[发明专利]一种碳纤维结构部件及其制备方法

说明书

本发明提供了一种碳纤维结构部件及其制备方法，涉及碳纤维材料技术领域。本发明提供的碳纤维结构部件包括以下组分的原料：短切碳纤维、聚甲基丙烯酸甲酯粉末、金属钛粉末、液态环氧树脂、固化剂和表面活性剂；所述聚甲基丙烯酸甲酯粉末与短切碳纤维的质量比为1:10~25；所述金属钛粉末与短切碳纤维的质量比为1:3~75；所述液态环氧树脂与固化剂的质量之和与短切碳纤维的质量比为2~6:1；所述表面活性剂为短切碳纤维、聚甲基丙烯酸甲酯粉末、金属钛粉末、液态环氧树脂和固化剂质量之和的1~5%。本发明提供的碳纤维结构部件表面均匀性好无分层、表面平整度高，无明显的气泡和孔隙。

技术领域

本发明涉及碳纤维材料技术领域，特别涉及一种碳纤维结构部件及其制备方法。

背景技术

碳纤维产品在很多领域得到了广泛应用，目前碳纤维产品的加工常见的有两种工艺：一种是模压成型法，设备采用热压机和相关形状的模具，将碳纤维按需要铺到模具的内表面，然后加入环氧树脂、固化剂，用压机热压成型；这类方法得到的碳纤维部件表面的硬度高，能够承受较大的压力。第二类方法是采用碳纤维布和环氧树脂的直接手糊法，此类方法是将剪好了的碳纤维布粘到模具的内表面，然后涂上一层环氧树脂胶，待固化成型后对碳纤维表面进行处理，然后再涂面胶；此类方法成本低，制作效率较高，常用于部件的表面加固。但这两类工艺得到的碳纤维产品普遍存在外部缺陷较多的缺点，如表面均匀性差易分层、表面不平整、有气泡和孔隙。

发明内容

有鉴于此，本发明目的在于提供一种碳纤维结构部件及其制备方法。本发明提供的碳纤维结构部件表面均匀性好无分层、表面平整度高，无明显的气泡和孔隙。

为了实现上述发明目的，本发明提供以下技术方案：

本发明提供了一种碳纤维结构部件，包括以下组分的原料：

短切碳纤维、聚甲基丙烯酸甲酯粉末、金属钛粉末、液态环氧树脂、固化剂和表面活性剂；

所述聚甲基丙烯酸甲酯粉末的颗粒粒径为5~10μm，所述金属钛粉末的颗粒粒径为10~50μm；

所述聚甲基丙烯酸甲酯粉末与短切碳纤维的质量比为1:10~25；所述金属钛粉末与短切碳纤维的质量比为1:3~75；所述液态环氧树脂与固化剂的质量之和与短切碳纤维的质量比为2~6:1；所述表面活性剂的质量为短切碳纤维、聚甲基丙烯酸甲酯粉末、金属钛粉末、液态环氧树脂和固化剂质量之和的1~5%。

优选地，所述短切碳纤维的长度为0.2~4mm；所述短切碳纤维的单丝直径为5~8μm。

优选地，所述聚甲基丙烯酸甲酯粉末的颗粒粒径为6~8μm。

优选地，所述金属钛粉末的纯度≥99%，所述金属钛粉末的颗粒粒径为20~35μm。

优选地，所述表面活性剂为缩水甘油醚类表面活性剂。

优选地，所述缩水甘油醚类表面活性剂为C12~C14烷基缩水甘油醚。

本发明提供了以上方案所述碳纤维结构部件的制备方法，包括以下步骤：

（1）将所述短切碳纤维、聚甲基丙烯酸甲酯粉末和金属钛粉末混合，得到第一混合料；

（2）将所述第一混合料与液态环氧树脂、固化剂混合，得到第二混合料；

（3）将所述第二混合料和表面活性剂混合，得到第三混合料；

（4）将所述第三混合料放入成型模具中进行真空固化，脱模后得到所述碳纤维结构部件。

优选地，所述真空固化的真空度≥10²Pa。

优选地，所述真空固化的温度为90~120℃，时间为1~4h。