一种碳纤维结构件及制备方法技术

本发明专利技术涉及碳纤维结构件制备技术领域，具体地说是一种碳纤维结构件及制备方法，其特征在于该结构件包括3K编织布层、锻纹布层、单向碳纤维布层和树脂层，所述的3K编织布层设在外层，锻纹布层设在中层，单向碳纤维布层设在内层，3K编织布层、锻纹布层、单向碳纤维布层依次堆叠后经树脂层复合成型，制备方法步骤如下：（1）.准备碳纤维结构件的模具；（2）.配置改性树脂；（3）制备碳纤维结构件，采用上述结构及制备方法，具有工艺简单、产品合格率高、降低生产成本、降低人工数量等优点。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维结构件及制备方法
本专利技术涉及碳纤维结构件制备
，具体地说是一种工艺简单、产品合格率高、降低生产成本、降低人工数量的碳纤维结构件及制备方法。
技术介绍
众所周知，碳纤维制品因为其本身强度高，重量轻等特点，逐步被广大消费者认同和接受。而目前碳纤维结构件的成型主要有模压和压力罐等方式，主要的工艺方法：将碳纤维布缠绕在模芯上并装入成型模具中，通过树脂、温度和压力的作用，使碳纤维固化，形成一种结构件。碳纤维结构件采用的主要原材料是碳纤维预浸布，碳纤维预浸布的形成是通过经纬编织来完成的，这样制成的碳纤维布本身就会有孔、洞等多种情况出现。碳纤维结构件在成型过程中由于受到原材料自身缺陷的影响，产品成型后表面会出现缺材及凹洞、孔、眼等情况，对结构件的外观、强度会造成一定的影响。后期要通过人工进行喷砂、打磨、修补、喷涂等处理，费工、费力，效率地下，由于结构的特殊性，只能通过将碳丝切割成小段，小比例的参杂到尼龙料里通过注塑形成，其成品传动性差，使用效果不好，是制约碳纤维结构件成型的一个很大的技术难题。也是导致碳纤维制品价格居高不下的原因之一。
技术实现思路
本专利技术的目的是解决上述现有技术的不足，提供一种工艺简单、产品合格率高、降低生产成本、降低人工数量的碳纤维结构件及制备方法。本专利技术解决其技术问题所采用的技术方案是：一种碳纤维结构件，其特征在于该结构件包括3K编织布层、锻纹布层、单向碳纤维布层和树脂层，所述的3K编织布层设在外层，锻纹布层设在中层，单向碳纤维布层设在内层，3K编织布层、锻纹布层、单向碳纤维布层依次堆叠后经树脂层复合成型。一种碳纤维结构件的制备方法，其特征在于制备方法步骤如下：（1）.准备碳纤维结构件的模具，模具分为上模具、下模具和芯棒，上模具和下模具的端面设有结构件成型形状的凹槽，上模具和下模具的凹槽与芯棒之间形成结构件的成型腔；（2）.配置改性树脂：取环氧树脂、炭黑、固化剂、气相二氧化硅、中空玻璃微珠，所述的环氧树脂、炭黑、固化剂、气相二氧化硅、中空玻璃微珠的重量份为：环氧树脂40-50份，固化剂38-45份，炭黑1-2份，气相二氧化硅3-6份，中空玻璃微珠5-10份，首先取40-50份的环氧树脂，然后将1-2份的炭黑加入环氧树脂内并搅拌均匀，然后再将3-6份的气相二氧化硅加入混合好炭黑的环氧树脂内再搅拌均匀，搅拌均匀后再添加5-10份的中空玻璃微珠后再进行搅拌，搅拌完成后形成初始改性树脂，38-45份的固化剂在初始改性树脂需要使用时进行添加，并搅拌形成改性树脂；（3）制备碳纤维结构件：首先将初始改性树脂按照步骤（2）中的步骤与固化剂混合后形成改性树脂，再取3K编织布、锻纹布和单向碳纤维布，首先将一层3K编织布铺设在步骤（1）的上模具和下模具的凹槽内，然后再铺设一层缎纹布在3K编织布的上方，再将单向碳纤维布缠绕在芯棒上，然后取改性树脂涂抹在缎纹布的上方，然后再将缠绕好单向碳纤维布的芯棒安装在上模具和下模具内并进行合模，合模完成后将模具放入压机进行高温压制，放凉后卸模成型。本专利技术所述的步骤（2）中的中空玻璃微珠密度为0.125-0.2g/cm3。本专利技术所述的步骤（3）中压机内压制过程为：初始温度控制为130℃，压力为5MPa，30秒后卸压1秒排气，再进行合模，温度控制在150℃，压力为10MPa，10分钟后保压降温，冷却后卸模成型。本专利技术所述的步骤（3）中改性树脂的含量为3K编织布、锻纹布和单向碳纤维布内总碳丝重量的10%。本专利技术由于采用上述结构及制备方法，具有工艺简单、产品合格率高、降低生产成本、降低人工数量等优点。附图说明图1是本专利技术的结构示意图。具体实施方式下面结合附图对本专利技术进一步说明：如附图所示，一种碳纤维结构件，其特征在于该结构件包括3K编织布层1、锻纹布层2、单向碳纤维布层3和树脂层，所述的3K编织布层1设在外层，锻纹布层2设在中层，单向碳纤维布层3设在内层，3K编织布层1、锻纹布层2、单向碳纤维布层3依次堆叠后经树脂层复合成型，制备方法步骤如下：（1）.准备碳纤维结构件的模具，模具分为上模具、下模具和芯棒，上模具和下模具的端面设有结构件成型形状的凹槽，上模具和下模具的凹槽与芯棒之间形成结构件的成型腔；（2）.配置改性树脂：取环氧树脂、炭黑、固化剂、气相二氧化硅、中空玻璃微珠，所述的环氧树脂、炭黑、固化剂、气相二氧化硅、中空玻璃微珠的重量份为：环氧树脂40-50份，固化剂38-45份，炭黑1-2份，气相二氧化硅3-6份，中空玻璃微珠5-10份，首先取40-50份的环氧树脂，然后将1-2份的炭黑加入环氧树脂内并搅拌均匀，然后再将3-6份的气相二氧化硅加入混合好炭黑的环氧树脂内再搅拌均匀，搅拌均匀后再添加5-10份的中空玻璃微珠后再进行搅拌，搅拌完成后形成初始改性树脂，38-45份的固化剂在初始改性树脂需要使用时进行添加，并搅拌形成改性树脂；（3）制备碳纤维结构件：首先将初始改性树脂按照步骤（2）中的步骤与固化剂混合后形成改性树脂，再取3K编织布、锻纹布和单向碳纤维布，首先将一层3K编织布铺设在步骤（1）的上模具和下模具的凹槽内，然后再铺设一层缎纹布在3K编织布的上方，再将单向碳纤维布缠绕在芯棒上，然后取改性树脂涂抹在缎纹布的上方，然后再将缠绕好单向碳纤维布的芯棒安装在上模具和下模具内并进行合模，合模完成后将模具放入压机进行高温压制，放凉后卸模成型。进一步，所述的步骤（2）中的中空玻璃微珠密度为0.125-0.2g/cm3。进一步，所述的步骤（3）中压机内压制过程为：初始温度控制为130℃，压力为5MPa，30秒后卸压1秒排气，再进行合模，温度控制在150℃，压力为10MPa，10分钟后保压降温，冷却后卸模成型。进一步，所述的步骤（3）中改性树脂的含量为3K编织布、锻纹布和单向碳纤维布内总碳丝重量的10%，由于3K编织布、锻纹布和单向碳纤维布原有树脂，因此，该树脂与改性树脂之和与碳丝总占比为40%-50%。上述通过对碳纤维结构件制备方法的改进，使用3K编织布和锻纹布，添加改性树脂，使其能与碳纤维布融合，通过树脂良好的流动性和反应度，增加碳纤维结构件成型后外观饱和度，达到碳纤维制品成型后表面缺陷（缺材、凹洞、孔、眼等）的自修复效果，提高产品的合格率，减少人工，降低成本，传统工艺制作出的碳纤维制品，外观表面有坑洼，需要人工打磨涂上填充剂后经过喷砂处理，再上底涂、中涂面涂，而通过本专利采用的改性树脂，形成的产品只需简单的后道加工，直接喷涂处理即可，其生产效率是传统工艺的2-4倍，上述所述的改性树脂中的气相二氧化硅，用于在改性树脂中所起的作用为化学性质稳定，在体系内不参与反应，起到增稠作用使物料混合更均匀，短时间没有沉淀分层，使产品更稳定，同时二氧化硅还可以作为润滑剂，是一种优良的流动促进剂，在合模时可以使物料更充分填充模腔每个位置，避免产品表面出现坑洼不平缺陷等，上述所用的中空玻璃微珠用于在改性树脂中所起的作用：选用此种材料的本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维结构件，其特征在于该结构件包括3K编织布层、锻纹布层、单向碳纤维布层和树脂层，所述的3K编织布层设在外层，锻纹布层设在中层，单向碳纤维布层设在内层，3K编织布层、锻纹布层、单向碳纤维布层依次堆叠后经树脂层复合成型。/n

