一種碳纖維制品的制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及碳纖維復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳纖維制品的制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002]碳纖維(carbon fiber,簡(jiǎn)稱CF)，是一種含碳量在95%以上的高強(qiáng)度、高模量纖維的新型纖維材料。它是由片狀石墨微晶等有機(jī)纖維沿纖維軸向方向堆砌而成，經(jīng)碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維“外柔內(nèi)剛”，質(zhì)量比金屬鋁輕，但強(qiáng)度卻高于鋼鐵，并且具有耐腐蝕、高模量的特性，在國(guó)防軍工和民用方面都是重要材料。它不僅具有碳材料的固有本征特性，又兼?zhèn)浼徔椑w維的柔軟可加工性，是新一代增強(qiáng)纖維。
[0003]碳纖維制品在制造過程中需要利用發(fā)泡技術(shù)進(jìn)行發(fā)泡成型，所謂發(fā)泡技術(shù)就是利用物理發(fā)泡或者化學(xué)交聯(lián)發(fā)泡使塑料材料發(fā)泡(開孔或閉孔型)達(dá)到輕量、緩沖、吸音、吸震、保溫、過濾、包裝等功能的技術(shù)。
[0004]現(xiàn)有技術(shù)中針對(duì)碳纖維制品的發(fā)泡技術(shù)包括聚氨酯發(fā)泡技術(shù)，具體做法是將聚氨酯A料和B料均勻混合后形成發(fā)泡模型，并將其作為碳纖維制品的模芯在制品模具腔內(nèi)壓制成型。這種技術(shù)的缺點(diǎn)在于聚氨酯的發(fā)泡密度不易掌握；不宜制作形狀復(fù)雜的工件。
[0005]氣囊技術(shù)也是碳纖維制品中經(jīng)常用到的技術(shù)，具體做法是將預(yù)制好的氣囊包裹碳纖維預(yù)浸布，如圖1中的(a)圖所示，其中整個(gè)碳纖維制品的制造裝置包括制品模具1，模腔2，碳纖維預(yù)浸布3，氣囊5以及壓縮氣泵6。將上述包裹碳纖維預(yù)浸布3的氣囊5置入模腔2中，利用壓縮氣泵6進(jìn)行充氣0.2-0.6Mpa，使碳纖維預(yù)浸布3緊貼模腔2加溫固化成型，如圖1中的(b)圖所示。但是這種技術(shù)也存在缺點(diǎn):結(jié)構(gòu)不牢固、制品中容易存在缺陷、制品成品率低等。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006]本發(fā)明提出了一種碳纖維制品的制備方法，以便使利用本發(fā)明所涉及的方法制作的碳纖維制品結(jié)構(gòu)牢固、密度低、由于內(nèi)力的作用使得制品無死角、制作成本低、生產(chǎn)效率聞。
[0007]為了實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出了一種碳纖維制品的制備方法，所述方法包括以下步驟:將線性低密度聚乙烯和包裹碳?xì)浠衔锏臒崴苄运芰峡膳蛎浳⑶虬凑毡壤鶆蚧旌闲纬尚静姆勰?，其中所述熱塑性塑料可膨脹微球包括溫度值設(shè)置在80~135°C范圍內(nèi)的未膨脹的中溫微球；溫度值設(shè)置在120~190°C范圍內(nèi)的未膨脹的高溫微球以及溫度值設(shè)置在120~190°C范圍內(nèi)的已膨脹的高溫微球；所述芯材粉末的重量份數(shù)配比為線性低密度聚乙烯30~65份，未膨脹的中溫微球15~25份，未膨脹的高溫微球15~25份，已膨脹的高溫微球0~40份；將上述混合后的芯材粉末置入發(fā)泡模具的模腔內(nèi)；密閉發(fā)泡模具，加熱到110~130°C，并持續(xù)該溫度10-30分鐘；經(jīng)冷卻泄壓后打開發(fā)泡模具，得到第一次發(fā)泡模型；將碳纖維預(yù)浸布裁剪成與所述第一次發(fā)泡模型的形狀相對(duì)應(yīng)的形狀，并將其貼至上述第一次發(fā)泡模型上；將貼好碳纖維預(yù)浸布的第一次發(fā)泡模型置入制品模具的模腔內(nèi)；密閉制品模具，加熱到100~180°C，并持續(xù)該溫度30-60分鐘；經(jīng)冷卻泄壓后打開制品模具，得到第二次發(fā)泡模型，即碳纖維制品。
