min～30min；然后，抬起上模，開模取出方形模組盒。
優選的，步驟1中的環氧樹脂中加入混合均勻的固化劑，環氧樹脂和固化劑在室溫下的質量比為(9-10):(2.5-3)。
優選的，1號模具為玻璃鋼模具。
優選的，2號模具為金屬模具。
進一步，步驟2中的環氧樹脂通過計量噴嘴均勻淋涂在已經鋪設好的纖維層之中。
一種由本發明所述的制作方法得到的纖維復合材料的方形模組盒。
優選的，重量為490g～510g；拉伸強度大于1800MPa，斷裂強度高于1600MPa。
與現有技術相比，本發明具有以下有益的技術效果：
本發明所述方法利用2套模具和2套壓機，首先進行模組盒的預成型，然后進行正式成型，整體能夠實現16min復合材料制品的脫模，減少了模內固化時間，加快了壓機和模具的高效循環使用，具有產品一致性好、生產效率高、產品成本低的制造優勢，能夠匹配汽車工業等產量需求大的領域產品成型效率要求，是復合材料汽車零部件的優選成型方式。
本發明采用的液體淋澆模塑成型方法(Liquid Pouring Molding，簡稱LPM)是一種先進的液體模塑成型技術(LCM)的方法，與其他LCM成型技術的區別在于這種方法的樹脂在常壓下均勻淋澆在模具中的纖維層中，用模壓機的壓板壓力來實現樹脂和纖維的均勻浸漬，可一步浸滲成型帶有夾芯、加筋、預埋件等的大型復雜結構部件。
本發明產品與現有產品比較，重量為490g～510g，比鋁合金材質的同類產品減輕重量200g；產品一體成型，力學性能高，其中拉伸強度高和斷裂強度高。
具體實施方式
下面結合具體的實施例對本發明做進一步的詳細說明，所述是對本發明的解釋而不是限定。
本發明采用的連續玄武巖纖維選用玄武巖石料為原材料，生產工藝產生的廢棄物少，對環境污染小，產品廢棄后可直接轉入生態環境中，無任何危害，是一種綠色、環保材料，是國家重點發展的四大纖維材料之一。玄武巖纖維因其比強度高、比模量高、密度低、耐熱、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變，絕緣性好等優異特性，在汽車行業、摩擦材料、造船材料、隔熱材料和防彈防護等領域得到了廣泛的應用，玄武巖纖維和鋁合金的力學性能指標對比如下表所示：
其中，使用的環氧樹脂是泛指分子中含有兩個或兩個以上環氧基團的有機化合物，與固化劑同時使用，固化后的環氧樹脂具有良好的物理、化學性能，它對金屬和非金屬材料的表面具有優異的粘接強度，介電性能良好，變定收縮率小，制品尺寸穩定性好，硬度高，柔韌性較好，化學穩定性好，作澆注、浸漬、層壓料等廣泛應用。
本發明通過采用液體淋澆工藝成型技術(LPM)，選用玄武巖纖維和熱固性環氧樹脂為原材料制作放置新能源汽車動力電池電芯的方形模組盒，其中纖維質量含量為65％～71％，環氧樹脂質量含量為29％～35％。
本發明采用高性能連續玄武巖纖維為原材料，產品重量為490-510g；在方形模具中鋪設成型，然后將1號模具放置在1號模壓機的成型臺上，在常溫條件下，將環氧樹脂和固化劑置于燒杯中，在精密天平上稱重，質量比例10:3；采用液體淋澆方法將產品重量30-32％，即50g～55g混合好的環氧樹脂均勻淋澆到纖維層上，利用模壓機的上壓板先壓制3min～5min進行預成型，成型壓力35噸～45噸；然后抬起模壓機的上壓板，再淋澆50g～55g環氧樹脂到纖維層上，壓制5min～7min，成型壓力45噸～50噸；然后再抬起模壓機的上壓板，再淋澆50g～55g環氧樹脂到纖維層上，然后合模，成型壓力50噸。其中，1號模具為簡易玻璃鋼模具，1號壓機為壓力低和溫度低的簡易壓機。
產品從1號模具中取出，放置于2號模壓機的2號模具中，2號模壓機臺面溫度，以5℃/min的升溫速率，從室溫升溫至130℃度，壓機設置壓力為130噸～150噸，當溫度達到130℃時，保持壓力8min～30min；然后，抬起上模，開模取出產品。其中，2號模具為正規金屬模具，2號壓機為壓力高和溫度高的高性能壓機。
實施例1
