一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢的制作方法

1.本发明涉及化工技术领域，具体涉及一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢。


背景技术：

2.随着经济和社会的发展，交通基建逐步完善，隧道、地铁盾构工程也相应增多，施工技术飞速发展，然出土运输设施的发展停滞不前，效率低下。目前隧道、地铁盾构工程用轨道渣土运输车厢质量占整车比重过大，导致运输效率受限。针对渣土车厢质量占比问题，现以玄武岩纤维增强的复合材料制备出的轻量化车厢来替换原有车厢，大大降低了车厢质量占比，能够很好地满足实际运输过程中的使用要求，提高渣土车箱的运输效率，降低人工成本。
3.目前现有的轨道渣土运输车多用于山区郊外或地下工程，载重较大，对车体整体强度具有较高的要求。且车厢使用环境复杂多样，易产生腐蚀问题。因而，本发明提供一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢,能够大大降低车厢质量实现轻量化的目的。


技术实现要素：

4.针对现有技术的缺陷，本发明的目的是提供一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，以解决上述背景技术中提出的问题。
5.本发明解决技术问题采用如下技术方案：本发明提供了一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，所述玄武岩纤维轻量化渣土车车厢包括型钢骨架、侧板和底板，所述钢骨架由方钢焊接而成，所述侧板和底板均由钢板和玄武岩纤维增强复合板复合而成。
6.优选的，所述钢板和玄武岩纤维增强复合板复合方法包括以下步骤：步骤一、钢板预处理；步骤二、制备复合涂料；步骤三、将步骤二制备的复合涂料涂布在钢板与玄武岩纤维增强复合板连接的一面；步骤四、将玄武岩纤维增强复合板与钢板复合。
7.优选的，所述步骤一中钢板预处理的方法包括以下步骤：a1、在钢板待加工表面上均匀电泳涂覆一层聚苯乙烯薄膜，所述聚苯乙烯薄膜厚度为100-200um；a2、待聚苯乙烯薄膜经50-60℃烘干后，自然冷却到室温；a3、将涂覆有聚苯乙烯薄膜的钢板待加工表面置于化学腐蚀液或电解液中，在轻微搅拌的情况下进行化学或电化学腐蚀加工；a4、待聚苯乙烯薄膜完全脱落后，停止腐蚀加工，取出工件，冲洗、干燥，得具有微坑的钢板。
8.优选的，所述复合涂料包括以下重量份原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂8-20
份、有机硅树脂10-20份、聚氨酯丙烯酸酯25-35份、硅烷偶联剂5-10份、碱性硅溶胶30-50份、无机功能填料6-20份和水15-30份、1-3份环氧树脂固化剂。
9.优选的，所述无机功能填料包括质量比为2-3：0.5-1：0.6-1：1.2-1.6的云母粉、氮化硼、氮化硅。
10.优选的，所述复合涂料的制备方法包括以下步骤：s1、按比例称取如下原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯、硅烷偶联剂、碱性硅溶胶、无机功能填料和水，备用；s2、将所述无机功能填料加入水中，在45-55℃下搅拌25-35min后，冷却至室温，得第一混合料；s3、将丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯和硅烷偶联剂室温下搅拌5-10min，得第二混合料；s4、将所述第一混合料、所述第二混合料和碱性硅溶胶在室温下搅拌35-45min后，即得复合涂料。
11.优选的，所述步骤四中玄武岩纤维增强复合板与钢板复合方法包括以下步骤：i、将玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼混合，研磨，密封加热至1500-1700℃，熔液搅拌均匀后进行纺丝，冷却后浸没在水中，超声震荡10-20min，超声频率为55-65khz，洗涤，干燥得到预处理玄武岩纤维；将预处理玄武岩、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液混合，55-75℃搅拌30-60min，过滤，洗涤，干燥得到玄武岩复合纤维；ii、将聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂混合，100-120℃搅拌得到预混料；iii、将钢板置于挤出机的出料口，将预混料通过挤出机挤出，使挤出料延流至钢板上的复合涂料上，并进行两辊压延，冷却即可。
