一种碳纤维线罩板及其制造方法技术

本发明专利技术提供了一种碳纤维线罩板，所述罩板由树脂和碳纤维构成，所述碳纤维的体积含量45‑60％，所述树脂为环氧树脂和聚氨酯树脂中的任意一种或两者的组合物。其制造方法，包括以下步骤：S1.预制体制备；S2.反应树脂体系的制备；S3.树脂在预制体上的涂覆；S4.合模固化。本发明专利技术的目的是提供一种碳纤维线罩板及其制造方法，产品质量稳定，制造效率较高，相比于以往的工艺，大大减少制造成本，相应提高制造效率。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维线罩板及其制造方法
本专利技术涉及碳纤维复合材料应用
，具体涉及一种碳纤维线罩板及其制造方法。
技术介绍
碳纤维复合材料价格高，使其在汽车上应用具有一定的难度，特别在降本压力很大的当前。当然，碳纤维复合材料的价格高，除了碳纤维本身价格较高外，其中最大一个原因就是目前的加工方式，导致加工效率低，加工成本高。同时加工工艺的局限，不仅成本增加，而且效率较低，难以满足汽车行业动辄数万甚至几十万车型的需要。碳纤维作为一种高性能纤维，因具有比强度高、比模量高、热膨胀系数小、摩擦系数低、耐低温性能良好等特性而成为今年来树脂基复合材料最重要的增强材料。碳纤维作为增强体，为主要的承力结构，树脂基体起连接纤维和传递载荷的作用，可以传递和承受剪切应力，承受垂直于纤维的拉伸和压缩载荷，并保护纤维不受损伤和腐蚀。复合材料的性能不仅取决于其组分材料，同时也很大程度上取决于各组分间界面的质量，复合材料的界面是增强相和基体相的中间相，是增强相和基体相连接的桥梁，也是应力及其他信息的传递者，良好的界面结合能有效地传递载荷，提高复合材料的力学性能。因此，多年来，改善碳纤维与基体所形成的界面性能，对碳纤维表面进行改性处理，以充分发挥碳纤维的优异力学性能，一直是人们关注的问题。未经表面改性的碳纤维表面光滑，表面能低，缺乏有化学活性的官能团，若直接与基体树脂制成复合材料，其与基体树脂的界面粘合力较弱，会影响碳纤维复合材料整体优异性能的发挥。通过改变界面状态来提高碳纤维增强复合材料的性能，是当前关注的研究方向之一。因此有必要研发一种低成本的快速成型方法来满足碳纤维罩板的制造从而推广碳纤维罩板以及其他碳纤维零部件在汽车行业应用。
技术实现思路
要解决的技术问题：受限于当前的工艺技术，碳纤维复合材料的成本不管是与传统的钢材，还是现在轻量化优先选择的玻璃纤维和铝合金，都有不小的差距，因此尽管在性能和重量上都有显著优势，但目前的应用仍比较局限，本专利技术的目的是提供一种碳纤维线罩板及其制造方法，产品质量稳定，制造效率较高，相比于以往的工艺，大大减少制造成本，相应提高制造效率。技术方案：一种碳纤维线罩板，所述罩板由树脂和碳纤维构成，所述碳纤维的体积含量45-60％，所述树脂为环氧树脂和聚氨酯树脂中的任意一种或两者的组合物。一种碳纤维线罩板的制造方法，包括以下步骤：S1.预制体制备；S2.反应树脂体系的制备；S3.树脂在预制体上的涂覆；S4.合模固化。优选的，所述步骤S1中预制体制备包括以下步骤：1)改性碳纤维织物的制备；2)改性碳纤维织物浸渍或涂覆胶黏剂；3)将涂覆或浸渍有胶黏剂的碳纤维织物铺叠展料、定裁、焊接、贴标、裁切和堆叠，完成预制体制作。优选的，所述碳纤维织物为平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、经编织物或缝编织物中任意一种或者两种以上的组合物，织物克重为100-600gsm。优选的，所述缝编织物的经纬线交织角度为0°，90°，+45°或-45°。优选的，所述碳纤维织物材料的品级为T300、T700、T800和T1000中的一种或两种以上的组合，碳纤维织物材料的丝束为3K、12K、24K和48K中的一种或两种以上的组合。优选的，所述步骤1)中改性碳纤维织物为超支化聚酯改性碳纤维织物；在一个实施方案中，超支化聚酯改性碳纤维织物的表面处理方法为：1)将碳纤维织物先后置于丙酮和浓硝酸中除杂和氧化处理，将氧化处理后的碳纤维置于SOCl2中水浴反应，反应除杂后，置于三乙胺、多乙烯多胺和四氢呋喃的混合反应溶液中，水浴反应得到表面接枝了-NH2的碳纤维织物；2)将-NH2的碳纤维织物置于二甲苯溶液中超声波剪切，加入对甲苯磺酸，在恒定温度下分批加入二羟甲基丙酸，进行酯化反应后得到超支化聚酯改性碳纤维织物。优选的，所述步骤2)中胶黏剂为环氧树脂体系胶黏剂。