【技術實現步驟摘要】
本專利技術屬于復合材料，具體涉及一種工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法。
技術介紹
1、碳纖維是含碳量較高且熱處理過程中不熔融的人造化學纖維，經過熱穩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、導電、導熱及耐腐蝕等特性，其外形有顯著的各項異性、柔軟，可加工成各種織物，碳纖維沿纖維軸方向表現出很高的強度，碳纖維比重較小，具有很高的比強度。碳纖維的主要用途是與樹脂、金屬、陶瓷等基體復合，制成結構材料，在要求高溫、力學穩定性高的場合，碳纖維復合材料都頗具優勢。
2、隨著現代技術的迅猛發展，對材料提出了較高的要求，碳纖維復合材料制作的結構件由于具有高強度、高模量、輕量化的特點有較好的應用前景。現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，而碳纖維復合材料具有比強度和比模量高、制件力學性能優異、安全性高、可設計性和零部件一體化成型等特點廣泛應用在各個領域，充分滿足較高裝配精度要求。復合材料纏繞成型只能纏繞圓形或者類圓形回轉體結構，因其是纖維在張力控制下的配合芯軸做往復運動的成型工藝，而具有凹曲面的結構件，纖維在纏繞時因張力作用會在凹曲面上形成架空，所以纏繞成型無法實現制備具有凹曲面的結構件，即無法采用纏繞成型工藝實現自動化纏繞工字梁結構件。熱壓罐成型和模壓成型可以實現工字梁的成型，但都只能依靠工人手工對預先裁切好的料片進行一片一片的手工鋪層，不但人工成本高，而且鋪層角度偏差大，產品結構里面的纖維被切斷，不能保持纖維連續，導致工字梁這種力學結構件存在不可控的隱患。
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1、本專利技術要解決的技術問題是：提供一種工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，以解決纏繞成型制得的工字梁狀碳纖維復合材料因纖維不連續導致強度低、制備工藝復雜、生產效率低的技術問題。
2、為達到上述目的，本專利技術采用的技術方案是：提供一種工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，包括以下步驟：
3、s1：將碳纖維制備成碳纖維預浸帶；
4、s2：將碳纖維預浸帶在模具01表面采用干法纏繞成型為厚度為2-3mm的預制體，然后脫模，將預制體在工字梁模具02中壓制成工字梁狀，隨后在真空下加熱固化，待產品冷卻至50-55℃后脫模，得到工字梁狀碳纖維復合材料。
5、在上述技術方案的基礎上，本專利技術還可以做如下改進：
6、進一步，步驟s1具體為：將碳纖維原絲展開，先在75-85℃下熱壓輥，隨后在2-7℃下冷壓輥，最后收卷，制得碳纖維預浸帶。
7、進一步，碳纖維預浸帶的寬度為8-50mm、厚度為0.2-0.3mm、樹脂含量為35-40％、面密度為150-200g/m2。
8、進一步，步驟s2還包括在纏繞成型前對模具01進行除污處理，然后涂覆脫模劑。
9、進一步，脫模劑為870k、s156或770nc脫模劑。
10、進一步，纏繞成型的方式為螺旋纏繞±30°-±70°、環向纏繞88°-90°或縱向纏繞±7°-±30°中任意兩種交替纏繞成型。
11、進一步，步驟s2中工字梁狀預制體的高為120mm、寬為80mm、厚度為5mm、表面周長為580mm。
12、進一步，固化時的真空度為-0.09～-0.095mpa，固化壓強為4-8bar，固化時的升溫速率為1-3℃/min，固化溫度為65-130℃，固化時間為3-10h，冷卻速率為1-2℃/min。
13、進一步，固化時的溫度為階梯溫度。
14、本專利技術還公開了一種工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法制得的工字梁狀碳纖維復合材料。
15、本專利技術的有益效果為：
16、(1)本專利技術利用復合材料纏繞成型工藝，使用定寬碳纖維預浸帶纏繞，相比于傳統的預浸料鋪貼工藝，節省了鋪層人工約32h，利用設備自動化鋪層，提高生產效率，且能制備出表面光滑的碳纖維復合材料工字梁成品。
17、(2)本專利技術碳纖維復合材料工字梁成品提供了纏繞成型+熱壓罐成型相結合的工字梁的制備工藝，在鋪層過程中整個工字梁內部無纖維斷點(圖2)，相比于傳統鋪層(預浸料料片裁切成小片，人工一片一片料片手工鋪敷，料片之間全是纖維斷點，如圖3所示)，提升了纖維連續化率。
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1.一種工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S1具體為：將碳纖維原絲展開，先在75-85℃下熱壓輥，隨后在2-7℃下冷壓輥，最后收卷，制得碳纖維預浸帶。
3.根據權利要求1所述的工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于：所述碳纖維預浸帶的寬度為8-50mm、厚度為0.2-0.3mm、樹脂含量為35-40％、面密度為150-200g/m2。
4.根據權利要求1所述的工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟S2還包括在纏繞成型前對模具01進行除污處理，然后涂覆脫模劑。
5.根據權利要求4所述的工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于：所述脫模劑為870K、S156或770NC脫模劑。
6.根據權利要求1所述的工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于：所述纏繞成型的方式為螺旋纏繞±30°-±70°、環向纏繞88°-90°或縱向纏繞±7°-±30°中任意兩種交替纏繞成型。
7.根據權利要求
8.根據權利要求1所述的工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于：所述固化時的真空度為-0.09～-0.095MPa，固化壓強為4-8bar，固化時的升溫速率為1-3℃/min，固化溫度為65-130℃，固化時間為3-10h；所述冷卻速率為1-2℃/min。
9.根據權利要求8所述的工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于：所述固化時的溫度為階梯溫度。
10.權利要求1-9任一項所述的制備方法制得的工字梁狀碳纖維復合材料。
...【技術特征摘要】
1.一種工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：
2.根據權利要求1所述的工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟s1具體為：將碳纖維原絲展開，先在75-85℃下熱壓輥，隨后在2-7℃下冷壓輥，最后收卷，制得碳纖維預浸帶。
3.根據權利要求1所述的工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于：所述碳纖維預浸帶的寬度為8-50mm、厚度為0.2-0.3mm、樹脂含量為35-40％、面密度為150-200g/m2。
4.根據權利要求1所述的工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于：所述步驟s2還包括在纏繞成型前對模具01進行除污處理，然后涂覆脫模劑。
5.根據權利要求4所述的工字梁狀碳纖維復合材料的制備方法，其特征在于：所述脫模劑為870k、s156或770nc脫模劑。
6.根據權利要求1所述的工字梁狀碳...
【專利技術屬性】
技術研發人員：賈沛陽，王金枝，段艷兵，李天松，劉浩，蔣剛剛，李曉陽，張華川，王培勇，
申請(專利權)人：成都魯晨新材料科技有限公司，
類型：發明
國別省市：
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