12.优选的，所述步骤i中玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼的质量比为25-35：3-6：1.5-2.5：0.4-0.8。
13.优选的，所述步骤i中玄武岩矿石、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液的质量比为25-35：1-2：5-10：80-200，氢氧化钠溶液浓度为0.3-0.9mol/l。
14.优选的，所述步骤ii中聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂的质量比为50-80：15-25：2-4：1-5：2-6：1-3：1-3：1-2：1.5-3。
15.与现有技术相比，本发明具有如下的有益效果：本发明主要方向从车厢材料和结构两方面进行了轻量化设计，车厢材料：在车厢结构中大量使用玄武岩纤维增强复合板，从材料密度方面进行轻量化；在满足力学性能要求的前提下对车厢受力钢结构框架，采用用高强钢来替代原q235等级的钢材，可有效减小钢材壁厚、截面尺寸，从而降低车厢钢结构框架重量；车厢结构：对车厢结构重新进行了结构设计，使之受力更为合理，质量更小，从结构设计的角度进行轻量化。
16.本发明通过对钢板一面进行预处理使钢板一面形成众多微坑，再将复合涂料涂布在钢板带有微坑一面，从而使复合涂料能够填充在微坑内并在钢板表面形成粘结层，最后将玄武岩纤维增强复合板的预混料延流至钢板上的复合涂料上，并进行两辊压延，冷却，这
样能够提高钢板与玄武岩纤维增强复合板的附着性，可以提底板和侧板的弯曲性能、受压性能、疲劳性能。
实施方式
17.下面结合具体实施例，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
18.本实施例的本发明提供了一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，玄武岩纤维轻量化渣土车车厢包括型钢骨架、侧板、底板和玄武岩纤维增强复合板，钢骨架由方钢组合而成，侧板和底板均由由钢板和玄武岩纤维增强复合板复合而成。
19.本实施例的钢板和玄武岩纤维增强复合板复合方法包括以下步骤：步骤一、钢板预处理；步骤二、制备复合涂料；步骤三、将步骤二制备的复合涂料涂布在钢板与玄武岩纤维增强复合板连接的一面；步骤四、将玄武岩纤维增强复合板与钢板复合。
20.本实施例的步骤一中钢板预处理的方法包括以下步骤：a1、在钢板待加工表面上均匀电泳涂覆一层聚苯乙烯薄膜，聚苯乙烯薄膜厚度为100-200um；a2、待聚苯乙烯薄膜经50-60℃烘干后，自然冷却到室温；a3、将涂覆有聚苯乙烯薄膜的钢板待加工表面置于化学腐蚀液或电解液中，在轻微搅拌的情况下进行化学或电化学腐蚀加工；a4、待聚苯乙烯薄膜完全脱落后，停止腐蚀加工，取出工件，冲洗、干燥，得具有微坑的钢板。
21.本实施例的复合涂料包括以下重量份原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂8-20份、有机硅树脂10-20份、聚氨酯丙烯酸酯25-35份、硅烷偶联剂5-10份、碱性硅溶胶30-50份、无机功能填料6-20份和水15-30份。
22.本实施例的无机功能填料包括质量比为2-3：0.5-1：0.6-1：1.2-1.6的云母粉、氮化硼、氮化硅。
23.本实施例的复合涂料的制备方法包括以下步骤：s1、按比例称取如下原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯、硅烷偶联剂、碱性硅溶胶、无机功能填料和水，备用；s2、将无机功能填料加入水中，在45-55℃下搅拌25-35min后，冷却至室温，得第一混合料；s3、将丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯和硅烷偶联剂室温下搅拌5-10min，得第二混合料；s4、将第一混合料、第二混合料和碱性硅溶胶在室温下搅拌35-45min后，即得复合涂料。
