CN103129053A

CN103129053A - 大型复合碳纤维制品的制作方法

Info

Publication number: CN103129053A
Application number: CN2011103825657A
Authority: CN
Inventors: 赵秋顺
Original assignee: Individual
Current assignee: Individual
Priority date: 2011-11-28
Filing date: 2011-11-28
Publication date: 2013-06-05

Abstract

本发明公开了一种大型复合碳纤维工业制品的制作方法、制作流程。该发明目前适用于大型碳纤维制品市场，基本制作流程工序包括：原材料计算、环氧树脂T31胶体预制、碳纤维布剪裁、高温涂布、低温冷却、模型真空处理、模型紧固成型、烘烤制成成品。还公开了体积0.6立方米、厚8厘米、长5米、宽1.5米和体积0.4立方米、厚5厘米、长8米、宽1米的大型平板碳纤维复合制品的制作方法。该发明突破了目前国内碳纤维市场难以制作大型复合碳纤维制品的瓶颈，通过对工艺方法的优化，复合方法的创新，解决了复合碳纤维制品面积、厚度局限范围小的问题，可应用于汽车外壳、船体外壳等新型材料需求的领域。

Description

大型复合碳纤维制品的制作方法

技术领域：

本发明涉及一种大型、大尺寸复合碳纤维制品的制作工艺与方法。

背景技术：

目前民用碳纤维制品采用比较多的方法是缠绕、卷制、模压、真空成型、充气成型。其制作方法的缺陷在于难以制作大尺寸、大型的复合碳纤维制品，本发明制作方法对碳纤维布、环氧树脂胶、固化剂的配比，冷却温度等步骤进行了实验创新，结果表明：在制作方法改进的基础上结合对工序的严格把关，可一次性制成大尺寸的复合碳纤维制品。

复合碳纤维材料在强度、比重、物理耐性、抗拉强度等方面优于普通材料，本发明实例二中制品邵氏硬度达98HD，强度远大于钢材等一般材料，具有高强度、高韧性的优势，可更好的应用于汽车车身材料、船体材料、航空航天领域。

发明内容：

本发明的目的在于突破目前复合碳纤维制品尺寸小、结构简单的局限性，通过制作工艺方法的改进，提供一种对大尺寸、大型复合碳纤维制品的一次性加工成型的方法。

本发明中大型复合碳纤维制品由12K碳纤维布、环氧树脂、T₃₁固化剂(或593固化剂)、二丁酯、复合经过原材料计算、碳纤维布裁剪、人工配备、胶体配制、涂布、烘干、压膜、抽真空、固化而制成。

本发明大型复合碳纤维制品的方法步骤及工艺流程如下：

1)准备工作：根据所设计的碳纤维模型尺寸预先剪裁各部分所需的双向碳纤维布，双向碳纤维布标准统一取12K(其它K值对应的胶体配比改变)，所裁剪碳纤维布用标签序号标定待用，清理模具内侧使其干净平滑。

2)将环氧树脂加热到30-35℃，然后加入T₃₁固化剂(或593固化剂)、二丁酯混合搅拌均匀，形成液态的环氧树脂胶体；

3)前述环氧树脂胶各组分的用量是：以环氧树脂为100％计，T₃₁固化剂为环氧树脂的20-30％、二丁酯为环氧树脂的5-10％。

4)在室内低于5℃的温度条件下，在模具上平铺一层12K预剪裁的双向碳纤维布，然后涂布一层步骤2)配制的环氧树脂胶，紧接在环氧树脂胶层的表面覆盖一层合成碳纤维布，接着再在合成碳纤维布的表面涂布一层步骤2)配制的环氧树脂胶，紧接在此层环氧树脂层表面覆盖合成碳纤维布，以此往复，直至所需的厚度。

5)将多层复合好的碳纤维预制品，用紧固件固定并抽成真空后将其放入烘箱内(大型的采用外部电加热均匀热处理)，加热到50-70℃，保温60-80分钟后停止加热，自然冷却6-8小时后取出模型。

6)打开模具，取出已成型的复合碳纤维制品，对其进行切边、打磨后放置50-60小时，即可制得成品。

附图说明：

1)如说明书附图1：(1)所示12K双向碳纤维布底层，底部附于模具内固定，上部涂布所制得胶体层。(2)(3)所示交替涂布胶体、覆盖预剪裁碳纤维布。(N)所示最后涂布层，其涂布胶体内含二丁酯，起软化增弹性作用，具体生产中由产品性质决定添加量。