在常溫條件下，采用高性能連續玄武巖纖維和環氧樹脂為原材料，其中纖維質量含量為65％～71％，環氧樹脂質量含量為29％～35％，本優選實例中將30％的環氧樹脂三等份。在方形模具中鋪設成型，然后將1號模具放置在1號模壓機的成型臺上，采用液體淋澆方法將一份50g環氧樹脂均勻淋澆到纖維層上，利用模壓機的上壓板先壓制3min預成型，成型壓力35噸；然后抬起模壓機的上壓板，再淋澆第二份50g環氧樹脂到纖維層上，壓制5min，成型壓力50噸；然后再抬起模壓機的上壓板，再淋澆第三份50g環氧樹脂到纖維層上，合模。產品從1號模具中取出，放置于2號模壓機的2號模具中，2號模壓機的臺面溫度，以5℃/min的升溫速率，從室溫升溫至130℃度，壓機設置壓力為150噸，當溫度達到135℃時，保持壓力9min；然后，抬起上模，開模取出產品，產品重量為490g。
實施例2
在常溫條件下，采用高性能連續玄武巖纖維和環氧樹脂為原材料，其中纖維質量含量為65％～71％，環氧樹脂質量含量為29％～35％，本優選實例中將32％的環氧樹脂三等份。在方形模具中鋪設成型，然后將1號模具放置在1號模壓機的成型臺上，采用液體淋澆方法將一份55g環氧樹脂均勻淋澆到纖維層上，利用模壓機的上壓板先壓制5min預成型，成型壓力45噸；然后抬起模壓機的上壓板，再淋澆第二份55g環氧樹脂到纖維層上，壓制7min，成型壓力45噸；然后再抬起模壓機的上壓板，再淋澆第三份55g環氧樹脂到纖維層上，合模。產品從1號模具中取出，放置于2號模壓機的2號模具中，2號模壓機的臺面溫度，以5℃/min的升溫速率，從室溫升溫至130℃度，壓機設置壓力為135噸，當溫度達到145℃時，保持壓力30min；然后，抬起上模，開模取出產品，產品重量為510g。
實施例3
在常溫條件下，采用高性能連續玄武巖纖維和環氧樹脂為原材料，其中纖維質量含量為65％，環氧樹脂質量含量為35％，將環氧樹脂三等份。在方形模具中鋪設成型，然后將1號模具放置在1號模壓機的成型臺上，采用液體淋澆方法將一份環氧樹脂均勻淋澆到纖維層上，利用模壓機的上壓板先壓制3min預成型，成型壓力35噸；然后抬起模壓機的上壓板，再淋澆第二份環氧樹脂到纖維層上，壓制5min，成型壓力45噸；然后再抬起模壓機的上壓板，再淋澆第三份環氧樹脂到纖維層上，合模，成型壓力50噸。
產品從1號模具中取出，放置于2號模壓機的2號模具中，2號模壓機的臺面溫度，以5℃/min的升溫速率，從室溫升溫至130℃度，壓機設置壓力為130噸，當溫度達到130℃時，保持壓力8min；然后，抬起上模，開模取出產品。
實施例4
在常溫條件下，采用高性能連續玄武巖纖維和環氧樹脂為原材料，其中纖維質量含量為71％，環氧樹脂質量含量為29％，將環氧樹脂三等份。在方形模具中鋪設成型，然后將1號模具放置在1號模壓機的成型臺上，采用液體淋澆方法將一份環氧樹脂均勻淋澆到纖維層上，利用模壓機的上壓板先壓制5min預成型，成型壓力45噸；然后抬起模壓機的上壓板，再淋澆第二份環氧樹脂到纖維層上，壓制7min，成型壓力50噸；然后再抬起模壓機的上壓板，再淋澆第三份環氧樹脂到纖維層上，合模，成型壓力50噸。
產品從1號模具中取出，放置于2號模壓機的2號模具中，2號模壓機的臺面溫度，以5℃/min的升溫速率，從室溫升溫至150℃度，壓機設置壓力為150噸，當溫度達到150℃時，保持壓力30min；然后，抬起上模，開模取出產品。
實施例5
在常溫條件下，采用高性能連續玄武巖纖維和環氧樹脂為原材料，其中纖維質量含量為67％，環氧樹脂質量含量為33％，將環氧樹脂三等份。在方形模具中鋪設成型，然后將1號模具放置在1號模壓機的成型臺上，采用液體淋澆方法將一份環氧樹脂均勻淋澆到纖維層上，利用模壓機的上壓板先壓制4min預成型，成型壓力40噸；然后抬起模壓機的上壓板，再淋澆第二份環氧樹脂到纖維層上，壓制6min，成型壓力48噸；然后再抬起模壓機的上壓板，再淋澆第三份環氧樹脂到纖維層上，合模，成型壓力50噸。
產品從1號模具中取出，放置于2號模壓機的2號模具中，2號模壓機的臺面溫度，以5℃/min的升溫速率，從室溫升溫至140℃度，壓機設置壓力為140噸，當溫度達到140℃時，保持壓力20min；然后，抬起上模，開模取出產品。