24.本实施例的步骤四中玄武岩纤维增强复合板与钢板复合方法包括以下步骤：i、将玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼混合，研磨，密封加热至1500-1700℃，熔液搅拌均匀后进行纺丝，冷却后浸没在水中，超声震荡10-20min，超声频率为55-65khz，洗涤，干燥得到预处理玄武岩；将预处理玄武岩、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液混合，55-75℃搅拌30-60min，过滤，洗涤，干燥得到玄武岩复合纤维；ii、将聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂混合，100-120℃搅拌得到预混料；iii、将钢板置于挤出机的出料口，将预混料通过挤出机挤出，使挤出料延流至钢板上的复合涂料上，并进行两辊压延，冷却即可。
25.本实施例的步骤i中玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼的质量比为25-35：3-6：1.5-2.5：0.4-0.8。
26.本实施例的步骤i中玄武岩矿石、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液的质量比为25-35：1-2：5-10：80-200，氢氧化钠溶液浓度为0.3-0.9mol/l。
27.本实施例的步骤ii中聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂的质量比为50-80：15-25：2-4：1-5：2-6：1-3：1-3：1-2：1.5-3。
实施例
28.本实施例的本发明提供了一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，玄武岩纤维轻量化渣土车车厢包括型钢骨架、侧板和底板，钢骨架由方钢焊接而成，侧板和底板均由由钢板和玄武岩纤维增强复合板复合而成。
29.本实施例的钢板和玄武岩纤维增强复合板复合方法包括以下步骤：步骤一、钢板预处理；步骤二、制备复合涂料；步骤三、将步骤二制备的复合涂料涂布在钢板与玄武岩纤维增强复合板连接的一面；步骤四、将玄武岩纤维增强复合板与钢板复合。
30.本实施例的步骤一中钢板预处理的方法包括以下步骤：a1、在钢板待加工表面上均匀电泳涂覆一层聚苯乙烯薄膜，聚苯乙烯薄膜厚度为100um；a2、待聚苯乙烯薄膜经50℃烘干后，自然冷却到室温；a3、将涂覆有聚苯乙烯薄膜的钢板待加工表面置于化学腐蚀液或电解液中，在轻微搅拌的情况下进行化学或电化学腐蚀加工；a4、待聚苯乙烯薄膜完全脱落后，停止腐蚀加工，取出工件，冲洗、干燥，得具有微坑的钢板。
31.本实施例的复合涂料包括以下重量份原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂8份、有机硅树脂10份、聚氨酯丙烯酸酯25份、硅烷偶联剂5份、碱性硅溶胶30份、无机功能填料6份和水15份。
32.本实施例的无机功能填料包括质量比为2：0.5：0.6：1.2的云母粉、氮化硼、氮化硅。
33.本实施例的复合涂料的制备方法包括以下步骤：s1、按比例称取如下原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯、硅烷偶联剂、碱性硅溶胶、无机功能填料和水，备用；s2、将无机功能填料加入水中，在45℃下搅拌25min后，冷却至室温，得第一混合料；s3、将丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯和硅烷偶联剂室温下搅拌5min，得第二混合料；s4、将第一混合料、第二混合料和碱性硅溶胶在室温下搅拌35min后，即得复合涂料。
34.本实施例的步骤四中玄武岩纤维增强复合板与钢板复合方法包括以下步骤：i、将玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼混合，研磨，密封加热至1500℃，熔液搅拌均匀后进行纺丝，冷却后浸没在水中，超声震荡10min，超声频率为55khz，洗涤，干燥得到预处理玄武岩；将预处理玄武岩、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液混合，55℃搅拌30min，过滤，洗涤，干燥得到玄武岩复合纤维；ii、将聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂混合，100℃搅拌得到预混料；iii、将钢板置于挤出机的出料口，将预混料通过挤出机挤出，使挤出料延流至钢板上的复合涂料上，并进行两辊压延，冷却即可。
