本發(fā)明涉及復(fù)合材料成型，尤其涉及一種基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝。

背景技術(shù)：

1、碳纖維復(fù)合材料兼具具有性能強(qiáng)，重量輕，被廣泛應(yīng)用于汽車、輪船、飛機(jī)和運(yùn)動器械等產(chǎn)品中。目前基于環(huán)氧樹脂的碳纖維復(fù)合材料制品的減重方案基本采用常規(guī)的夾芯材料，例如pvc，pmi，pet，pu，蜂窩紙、巴莎木等，上述輕質(zhì)材料都存在各自的優(yōu)缺點和局限性，市面上的成型工藝主要有手糊工藝、預(yù)浸料模壓工藝、真空袋壓烤箱工藝、熱壓罐工藝、rtm、hp-rtm、熱膨脹模壓成型工藝hem等，現(xiàn)有的輕質(zhì)夾芯材料和成型工藝存在各自的優(yōu)缺點和局限性，然而對于基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材，碳纖維預(yù)浸料與環(huán)氧發(fā)泡芯材的界面結(jié)合性差，存在較多空隙，且壓機(jī)成型工藝容易對環(huán)氧發(fā)泡芯材造成結(jié)構(gòu)破壞，從而嚴(yán)重降低產(chǎn)品性能，還有生產(chǎn)效率偏低，難以保證優(yōu)品率和效率。

技術(shù)實現(xiàn)思路

1、本發(fā)明提供了一種基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，以解決當(dāng)前成型無法滿足基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的產(chǎn)品性能要求的技術(shù)問題。

2、為了解決上述技術(shù)問題，第一方面，本發(fā)明提供了一種基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，包括：

3、將環(huán)氧芯材放入模具進(jìn)行加熱發(fā)泡，得到環(huán)氧發(fā)泡芯材；

4、根據(jù)力學(xué)設(shè)計要求，采用碳纖維干布鋪層，以包裹所述環(huán)氧發(fā)泡芯材，得到預(yù)制品；

5、將預(yù)制品放置于模腔，合模鎖模，抽真空使模腔處于負(fù)壓狀態(tài)；

6、將雙組份環(huán)氧樹脂膠液通過混合注膠設(shè)備注入上述模腔，受熱固化，冷卻，平衡模具內(nèi)外壓強(qiáng)，脫模，得到碳纖維復(fù)材制品，其中注膠壓力為0.11mpa～15mpa，固化溫度為25℃～150℃，固化維持時間為1min～24h，冷卻溫度范圍25℃～100℃。

7、在其中一些實施例中，所述將環(huán)氧芯材放入模具進(jìn)行加熱發(fā)泡，得到環(huán)氧發(fā)泡芯材，包括：

8、將環(huán)氧芯材放入模具，再將模具送入壓機(jī)合模鎖模，對模具進(jìn)行加熱，以使環(huán)氧芯材受熱發(fā)泡為所述環(huán)氧發(fā)泡芯材，加熱溫度為120℃～150℃，加熱時間為10min～60min；

9、待模具冷卻后，開模取出環(huán)氧發(fā)泡芯材。

10、在其中一些實施例中，所述環(huán)氧發(fā)泡芯材的密度為0.015g/cm3～0.6g/cm3。

11、在其中一些實施例中，所述模具的溫度冷卻至不大于80℃。

12、在其中一些實施例中，所述負(fù)壓狀態(tài)為模腔氣壓＝0.1pa～100kpa。

13、在其中一些實施例中，當(dāng)所述固化溫度為150℃時，所述固化時間為1min～10min。

14、在其中一些實施例中，所述碳纖維干布的鋪層角度包括0°、45°、-45°和90°中的一種或多種。

15、在其中一些實施例中，所述環(huán)氧芯材的密度為0.3g/cm3～1.15g/cm3。

16、可選地，環(huán)氧芯材選自惠州市致誠新材料科技有限公司的環(huán)氧芯材efc系列的k102、k103、k119、k126、k127、k127x、k128、k129、k130、k132、k138、k140、k141、k143、k150、k520、k521、k531、k550、k560、k561、k601、k615、k618、k620、k621、k622、k630、k660、k680、k683、k806、k810、k812、k812-3、k812-5、k813、k815、k820、k830、k835、k836、k839、k870、k880、k890、k930、k950、k951、k970、k971、k972、k973、k974或k975。

17、在其中一些實施例中，所述雙組份環(huán)氧樹脂膠液包括a組份環(huán)氧樹脂和b組份胺類固化劑，其中a組份環(huán)氧樹脂的25℃粘度范圍為500-1000cps，環(huán)氧當(dāng)量范圍為150-200g/eq；b組份胺類固化劑的25℃年度范圍為30-1000cps，活潑氫當(dāng)量為25-150g/eq；a組份環(huán)氧樹脂和b組份胺類固化劑的質(zhì)量比為1：(1.2-0.15)。

18、可選地，雙組份環(huán)氧樹脂膠液選自惠柏新材的ml-5419ab和am-8931ab，以及亨斯邁的araldite?ly?3585/aradur?3834，araldite?ly?3508/aradur?3475和araldite?ly1572/aradur?22962。