2)如说明书附图2：所示为实施实例一的模型图，该实施例为长方体结构，立体空间结构简单，立体空间结构复杂的制品，其工艺冷却、烘干工段步骤做相应调整。

具体实施方式：

实施例一：

1)剪裁12K双向碳纤维布78层，重量为400KG，按卷剪裁为长8米，宽1米的布层。

2)采取常规制模的方法制作所需尺寸的上模和下模，模具内侧清理干净平滑。

3)将环氧树脂加热到30℃，然后加入T₃₁固化剂、二丁酯混合搅拌均匀，形成液态的环氧树脂胶体；

4)环氧树脂胶各组分的用量是：以环氧树脂为100％计，固化剂为环氧树脂的3％、二丁酯为环氧树脂的4％，环氧树脂用量238KG，T₃₁固化剂用量48KG，二丁酯用量64KG。

5)在室内温度4℃，湿度20％的条件下，在下模内表面涂布一层透膜剂丙酮，然后涂布一层步骤4)配制的环氧树脂胶，紧接在环氧树脂胶层的表面覆盖一层合成碳纤维布，接着再在合成碳纤维布的表面涂布一层步骤3)配制的环氧树脂胶，紧接在此层环氧树脂层表面覆盖合成碳纤维布，以此往复，涂布速度快速，在计算的时间内达到所需的厚度5厘米，将上膜与下模合膜，用紧固件固定并抽成真空后在室内用电加热器加热到150℃，保温30分钟后停止加热，降温自然冷却5小时后取出模型。

6)打开模具，取出已成型的碳纤维复合制品，对其进行切边、打磨后放置50小时，即可制得成品。

实施例二：

1)剪裁12K双向碳纤维布125层，重量为461KG，按卷剪裁为5米，宽1.5米的布层。

3)将环氧树脂加热到27℃，然后加入593固化剂、二丁酯混合搅拌均匀，形成液态的环氧树脂胶体；

4)环氧树脂胶各组分的用量是：以环氧树脂为100％计，593固化剂为环氧树脂的5％、二丁酯为环氧树脂的5％，环氧树脂用量127KG，593固化剂用量26KG，二丁酯用量34KG。

5)在室内温度3℃，湿度25％的条件下，在下模内表面涂布一层透膜剂丙酮，然后涂布一层步骤4)配制的环氧树脂胶，紧接在环氧树脂胶层的表面覆盖一层合成碳纤维布，接着再在合成碳纤维布的表面涂布一层步骤3)配制的环氧树脂胶，紧接在此层环氧树脂层表面覆盖合成碳纤维布，以此往复，涂布速度快速，在计算的时间内达到所需的厚度8厘米，将上膜与下模合膜，用紧固件固定并抽成真空后在室内用电加热器加热到150℃，保温30分钟后停止加热，降温自然冷却5小时后取出模型。

6)打开模具，取出已成型的碳纤维复合制品，对其进行切边、打磨后放置40小时，即可制得成品。

Claims

1.一种大型复合碳纤维制品的制作方法，本发明中大型复合碳纤维制品由12K碳纤维布、环氧树脂、T₃₁固化剂、二丁酯、复合经过原材料计算、碳纤维布裁剪、人工配备、胶体配制、涂布、烘干、压膜、抽真空、固化而制成。

2.如权利要求1所述的碳纤维布K值根据工业用途确定，K值越小，单位面积重量越小，厚度越小，工艺生产时间延长，难度随之增大。

3.如权利要求1所述的环氧树脂在制作前预热至10-15℃，并维持此活性温度，车间内必需保证加温制冷设备。

4.如权利要求1所述的T31固化剂为较强增水性固化辅助物，室温低于5℃、相对湿度在40％左右，T31固化剂选取比例为25-30％之间。

5.如权利要求1所述的二丁酯仅用于复合碳纤维制品表面，起增塑作用，对整体构件表面有软化作用并使其赋有弹性，用量为环氧树脂的5-8％。

6.如权利要求1所述的胶体配备完毕，熟练进行碳纤维布涂布，胶体涂布，反复至所需厚度，温度维持，纤维布横纵交错排布，角度为90度。

7.如权利要求1所述的烘干步骤采用外部电加热均匀热处理，加热到150-170℃，保温60-80分钟后停止加热，自然冷却6-8小时。

8.如权利要求1所述的对于有空间结构的大型构件采用模具制孔，真空泵排空气制真空。

9.如权利要求4所述的T31固化剂固化时，因大型构件制作时间较长，应用丙酮延缓固化时间，丙酮用量为固化剂的10-15％。

10.如权利要求8所述的模具真空后，利用450-500牛顿的压力进行压模处理，固化半成品制得成品。