[發(fā)明專利]一種純連續(xù)碳纖維結(jié)構(gòu)的碳纖維板材預(yù)制體制備方法

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• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011569828.0
• 申請(qǐng)日: 2020-12-26
• 公開（公告）號(hào): CN112624779A
• 公開（公告）日: 2021-04-09
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 羅昆鵬;趙海軍;王福利
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 凱本（天津）新材料科技有限公司
• 主分類號(hào): C04B35/80
• 分類號(hào): C04B35/80;C04B35/83
• 代理公司: 北京盛凡智榮知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11616
• 代理人: 韋海英

本發(fā)明公開了一種純連續(xù)碳纖維結(jié)構(gòu)的碳纖維板材預(yù)制體制備方法，包括(1)設(shè)計(jì)好平紋布的克重與幅寬并編織碳布；(2)裁切碳布；(3)裁切碳布平鋪在EVA(乙烯?乙酸乙烯共聚物)軟氈板上；(4)利用定位工裝1及穿碳纖維絲的縫紉針1，按定位工裝設(shè)計(jì)的間距，逐個(gè)向下刺穿碳布層，然后再提出碳布層，縫紉針上的碳絲被固定在EVA軟氈上；(5)繼續(xù)鋪層平紋碳布和縫織；(6)重復(fù)步驟5；(7)脫模以及裁剪邊角余量；(8)完成板材預(yù)制體四邊鎖邊后，獲得要求設(shè)計(jì)要求的純連續(xù)碳纖維板預(yù)制體。本發(fā)明充分發(fā)揮連續(xù)碳纖維強(qiáng)度高特點(diǎn)，可實(shí)現(xiàn)高性能復(fù)合材料產(chǎn)品，且具有生產(chǎn)成本低，生產(chǎn)效率高以及易推廣的特點(diǎn)。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳纖維編紡及碳纖維復(fù)合材料領(lǐng)域，具體為一種純連續(xù)碳纖維結(jié)構(gòu)的碳纖維板材預(yù)制體制備方法。

背景技術(shù)

碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的新材料.目前被大量用于各類復(fù)合材料中提升原材料的力學(xué)性能。碳纖維板材是用作生產(chǎn)碳/碳復(fù)合材料板材的原料胚體,其成型方式有多種制備方式，如CN201610853982.8提出的一種高密度碳纖維板材的制備方法是將多層碳纖維網(wǎng)胎和多層碳纖維織物逐層交替鋪設(shè)得到碳纖維復(fù)合體，然后對(duì)所述碳纖維復(fù)合體進(jìn)行多次正面針刺和反面針刺得到碳纖維針刺件。CN110184722B提出的三維穿刺工藝制備純連續(xù)的碳纖維結(jié)構(gòu)的板材或棒材。該兩類方法為針刺工藝與穿刺工藝，均是目前制備碳纖維板材預(yù)制體的主要方式。針刺工藝成型簡(jiǎn)單，是通過(guò)含刺結(jié)構(gòu)的針針刺方法使平板引入垂直方向Z向的纖維，且Z向的纖維主要來(lái)源于短切絲組成的網(wǎng)胎。

目前，針刺工藝與穿刺工藝往往存在一定不足，大量的針刺動(dòng)作會(huì)使平面XY方向的連續(xù)碳纖維絲刺斷，從而使部分碳纖維喪失連續(xù)增強(qiáng)的作用，不能充分返回碳纖維增強(qiáng)的優(yōu)勢(shì)，而三維穿刺工藝可以實(shí)現(xiàn)連續(xù)碳纖維結(jié)構(gòu)，但是生產(chǎn)工裝復(fù)雜，純手工制作，生產(chǎn)周期很長(zhǎng)，生產(chǎn)成本高。因此我們對(duì)此做出改進(jìn)，提出一種純連續(xù)碳纖維結(jié)構(gòu)的碳纖維板材預(yù)制體制備方法。

發(fā)明內(nèi)容

為了解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供了如下的技術(shù)方案：

本發(fā)明一種純連續(xù)碳纖維結(jié)構(gòu)的碳纖維板材預(yù)制體制備方法，包括：

(1)按所需板材預(yù)制體尺寸及密度要求設(shè)計(jì)好平紋布的克重與幅寬，并編織成相應(yīng)碳布；

(2)根據(jù)對(duì)應(yīng)的板材預(yù)制體尺寸及密度要求裁切碳布；

(3)將裁切碳布平鋪在EVA(乙烯-乙酸乙烯共聚物)軟氈板上，使平鋪厚度達(dá)到需要的設(shè)計(jì)值，初次鋪層厚度值不能超過(guò)縫制針1直筒段長(zhǎng)度；

(4)利用定位工裝1及穿碳纖維絲的縫紉針1，按定位工裝設(shè)計(jì)的間距，逐個(gè)向下刺穿碳布層，然后再提出碳布層，縫紉針上的碳絲被固定在EVA軟氈上，如此反復(fù)，直至設(shè)計(jì)產(chǎn)品尺寸全覆蓋；

(5)如設(shè)計(jì)產(chǎn)品尺寸厚度大于縫制針1直筒段長(zhǎng)度，則在已縫好的第一次基礎(chǔ)上繼續(xù)鋪層平紋碳布，第二次鋪層厚度也不能超過(guò)縫制針1直筒段長(zhǎng)度，重復(fù)步驟4，繼續(xù)縫織；

(6)重復(fù)步驟5,直至板材預(yù)制體厚度達(dá)到要求；

(7)脫模以及裁剪邊角余量，然后利用縫針2穿碳纖維板邊緣上下連續(xù)固定，實(shí)現(xiàn)碳纖維板鎖邊目的，保證整個(gè)縫織板材的整體性；(8)完成板材預(yù)制體四邊鎖邊后，獲得要求設(shè)計(jì)要求的純連續(xù)碳纖維板預(yù)制體。

作為本發(fā)明的一種優(yōu)選技術(shù)方案，

(2a)步驟(1)中所述所需碳布幅寬與克重設(shè)計(jì)，依據(jù)所需板材預(yù)制體尺寸與密度要求進(jìn)行，計(jì)算方法如下：

碳布幅寬＝所需板材預(yù)制體寬(或長(zhǎng))*N+(20～50)mm；

N為板材預(yù)制體數(shù)量；

碳布克重＝設(shè)計(jì)產(chǎn)品密度*單層碳布縫制工況下的厚度；

一般單層碳布厚度取值0.3-0.5mm。