优选的，所述铺叠展料为将成卷的碳纤维织物按照铺层顺序一次堆叠展开，保证相邻的两层织物之间有一层胶黏剂，所述改性碳纤维织物通过多层多铺层方向铺叠；所述定裁为将展开后的连续堆叠后的织物进行定长裁切，裁切长度大于产品尺寸至少50mm；所述焊接为采用焊接头在定裁后的叠层件上进行焊接，用于将叠层件所有层进行连接使叠层件保证一个整体以便于叠层件在后期成型过程中自动化设备的抓取；所述裁切为采用数控裁切机床对叠层件进行裁切，裁切速度控制为300-1000mm/s；所述堆叠为采用机器人或人工方式对裁切后的叠层件进行堆叠，保证每个叠层件标签方向一致，每层摆放误差＜5mm。优选的，所述步骤S2中反应树脂体系包括：1)至少一种环氧树脂，或/和；2)至少一种聚氨酯树脂，其中所述聚氨酯通过以下物质反应得到，包括：a)至少一种异氰酸酯，b)至少一种多元醇；和(c)至少一种用于合成聚氨酯的反应溶剂；3)至少一种用于所述环氧树脂的潜在固化剂，和；4)至少一种用于所述聚氨酯树脂的催化剂，和；5)至少一种用于树脂脱模的脱模剂。在一个实施方案中，所述异氰酸酯为六亚甲基二异氰酸酯，所述多元醇为聚酯多元醇，丙三醇和乙二醇三种多元醇，所述反应溶剂为N,N-二甲基甲酰胺。特别的，将六亚甲基二异氰酸酯和聚酯多元醇溶解于N,N-二甲基甲酰胺中，反应生成透明油状液体，继续加入丙三醇、乙二醇及N,N-二甲基甲酰胺调节黏度与固含量，搅拌均匀后再加入六亚甲基二异氰酸酯，反应得到超支化聚氨酯。优选的，所述步骤S2中反应树脂体系中环氧树脂为E-44环氧树脂，JF-45环氧树脂，AG-80环氧树脂或TDE-85环氧树脂中的任意一种或几种的混合物。优选的，所述步骤S3中树脂在预制体上的涂覆面积占预制体上表面积40-80％，预制体在涂覆树脂之前，进行预加热，保证树脂在涂覆时粘度不受外界环境温度变化影响，保证树脂在织物中的渗透性。优选的，所述步骤S4中模具恒温温度为100-150℃，压力为200-600吨，固化时间＜120秒。有益效果：本专利技术碳纤维线路罩板制造方法具有以下优点：(1)本专利技术碳纤维线路罩板先通过碳纤维改性，增加碳纤维和胶黏剂的结合强度，胶黏剂选择原料为环氧树脂体系胶黏剂，反应树脂体系为环氧树脂体系或聚氨酯体系，胶黏剂和反应树脂体系同为环氧树脂体系，具有很好的相溶性，胶黏剂为环氧树脂体系，反应树脂体系为聚氨酯体系，将聚氨酯进行改性，得到一种超支化聚氨酯，和环氧树脂体系胶黏剂也具有很好的相溶性，碳纤维织物，胶黏剂和反应树脂三者具有良好的相容性，在相互接触的界面形成互穿网络，提高罩板整体的力学性能；(2)本专利技术的罩板的制备，产品成型时间90秒，较市场上产品效率提升至少50％；(3)本专利技术罩板每件产品直接成型制造费用＜15元/件，制造费用大幅降低；(4)本专利技术中碳纤维织物先进行改进然后胶黏剂进行复合，采用表面官能团接枝的方法，通过对碳纤维进行化学接枝以改善碳纤维织物与环氧树脂基体间的界面结合，提高本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维线罩板，其特征在于：所述罩板由树脂和碳纤维构成，所述碳纤维的体积含量45-60％，所述树脂为环氧树脂和聚氨酯树脂中的任意一种或两者的组合物。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维线罩板，其特征在于：所述罩板由树脂和碳纤维构成，所述碳纤维的体积含量45-60％，所述树脂为环氧树脂和聚氨酯树脂中的任意一种或两者的组合物。


2.一种碳纤维线罩板的制造方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.预制体制备；
S2.反应树脂体系的制备；
S3.树脂在预制体上的涂覆；
S4.合模固化。


3.根据权利要求2所述的一种碳纤维线罩板的制造方法，其特征在于，所述步骤S1中预制体制备包括以下步骤：
1)改性碳纤维织物的制备；
2)改性碳纤维织物浸渍或涂覆胶黏剂；
3)将涂覆或浸渍有胶黏剂的碳纤维织物铺叠展料、定裁、焊接、贴标、裁切和堆叠，完成预制体制作。


4.根据权利要求3所述一种碳纤维线罩板层件的制造方法，其特征在于：所述碳纤维织物为平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、经编织物或缝编织物中任意一种或者两种以上的组合物，织物克重为100-600gsm。


5.根据权利要求3所述一种碳纤维线罩板层件的制造方法，其特征在于：所述碳纤维织物材料的品级为T300、T700、T800和T1000中的一种或两种以上的组合，...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙攀，
申请(专利权)人：風速汽車有限公司，
类型：发明
国别省市：中国香港;81