[发明专利]一种碳纤维制品及其制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种碳纤维制品及其制造方法。

背景技术

众所周知，作为一种纤维状材料的碳纤维由于具有诸多优良的电学、热 学和力学性能而广泛应用于各种工业领域中。

例如，在各种压力容器中，如果压力容器内的压力过高而发生破裂时， 钢制的高压容器的破裂通常为碎片式的破裂，常常会导致意外事故的发生； 而如果该压力容器中含有足够量的碳纤维，在提高了压力容器整体强度的同 时，还能够提高压力容器的安全性，这是因为：如果压力容器压力过高而发 生破裂时，由于连续的碳纤维的存在，破裂的方式仅为开裂，不会有碎片飞 出。而且，碳纤维的压力容器在疲劳寿命、耐腐蚀性等方面的性能也远好于 传统的钢制容器。

CN1546901A中公开了一种铝内衬碳纤维全缠绕复合气瓶，该气瓶的制 造方法包括如下步骤：选取所需尺寸的铝内衬；在铝内衬的外表面上涂抹聚 氨酯清漆作为防电腐蚀层；然后浸有环氧树脂的碳纤维按照一定的设计张力 缠绕在铝内衬的外表面上；最后固化成型即可。在该制造方法中，对碳纤维 的缠绕要求较高，需要控制合股纱股数、每一层碳纤维的纱带片总条数、纱 带片宽度、缠绕时的张力、缠绕角度等多个参数，从而在很大程度上降低了 缠绕工序的可操作性，因而生产效率较低。而且，由于缠绕工序中，还需要 额外的纤维缠绕机进行缠绕操作，从而增加了该碳纤维复合气瓶的制造成 本。

因而，按照传统的制造方法制成的碳纤维制品成本较高，而且传统的制 造方法工艺复杂要求较高，不但提高了工艺成本，还使生产效率较低。

发明内容

本发明的一个目的在于克服现有技术的碳纤维制品制造成本较高的缺 陷，而提供一种制造成本相对较低的碳纤维制品。

为此，本发明的一种实施方式提供了一种碳纤维制品，该碳纤维制品包 括通过热固性树脂而结合为一体的多层碳纤维布，所述多层碳纤维布的任意 两个相邻层的每一层中存在的接缝部位沿所述碳纤维布的延伸方向彼此错 开。

与通过碳纤维丝的缠绕而形成的传统碳纤维制品相比，该碳纤维制品由 多层碳纤维布形成，不需要过程复杂且要求较高的碳纤维纱的缠绕工艺，因 而大大降低了加工成本。而且，通过使多层碳纤维布中任意两个相邻层的每 一层中存在的接缝部位沿所述碳纤维布的延伸方向彼此错开，从而能够克服 接缝的存在而对碳纤维制品表面质量造成的不良影响。

本发明的另一目的在于克服碳纤维制品的现有制造方法中生产效率较 低且工艺成本较高的缺陷，而提供一种生产效率相对较高且成本相对较低的 制造方法。

为此，本发明的另一种实施方式提供了一种碳纤维制品的制造方法，该 方法包括如下步骤：提供芯模；提供预浸有热固性树脂材料的碳纤维布，并 将多层所述碳纤维布层叠在所述芯模的表面上，使所述多层碳纤维布的任意 两个相邻层的每一层中存在的接缝部位沿所述碳纤维布的延伸方向彼此错 开；使层叠在芯模上的碳纤维布热固成型。

按照上述制造方法，在提供芯模后，将预浸有树脂材料的碳纤维布层叠 在芯模的表面上，进而热固成型，以制成碳纤维制品。因而，与传统方法中 相比，不需要缠绕较细的碳纤维的工序，而是直接将预浸有树脂材料的碳纤 维布层叠在芯模上，从而极大程度上提高了可操作性和生产率。而且本发明 的方法也不需要缠绕机等缠绕设备，也相应地降低了生产成本。

附图说明

图1为根据本发明一种实施方式的碳纤维制品的多层碳纤维布的碳纤维 纹路方向示意图；

图2为图1中多层碳纤维布层叠后的碳纤维纹路方向示意图；

图3为图2中多层碳纤维布层叠后的力学分析示意图；

图4为作为根据本发明另一种实施方式的碳纤维制品的壳体件的立体 图；

图5是图4中壳体件的截面图，表示组成该壳体件的各层碳纤维布及其 接缝部位的相对位置的分布情况。

具体实施方式

下面结合附图对本发明的具体实施方式进行详细地描述。

根据本发明的一种实施方式所提供的碳纤维制品，该碳纤维制品包括通 过热固性树脂而结合为一体的多层碳纤维布，所述多层碳纤维布的任意两相 邻层的每一层中存在的接缝部位沿所述碳纤维布的延伸方向彼此错开。所述 碳纤维布的延伸方向指组成所述碳纤维制品的碳纤维布在该碳纤维制品中 的铺设方向。