[發(fā)明專利]碳纖維復(fù)合材料異形工字梁的制備方法及所得異形工字梁

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201710029209.4
• 申請(qǐng)日: 2017-01-16
• 公開（公告）號(hào): CN106739004A
• 公開（公告）日: 2017-05-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 曹宇;趙宏飛;楊現(xiàn)偉;王林臣;孫永峰
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江蘇恒神股份有限公司
• 主分類號(hào): B29C70/36
• 分類號(hào): B29C70/36;B29C70/06
• 代理公司: 南京正聯(lián)知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司32243
• 代理人: 郭俊玲

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳纖維復(fù)合材料異形工字梁的制備方法及所得異形工字梁。

背景技術(shù)

碳纖維是含碳量較高且熱處理過程中不熔融的人造化學(xué)纖維，經(jīng)過熱穩(wěn)定氧化處理及石墨化等工藝制成的.碳纖維具有耐高溫、耐摩擦、導(dǎo)電、導(dǎo)熱及耐腐蝕等特性，其外形有顯著的各項(xiàng)異性、柔軟，可加工成各種織物，碳纖維沿纖維軸方向表現(xiàn)出很高的強(qiáng)度，碳纖維比重較小，具有很高的比強(qiáng)度。

碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復(fù)合，制成結(jié)構(gòu)材料。在要求高溫、力學(xué)穩(wěn)定性高的場(chǎng)合，碳纖維復(fù)合材料都頗具優(yōu)勢(shì)。

隨著現(xiàn)代技術(shù)的迅猛發(fā)展，對(duì)材料提出了較高的要求，碳纖維復(fù)合材料制作的結(jié)構(gòu)件由于具有高強(qiáng)度、高模量、輕量化的特點(diǎn)有較好的應(yīng)用前景。現(xiàn)有工字梁主要使用金屬材料，它存在重量大，耐腐蝕性能差、使用周期短等缺點(diǎn)。而碳纖維復(fù)合材料具有比強(qiáng)度和比模量高、制件力學(xué)性能優(yōu)異、安全性高、可設(shè)計(jì)性和零部件一體化成型等特點(diǎn)廣泛應(yīng)用在各個(gè)領(lǐng)域，充分滿足較高裝配精度要求。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種碳纖維復(fù)合材料異形工字梁的制備方法及所得異形工字梁，碳纖維復(fù)合材料異形工字梁承載能力大、剛性好、自重輕、表面光潔度高、制品孔隙率低、外表面尺寸和樹脂含量能精確控制，解決現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述問題。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案是：

一種碳纖維復(fù)合材料異形工字梁的制備方法，包括以下步驟：

步驟1、制備碳纖維復(fù)合材料異形工字梁預(yù)制體：首先將定型劑按3-8g/m² 的質(zhì)量施撒在碳纖維織物上，并熱定型，待碳纖維織物定型結(jié)束利用裁剪機(jī)將織物裁剪成所需形狀，然后將裁剪成指定形狀的織物鋪貼在預(yù)先準(zhǔn)備好的模具上，得到預(yù)制體，待鋪層完畢后將預(yù)制體置于真空袋里密封保存；

步驟2、復(fù)合材料液體成型：預(yù)制體置于模具里，并用螺栓鎖緊模具，將鎖緊的模具置于加熱設(shè)備里，并將模具與真空設(shè)備與注膠設(shè)備連接，加熱模具；同時(shí)將熱固性樹脂置于注膠設(shè)備里加熱，模具加熱溫度設(shè)定為110-150℃，熱固性樹脂加熱溫度設(shè)定為90-140℃，待模具與熱固性樹脂溫度達(dá)到設(shè)定溫度，將熱固性樹脂注入模具里含浸碳纖維織物，當(dāng)熱固性樹脂充分含浸碳纖維織物時(shí)，結(jié)束注入熱固性樹脂并固化成型，獲得碳纖維復(fù)合材料異形工字梁粗成品；

步驟3、粗成品處理：對(duì)所述碳纖維復(fù)合材料異形工字梁粗成品進(jìn)行邊緣切割，打磨，得到碳纖維復(fù)合材料異形工字梁成品。

進(jìn)一步地，步驟1中，織物每鋪貼3-8層對(duì)預(yù)制體熱定型一次，來控制制件厚度，熱定型溫度60-80℃，定型時(shí)間為25-45min，定型結(jié)束自然冷卻至室溫。

進(jìn)一步地，步驟2中，在熱固性樹脂含浸碳纖維織物之前需要對(duì)熱塑性樹脂脫泡，脫泡時(shí)間為15-40min。

進(jìn)一步地，步驟2中，將注膠壓力控制在2-6bar，并在注膠過程中排出樹脂和碳纖維復(fù)合材料異形工字梁預(yù)制體里的氣泡。

進(jìn)一步地，步驟2中，控制模具加熱的升溫速率為2-3℃/min。

進(jìn)一步地，步驟2中，將固化過程分為兩個(gè)過程，固化與后固化，固化溫度為150-200℃，時(shí)間設(shè)定為含浸的樹脂完全固化的時(shí)間，后固化溫度為220-250℃，加熱時(shí)間設(shè)定至成品所能達(dá)到最高結(jié)構(gòu)強(qiáng)度的時(shí)間。

進(jìn)一步地，熱固性樹脂基體采用不飽和聚酯樹脂、環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂或酚醛樹脂中的一種或兩種以上組合。

進(jìn)一步地，碳纖維織物采用單向布、雙軸向布、三軸向布、平紋布、緞紋布、斜紋布。

進(jìn)一步地，所得碳纖維復(fù)合材料異形工字梁包括緣條、端頭和腹板，腹板的上下兩側(cè)分別垂直設(shè)置緣條，腹板的前后兩端分別垂直設(shè)置端頭，且端頭的上下兩側(cè)分別垂直連接緣條形成封閉結(jié)構(gòu)，緣條采用曲面形狀，該碳纖維復(fù)合材料異形工字梁的截面為“工”字型。

一種碳纖維復(fù)合材料異形工字梁，包括碳纖維織物和熱固性樹脂，所述碳纖維織物作為增強(qiáng)材料，所述熱固性樹脂為基體材料，該碳纖維復(fù)合材料異形工字梁采用上述碳纖維復(fù)合材料異形工字梁的制備方法所得。