35.本实施例的步骤i中玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼的质量比为25：3：1.5：0.4。
36.本实施例的步骤i中玄武岩矿石、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液的质量比为25：1：5：80，氢氧化钠溶液浓度为0.3mol/l。
37.本实施例的步骤ii中聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂的质量比为50：15：2：1：2：1：1：2：1.5。。
实施例
38.本实施例的本发明提供了一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，玄武岩纤维轻量化渣土车车厢包括型钢骨架、侧板和底板，钢骨架由方钢焊接而成，侧板和底板均由由钢板和玄武岩纤维增强复合板复合而成。
39.本实施例的钢板和玄武岩纤维增强复合板复合方法包括以下步骤：步骤一、钢板预处理；步骤二、制备复合涂料；步骤三、将步骤二制备的复合涂料涂布在钢板与玄武岩纤维增强复合板连接的一面；步骤四、将玄武岩纤维增强复合板与钢板复合。
40.本实施例的步骤一中钢板预处理的方法包括以下步骤：
a1、在钢板待加工表面上均匀电泳涂覆一层聚苯乙烯薄膜，聚苯乙烯薄膜厚度为200um；a2、待聚苯乙烯薄膜经60℃烘干后，自然冷却到室温；a3、将涂覆有聚苯乙烯薄膜的钢板待加工表面置于化学腐蚀液或电解液中，在轻微搅拌的情况下进行化学或电化学腐蚀加工；a4、待聚苯乙烯薄膜完全脱落后，停止腐蚀加工，取出工件，冲洗、干燥，得具有微坑的钢板。
41.本实施例的复合涂料包括以下重量份原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂20份、有机硅树脂20份、聚氨酯丙烯酸酯35份、硅烷偶联剂10份、碱性硅溶胶50份、无机功能填料20份和水30份。
42.本实施例的无机功能填料包括质量比为3：1：1：1.6的云母粉、氮化硼、氮化硅。
43.本实施例的复合涂料的制备方法包括以下步骤：s1、按比例称取如下原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯、硅烷偶联剂、碱性硅溶胶、无机功能填料和水，备用；s2、将无机功能填料加入水中，在55℃下搅拌35min后，冷却至室温，得第一混合料；s3、将丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯和硅烷偶联剂室温下搅拌10min，得第二混合料；s4、将第一混合料、第二混合料和碱性硅溶胶在室温下搅拌45min后，即得复合涂料。
44.本实施例的步骤四中玄武岩纤维增强复合板与钢板复合方法包括以下步骤：i、将玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼混合，研磨，密封加热至1700℃，熔液搅拌均匀后进行纺丝，冷却后浸没在水中，超声震荡20min，超声频率为65khz，洗涤，干燥得到预处理玄武岩；将预处理玄武岩、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液混合，75℃搅拌30-60min，过滤，洗涤，干燥得到玄武岩复合纤维；ii、将聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂混合，120℃搅拌得到预混料；iii、将钢板置于挤出机的出料口，将预混料通过挤出机挤出，使挤出料延流至钢板上的复合涂料上，并进行两辊压延，冷却即可。
45.本实施例的步骤i中玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼的质量比为35：6：2.5：0.8。
46.本实施例的步骤i中玄武岩矿石、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液的质量比为35：2：10：200，氢氧化钠溶液浓度为0.9mol/l。
