[實用新型]一種碳纖維復合材料

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201720656223.2
• 申請日: 2017-06-07
• 公開（公告）號: CN207130166U
• 公開（公告）日: 2018-03-23
• 發(fā)明（設計）人: 柴紅梅;韓銳;李穎;黎江
• 申請（專利權）人: 國電聯(lián)合動力技術有限公司
• 主分類號: C04B26/02
• 分類號: C04B26/02;C04B35/83;B29C70/36
• 代理公司: 北京方韜法業(yè)專利代理事務所(普通合伙)11303
• 代理人: 朱麗華

技術領域

本實用新型涉及碳纖維復合材料技術領域，特別是涉及一種碳纖維復合材料。

背景技術

碳纖維復合材料通常具有高比強度、高比模量、耐腐蝕、抗疲勞等優(yōu)點，目前作為結構件或功能件已廣泛應用在航空航天、交通運輸、化工防腐、建筑工程、風電葉片等各個領域。

目前碳纖維復合材料的成型方法主要為預浸料的熱壓罐方法，該方法成本高、成型效率低，且制品尺寸嚴重受到熱壓罐尺寸制約，在民用領域難以推廣應用，這無疑制約了碳纖維復合材料廣泛應用。近年來隨著低成本的要求，碳纖維復合材料成型也逐漸向一些新的工藝方向探索。傳統(tǒng)真空灌注工藝是復合材料特別是玻璃纖維復合材料的主要低成本成型工藝，適于大尺寸復合材料制品的成型，但還不能滿足高質量碳纖維復合材料成型。這主要是由于相比玻璃纖維，碳纖維單絲直徑更小，真空壓實后碳纖維體內空隙遠小于玻璃纖維體，所以浸漬困難，耗時，浸漬質量和效果均普遍不佳，很難滿足大尺寸、大厚度的碳纖維復合材料成型要求。

為了實現(xiàn)高質量碳纖維復合材料的真空灌注，國內一些機構做了相關研究，主要是針對碳纖維真空灌注工藝或織物結構形式進行改進，但效果及通用性均不太理想。如CN103182784A專利公開了一種方法，通過在碳纖維預制體側邊側面增加形狀一致的貼邊且對真空灌注工藝細節(jié)進行微調的方法，保證產品鋪放定位精度和灌注質量。但如果用該方法成型不同形狀產品，需要制作不同形狀的貼邊，操作繁瑣、且浪費，同時增加的貼邊也會影響后續(xù)碳纖維織物與貼邊間的灌注質量。還有CN102582092B專利公開了一種通過在脫模布上表面鋪設剛性多孔平板的方法改進傳統(tǒng)真空灌注工藝，但如果使用該方法，由于成型的碳纖維制品尺寸和形狀不同，需要制作不同尺寸和形狀的剛性多孔平板，會造成浪費；且由于多孔平板的引入，在真空灌注時，由于多孔和負壓的存在，會使所有孔處織物發(fā)生凸起變形，影響后續(xù)產品的表面質量。

此外，3TEX等公司嘗試從改變織物結構形式方面改進真空灌注的浸潤效果，開發(fā)碳纖維/玻璃纖維混雜三軸向織物，來代替全碳纖維織物結構。此方法雖然容易灌注，但是織物編織麻煩，成本高，且由于織物結構和纖維比例等約束及影響，壓縮強度等復合材料性能也受到不小限制，滿足不了一些行業(yè)對于高性能碳纖維復合材料制品的需求。

由此可見，上述現(xiàn)有的碳纖維復合材料及其制備方法在使用上顯然仍存在有不便與缺陷，需亟待加以進一步改進。因此開發(fā)一種適用范圍廣、通用性強、高性能碳纖維復合材料成為研究熱點，該研究可滿足其在交通運輸、能源等民用領域推廣和應用。

實用新型內容

本實用新型要解決的技術問題是提供一種可設計性強、通用性強、性能優(yōu)異的碳纖維復合材料，克服現(xiàn)有的碳纖維復合材料存在的不足。

為解決上述技術問題，本實用新型提供一種碳纖維復合材料，包括碳纖維織物層和碳纖維預浸料層，所述碳纖維預浸料層以對稱形式穿插于若干所述碳纖維織物層中。

作為本實用新型的一種改進，所述碳纖維織物層采用碳纖維平紋織物、碳纖維斜紋織物、碳纖維緞紋織物、碳纖維單軸向織物和碳纖維多軸向織物中的一種或多種。

進一步改進，所述碳纖維預浸料層采用碳纖維平紋織物預浸料、碳纖維斜紋織物預浸料、碳纖維緞紋織物預浸料和碳纖維單向預浸料中的一種或多種。

進一步改進，所述碳纖維預浸料層中預浸料的樹脂質量含量占比為30～45％。

進一步改進，所述碳纖維預浸料層與所述碳纖維織物層的鋪設方式為：單層間形式交替鋪設、多層間形式交替鋪設，或者中間為多層所述碳纖維織物層、所述碳纖維預浸料層以對稱和多層的形式鋪設在所述多層碳纖維織物層的兩側；

進一步改進，所述碳纖維預浸料層中碳纖維預浸料的層數與所述碳纖維織物層中的碳纖維織物的層數比為1:0.1～10。

進一步改進，所述碳纖維預浸料層和碳纖維織物層的鋪設角度為0°、+30°、-30°、+45°、-45°、+60°、-60°或90°。

進一步改進，鋪設好的所述碳纖維織物層和碳纖維預浸料層通過真空灌注工藝導入灌注樹脂體系形成所述碳纖維復合材料。

進一步改進，所述碳纖維復合材料的厚度為2～200mm。

進一步改進，所述碳纖維復合材料的樹脂質量含量占比為25～35％。

采用這樣的設計后，本實用新型至少具有以下優(yōu)點：