19、在其中一些實施例中，所述碳纖維干布的纖維絲束范圍為1000-24000，拉伸強(qiáng)度3000-7000mpa，拉伸模量200-400gpa。

20、與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明至少具備以下有益效果：

21、1.本發(fā)明在制備過程中先負(fù)壓后加壓的工藝，可以有效排除復(fù)材層間的空氣，獲得致密的制品，從而能夠制得外觀質(zhì)量高的碳纖維復(fù)材制品，并省去制品外觀的后處理工藝(例如表面打磨工藝)；且環(huán)氧芯材可任意塑型和發(fā)泡可控，可滿足不同外觀形狀的產(chǎn)品設(shè)計要求，尤其是能夠滿足某些局部尺寸小于1mm厚度或者尖角的產(chǎn)品設(shè)計要求，克服了現(xiàn)有發(fā)泡通過機(jī)加工cnc工藝無法實現(xiàn)芯材精度。

22、2.本發(fā)明的成型工藝與內(nèi)部環(huán)氧發(fā)泡芯材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度匹配，對環(huán)氧發(fā)泡芯材的結(jié)構(gòu)破壞小，只需在模腔注膠、加熱固化，無需壓機(jī)施加壓制力，克服了傳統(tǒng)壓機(jī)成型工藝因瞬間壓力過高，導(dǎo)致芯材和復(fù)材在界面處出現(xiàn)纖維層滑移褶皺、曲凸變形等現(xiàn)象，進(jìn)而導(dǎo)致批量制品強(qiáng)度不穩(wěn)定的問題。

23、3.本發(fā)明制品的界面結(jié)合性好，以碳纖維干布包裹環(huán)氧發(fā)泡芯材，再向模腔注入樹脂膠液，以在模腔內(nèi)浸潤碳纖維干布并填滿模腔，使之與環(huán)氧發(fā)泡芯材有更好的界面結(jié)合性能，克服傳統(tǒng)工藝采用碳纖維預(yù)浸布與環(huán)氧發(fā)泡芯材結(jié)合存在缺膠、界面結(jié)合差的問題。

24、4.本發(fā)明采用熱膨脹樹脂傳遞模塑(heat?expansion-resin?transfer?molding，he-rtm)工藝固化效率高，相比于傳統(tǒng)壓機(jī)成型工藝需要0.5h～24h的固化時間，本發(fā)明能夠達(dá)到10min以內(nèi)快速固化的效果，滿足工業(yè)化高節(jié)拍批量生產(chǎn)。

技術(shù)特征：

1.一種基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，其特征在于，包括：

2.如權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，其特征在于，所述將環(huán)氧芯材放入模具進(jìn)行加熱發(fā)泡，得到環(huán)氧發(fā)泡芯材，包括：

3.如權(quán)利要求1或2所述的基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，其特征在于，所述環(huán)氧發(fā)泡芯材的密度為0.015g/cm3～0.6g/cm3。

4.如權(quán)利要求2所述的基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，其特征在于，所述模具的溫度冷卻至不大于80℃。

5.如權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，其特征在于，所述環(huán)氧芯材的密度為0.3g/cm3～1.15g/cm3。

6.如權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，其特征在于，所述負(fù)壓狀態(tài)為模腔氣壓＝0.1pa～100kpa。

7.如權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，其特征在于，當(dāng)所述固化溫度為150℃時，所述固化時間為1min～10min。

8.如權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，其特征在于，所述碳纖維干布的鋪層角度包括0°、45°、-45°和90°中的一種或多種。

9.如權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，其特征在于，所述雙組份環(huán)氧樹脂膠液包括a組份環(huán)氧樹脂和b組份胺類固化劑，其中a組份環(huán)氧樹脂的25℃粘度范圍為500～1000cps，環(huán)氧當(dāng)量范圍為150～200g/eq；b組份胺類固化劑的25℃粘度范圍為30～1000cps，活潑氫當(dāng)量為25～150g/eq；a組份環(huán)氧樹脂和b組份胺類固化劑的質(zhì)量比為1：(1.2～0.15)。

10.如權(quán)利要求1所述的基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，其特征在于，所述碳纖維干布的纖維絲束范圍為1000～24000，拉伸強(qiáng)度3000～7000mpa，拉伸模量200～400gpa。

技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明公開了一種基于環(huán)氧發(fā)泡芯材的碳纖維復(fù)材制品的模內(nèi)成型工藝，包括：將環(huán)氧芯材放入模具進(jìn)行加熱發(fā)泡，得到環(huán)氧發(fā)泡芯材；根據(jù)力學(xué)設(shè)計要求，采用碳纖維干布鋪層，以包裹所述環(huán)氧發(fā)泡芯材，得到預(yù)制品；將預(yù)制品放置于模腔，合模鎖模，抽真空使模腔處于負(fù)壓狀態(tài)；將雙組份環(huán)氧樹脂膠液通過混合注膠設(shè)備注入上述模腔，受熱固化，冷卻，平衡模具內(nèi)外壓強(qiáng)，脫模，得到碳纖維復(fù)材制品。本發(fā)明能夠制得外觀質(zhì)量高的碳纖維復(fù)材制品，成型過程工藝與內(nèi)部的環(huán)氧發(fā)泡芯材結(jié)構(gòu)強(qiáng)度匹配，使得制品界面結(jié)合性好以及固化效率高，能夠滿足工業(yè)化批量生產(chǎn)。

技術(shù)研發(fā)人員：謝容泉
受保護(hù)的技術(shù)使用者：惠州市致誠新材料科技有限公司
技術(shù)研發(fā)日：
技術(shù)公布日：2025/1/6