47.本实施例的步骤ii中聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂的质量比为80：25：4：5：6：3：3：2：3。
实施例
48.本实施例的本发明提供了一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，玄武岩纤维轻量化
渣土车车厢包括型钢骨架、侧板和底板，钢骨架由方钢焊接而成，侧板和底板均由由钢板和玄武岩纤维增强复合板复合而成。
49.本实施例的钢板和玄武岩纤维增强复合板复合方法包括以下步骤：步骤一、钢板预处理；步骤二、制备复合涂料；步骤三、将步骤二制备的复合涂料涂布在钢板与玄武岩纤维增强复合板连接的一面；步骤四、将玄武岩纤维增强复合板与钢板复合。
50.本实施例的步骤一中钢板预处理的方法包括以下步骤：a1、在钢板待加工表面上均匀电泳涂覆一层聚苯乙烯薄膜，聚苯乙烯薄膜厚度为150um；a2、待聚苯乙烯薄膜经55℃烘干后，自然冷却到室温；a3、将涂覆有聚苯乙烯薄膜的钢板待加工表面置于化学腐蚀液或电解液中，在轻微搅拌的情况下进行化学或电化学腐蚀加工；a4、待聚苯乙烯薄膜完全脱落后，停止腐蚀加工，取出工件，冲洗、干燥，得具有微坑的钢板。
51.本实施例的复合涂料包括以下重量份原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂14份、有机硅树脂15份、聚氨酯丙烯酸酯30份、硅烷偶联剂7.5份、碱性硅溶胶40份、无机功能填料13份和水22.5份。
52.本实施例的无机功能填料包括质量比为2.5：0.7：0.8：1.4的云母粉、氮化硼、氮化硅。
53.本实施例的复合涂料的制备方法包括以下步骤：s1、按比例称取如下原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯、硅烷偶联剂、碱性硅溶胶、无机功能填料和水，备用；s2、将无机功能填料加入水中，在50℃下搅拌30min后，冷却至室温，得第一混合料；s3、将丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯和硅烷偶联剂室温下搅拌8min，得第二混合料；s4、将第一混合料、第二混合料和碱性硅溶胶在室温下搅拌40min后，即得复合涂料。
54.本实施例的步骤四中玄武岩纤维增强复合板与钢板复合方法包括以下步骤：i、将玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼混合，研磨，密封加热至1600℃，熔液搅拌均匀后进行纺丝，冷却后浸没在水中，超声震荡15min，超声频率为60khz，洗涤，干燥得到预处理玄武岩；将预处理玄武岩、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液混合，60℃搅拌45min，过滤，洗涤，干燥得到玄武岩复合纤维；ii、将聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂混合，110℃搅拌得到预混料；iii、将钢板置于挤出机的出料口，将预混料通过挤出机挤出，使挤出料延流至钢
板上的复合涂料上，并进行两辊压延，冷却即可。
55.本实施例的步骤i中玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼的质量比为30：4.5：2：0.6。
56.本实施例的步骤i中玄武岩矿石、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液的质量比为30：1.5：7.5：140，氢氧化钠溶液浓度为0.6mol/l。
57.本实施例的步骤ii中聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂的质量比为65：20：3：3：4：2：2：1.5：2.2。
58.上述实施例1-3中钢骨架为50*50*4 mm方钢，侧板为3 mm钢板加7 mm玄纤板，底板为3 mm钢板加7 mm玄纤板，并使用6 mm加强筋焊接固定，玄纤板与钢板复合厚度比例可根据实际受力调整，方钢和钢板均采用q345钢材，钢骨架固定连接有多个小次梁。