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维结构件，其特征在于该结构件包括3K编织布层、锻纹布层、单向碳纤维布层和树脂层，所述的3K编织布层设在外层，锻纹布层设在中层，单向碳纤维布层设在内层，3K编织布层、锻纹布层、单向碳纤维布层依次堆叠后经树脂层复合成型。


2.一种碳纤维结构件的制备方法，其特征在于制备方法步骤如下：
（1）.准备碳纤维结构件的模具，模具分为上模具、下模具和芯棒，上模具和下模具的端面设有结构件成型形状的凹槽，上模具和下模具的凹槽与芯棒之间形成结构件的成型腔；
（2）.配置改性树脂：取环氧树脂、炭黑、固化剂、气相二氧化硅、中空玻璃微珠，所述的环氧树脂、炭黑、固化剂、气相二氧化硅、中空玻璃微珠的重量份为：环氧树脂40-50份，固化剂38-45份，炭黑1-2份，气相二氧化硅3-6份，中空玻璃微珠5-10份，首先取40-50份的环氧树脂，然后将1-2份的炭黑加入环氧树脂内并搅拌均匀，然后再将3-6份的气相二氧化硅加入混合好炭黑的环氧树脂内再搅拌均匀，搅拌均匀后再添加5-10份的中空玻璃微珠后再进行搅拌，搅拌完成后形成初始改性树脂，38-45份的固化剂在初始改性树脂需要使用时进行添加，并搅拌形成改性...

【专利技术属性】
技术研发人员：柳志青，梁勇，郑耀臣，
申请(专利权)人：威海和利源碳纤维科技有限公司，
类型：发明
国别省市：山东;37