[0008]本發(fā)明的該方案的有益效果在于利用上述方法制作的碳纖維制品結(jié)構(gòu)牢固、密度低、由于內(nèi)力的作用使得制品無死角、制作成本低、生產(chǎn)效率高。
[0009]優(yōu)選的是，所述芯材粉末占據(jù)所述發(fā)泡模具的模腔體積的二分之一。
[0010]優(yōu)選的是，所述發(fā)泡模具的尺寸小于所述制品模具l~5mm。
[0011]優(yōu)選的是，所述芯材粉末的重量份數(shù)配比為線性低密度聚乙烯50份，未膨脹的中溫微球25份，未膨脹的高溫微球25份，以用于制作滑雪板時(shí)達(dá)到最佳的力學(xué)要求。
[0012]優(yōu)選的是，所述芯材粉末的重量份數(shù)配比為線性低密度聚乙烯65份，未膨脹的中溫微球15份，未膨脹的高溫微球20份，以用于制作船槳時(shí)達(dá)到最佳的力學(xué)要求。
[0013]優(yōu)選的是，所述芯材粉末的重量份數(shù)配比為線性低密度聚乙烯30份，未膨脹的中溫微球15份，未膨脹的高溫微球15份，已膨脹的高溫微球40份，以用于制作無人機(jī)尾翼時(shí)達(dá)到最佳的力學(xué)要求。
【附圖說明】
[0014]圖1示出了利用氣囊技術(shù)的碳纖維制品的制造裝置示意圖。
[0015]圖2示出了利用本發(fā)明所涉及的發(fā)泡技術(shù)的碳纖維制品的制造裝置示意圖。
[0016]圖3示出了本發(fā)明所涉及的碳纖維制品的制備方法流程圖。
【具體實(shí)施方式】
[0017]下面結(jié)合附圖對(duì)本發(fā)明的【具體實(shí)施方式】作進(jìn)一步的說明。
[0018]如圖2所示，本發(fā)明所涉及碳纖維制品的制造裝置包括制品模具I，模腔2，碳纖維預(yù)浸布3，發(fā)泡模型4，發(fā)泡模具7以及發(fā)泡模具的模腔8。其中所述發(fā)泡模型4包括第一次發(fā)泡模型401以及第二次發(fā)泡模型402。所述發(fā)泡模具7的尺寸小于所述制品模具l~5mm，具體的尺寸可以指直徑、長(zhǎng)度等。具體的制品模具1，模腔2，發(fā)泡模具7以及發(fā)泡模具的模腔8的形狀根據(jù)實(shí)際制作的碳纖維制品的形狀而定。
[0019]具體的碳纖維制品的制造工藝流程圖如圖3所示，首先將線性低密度聚乙烯和包裹碳?xì)浠衔锏臒崴苄运芰峡膳蛎浳⑶虬凑毡壤鶆蚧旌闲纬尚静姆勰?，如圖3中步驟SlOl所示，其中所述熱塑性塑料可膨脹微球包括溫度值設(shè)置在80~135°C范圍內(nèi)的未膨脹的中溫微球；溫度值設(shè)置在120~190°C范圍內(nèi)的未膨脹的高溫微球以及溫度值設(shè)置在120~190°C范圍內(nèi)的已膨脹的高溫微球；所述芯材粉末的重量份數(shù)配比為線性低密度聚乙烯30~65份，未膨脹的中溫微球15~25份，未膨脹的高溫微球15~25份，已膨脹的高溫微球0-40份；之后將上述混合后的芯材粉末置入發(fā)泡模具7的模腔8內(nèi)，并且所述芯材粉末占據(jù)發(fā)泡模具7的模腔8體積的二分之一，如圖3中步驟S102所示；密閉發(fā)泡模具7，加熱到110~130°C，并持續(xù)該溫度10~30分鐘，如圖3中步驟S103所示；經(jīng)冷卻泄壓后打開發(fā)泡模具7，得到第一次發(fā)泡模型401，如圖3中步驟S104所示，具體的示意圖如圖2 (a)所示；之后將碳纖維預(yù)浸布3裁剪成與所述第一次發(fā)泡模型401的形狀相對(duì)應(yīng)的形狀，并將其貼至上述第一次發(fā)泡模型401上，如圖3中步驟S105所示；將貼好碳纖維預(yù)浸布3的第一次發(fā)泡模型401置入制品模具I的模腔2內(nèi)，如圖3中步驟S106所示，具體的示意圖如圖2(b)所示；密閉制品模具1，加熱到100~180°c，并持續(xù)該溫度30~60分鐘，如圖3中步驟S107所示；最后經(jīng)冷卻泄壓后打開制品模具1，得到第二次發(fā)泡模型402，即碳纖維制品，如圖3中步驟S108所示,具體的示意圖如圖2 (c)所示。
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