59.上述实施例1-3中化学腐蚀液一般为质量百分比为1~10%的盐酸、硫酸、磷酸或氯化三铁等溶液。化学腐蚀液要选择那些既能化学溶解待加工面的材料又不易与聚苯乙烯薄膜发生化学溶解作用的溶液。电解液一般为质量百分比为10~25%氯化钠、硝酸钠或氯酸钠溶液。
60.上述实施例1-3中复合涂料还包括功能助剂，功能助剂包括乳化剂、消泡剂、润湿剂、附着力促进剂、抗氧化剂和流平剂中的至少一种。
61.对车厢结构静动力分析：通过大型通用有限元软件ansys进行实体建模，为减少计算时间，对三维模型进行抽取中面，接缝处修补连接后使用壳单元建模，划分网格尺寸25 mm，网格数10.8万。按车厢实际情况施加约束与载荷。重力加速度载荷计算后直接施加在作用面上。
62.计算校核的工况如下:工况一：满载举升，起吊加速度0.15g；工况二：满载制动，前后方向加速度0.4g；工况三：满载转弯，侧向加速度0.3g；工况四：翻转20
°
，30
°
和40
°
。
63.仿真的结果列表如下：由上表可见，复材车厢的刚度不小于钢车，而且略有提高。骨架中的最大应力小于材料屈服强度，安全系数最小1.50，大多数工况在1.8左右，认为复材车的强度合格。
64.通过对复材车结构，板材厚度及新增工况的优化，结构上满足要求。复材车板材厚度为7 mm, 车厢整体价格约为5.86万元，成本增加约 56.3%，同时车厢重量降低27%。若将板材厚度调整为 5 mm, 理论上可以满足设计要求，同时综合成本下降至4.42万元，比原钢车成本仅增加约 17.9%。但受力及变形量均增大，需要根据实际工况判定。综上，玄武岩纤维及制品在渣土车轻量化应用方面有着广阔的前景。
65.本发明的创新点在于：本发明主要方向从车厢材料和结构两方面进行了轻量化设计，车厢材料：在车厢结构中大量使用玄武岩纤维增强复合板，从材料密度方面进行轻量化；在满足力学性能要求的前提下对车厢受力钢结构框架，采用用高强钢来替代原q235等级的钢材，可有效减小钢材壁厚、截面尺寸，从而降低车厢钢结构框架重量；车厢结构：对车厢结构重新进行了结构设计，使之受力更为合理，质量更小，从结构设计的角度进行轻量化。
66.本发明通过对钢板一面进行预处理使钢板一面形成众多微坑，再将复合涂料涂布在钢板带有微坑一面，从而使复合涂料能够填充在微坑内并在钢板表面形成粘结层，最后将玄武岩纤维增强复合板的预混料延流至钢板上的复合涂料上，并进行两辊压延，冷却，这样能够提高钢板与玄武岩纤维增强复合板的附着性，可以提底板和侧板的弯曲性能、受压性能、疲劳性能。
67.对于本领域技术人员而言，显然本发明不限于上述示范性实施例的细节，而且在不背离本发明的精神或基本特征的情况下，能够以其他的具体形式实现本发明。因此，无论从哪一点来看，均应将实施例看作是示范性的，而且是非限制性的，本发明的范围由所附权利要求而不是上述说明限定，因此旨在将落在权利要求的等同要件的含义和范围内的所有变化囊括在本发明内。
68.此外，应当理解，虽然本说明书按照实施方式加以描述，但并非每个实施方式仅包含一个独立的技术方案，说明书的这种叙述方式仅仅是为清楚起见，本领域技术人员应当将说明书作为一个整体，各实施例中的技术方案也可以经适当组合，形成本领域技术人员可以理解的其他实施方式。

技术特征：
1.一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，其特征在于，所述玄武岩纤维轻量化渣土车车厢包括型钢骨架、侧板和底板，所述钢骨架由方钢焊接而成，所述侧板和底板主要使用玄武岩纤维增强复合板为轻量化材料，并与钢板复合。2.根据权利要求1所述的一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，其特征在于，所述钢板和玄武岩纤维增强复合板复合方法包括以下步骤：步骤一、钢板预处理；步骤二、制备复合涂料；步骤三、将步骤二制备的复合涂料涂布在钢板与玄武岩纤维增强复合板连接的一面；步骤四、将玄武岩纤维增强复合板与钢板复合。3.根据权利要求2所述的一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，其特征在于，所述步骤一中钢板预处理的方法包括以下步骤：a1、在钢板待加工表面上均匀电泳涂覆一层聚苯乙烯薄膜，所述聚苯乙烯薄膜厚度为100-200um；a2、待聚苯乙烯薄膜经50-60℃烘干后，自然冷却到室温；a3、将涂覆有聚苯乙烯薄膜的钢板待加工表面置于化学腐蚀液或电解液中，在轻微搅拌的情况下进行化学或电化学腐蚀加工；a4、待聚苯乙烯薄膜完全脱落后，停止腐蚀加工，取出工件，冲洗、干燥，得具有微坑的钢板。4.根据权利要求2所述的一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，其特征在于，所述复合涂料包括以下重量份原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂8-20份、有机硅树脂10-20份、聚氨酯丙烯酸酯25-35份、硅烷偶联剂5-10份、碱性硅溶胶30-50份、无机功能填料6-20份和水15-30份。5.根据权利要求4所述的一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，其特征在于，所述无机功能填料包括质量比为2-3：0.5-1：0.6-1：1.2-1.6的云母粉、氮化硼、氮化硅。6.根据权利要求4所述的一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，其特征在于，所述复合涂料的制备方法包括以下步骤：s1、按比例称取如下原材料：丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯、硅烷偶联剂、碱性硅溶胶、无机功能填料和水，备用；s2、将所述无机功能填料加入水中，在45-55℃下搅拌25-35min后，冷却至室温，得第一混合料；s3、将丁腈橡胶改性水性环氧树脂、有机硅树脂、聚氨酯丙烯酸酯和硅烷偶联剂室温下搅拌5-10min，得第二混合料；s4、将所述第一混合料、所述第二混合料和碱性硅溶胶在室温下搅拌35-45min后，即得复合涂料。7.根据权利要求2所述的一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，其特征在于，所述步骤四中玄武岩纤维增强复合板与钢板复合方法包括以下步骤：i、将玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼混合，研磨，密封加热至1500-1700℃，熔液搅拌均匀后进行纺丝，冷却后浸没在水中，超声震荡10-20min，超声频率为55-65khz，洗涤，干燥得到预处理玄武岩；
将预处理玄武岩、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液混合，55-75℃搅拌30-60min，过滤，洗涤，干燥得到玄武岩复合纤维；ii、将聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂混合，100-120℃搅拌得到预混料；iii、将钢板置于挤出机的出料口，将预混料通过挤出机挤出，使挤出料延流至钢板上的复合涂料上，并进行两辊压延，冷却即可。8.根据权利要求7所述的一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，其特征在于，所述步骤i中玄武岩矿石、氯化钠、纳米二氧化硅、氮化硼的质量比为25-35：3-6：1.5-2.5：0.4-0.8。9.根据权利要求7所述的一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢的制备方法，其特征在于，所述步骤i中玄武岩矿石、烷基酚聚氧乙烯醚、马来酸酐接枝聚乙烯、氢氧化钠溶液的质量比为25-35：1-2：5-10：80-200，氢氧化钠溶液浓度为0.3-0.9mol/l。10.根据权利要求7所述的一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢的制备方法，其特征在于，所述步骤ii中聚氯乙烯、玄武岩复合纤维、钛白粉、陶瓷粉、蛇纹石、金刚砂油酸酰胺、阻燃剂、热稳定剂、增塑剂的质量比为50-80：15-25：2-4：1-5：2-6：1-3：1-3：1-2：1.5-3。

技术总结
本发明公开了一种玄武岩纤维轻量化渣土车车厢，所述玄武岩纤维轻量化渣土车车厢包括型钢骨架、侧板和底板，所述钢骨架由方钢焊接而成，所述侧板和底板主要使用玄武岩纤维增强复合板为轻量化材料，并与钢板复合。本发明主要方向从车厢材料和结构两方面进行了轻量化设计，在车厢结构中使用玄武岩纤维增强复合板作为轻量化材料，从而实现轻量化。从而实现轻量化。


技术研发人员：郑翼 侯奔骋
受保护的技术使用者：北京玄泽新材料科技有限公司
技术研发日：2023.03.21
技术公布日：2023/6/14