[发明专利]一种碳纤维预成型体及其制备工艺

说明书

本发明公开一种碳纤维预成型体，包括短切碳纤维丝束和碳纤维预浸料，所述的碳纤维预浸料预浸有粘性树脂，所述的短切碳纤维丝束和碳纤维预浸料均匀混合，短切碳纤维丝束被碳纤维预浸料中的粘性树脂定型，短切碳纤维丝束和碳纤维预浸料结合成为有固定形状的预成型体。本方案克服了现有技术当中液体成型和预浸料成型技术当中的缺点，不引入其他的物质，通过预浸料丝束中的树脂进行粘接，相对传统的预成型体，降低产品的内部和表面孔隙率，因此拉伸性能、抗冲击性能提高20%以上。

技术领域

本发明涉及碳纤维技术领域，主要是涉及一种碳纤维预成型体及其制备工艺。

背景技术

碳纤维复合材料的成型工艺主要包括液体成型工艺和预浸料成型工艺。

在液体成型工艺中，为了避免纤维织物在外部压力下的偏移，会将纤维织物经过定型胶进行预成型。定型胶一般为有机高分子粘接剂，为粉状、膜状或者液体形式，在预成型工艺中置于纤维织物表面或者层间。引入高分子粘接剂的预成型体，会引入纤维和树脂以外的化学成分，会影响产品的机械性能，产品质量的稳定性以及引入有毒有害可挥发物质。

预浸料成型工艺是将已经预浸好树脂的片状纤维材料在模具中，高温高压下成型为产品，而该片状纤维材料主要来自短切纤维织物，短纤维织物有成本低，机械性能为类各向同性，在复合材料产品制备工艺中流动性好，可用于汽车行业零部件的规模化生产。现有的短切纤维成型工艺使用的预浸料通过连续纤维在线切割为短纤维，通过铺放在上下两层胶膜中间进行辊压成型，纤维的铺放不均匀，导致短切纤维的预浸料树脂含量不均匀，厚度不均匀以及后续产品的性能产生缺陷。

发明内容

一、要解决的技术问题

传统液体成型工艺需在纤维丝束表面喷涂一定量的定型粘接剂，以保证形状结构的完整性，且其引入了外部粘接剂；传统预浸料成型工艺会出现由于纤维的铺放不均匀，导致短切纤维的预浸料树脂含量不均匀，厚度不均匀以及后续产品的性能产生缺陷。

为此，本工艺利用碳纤维预浸料中的预浸基质在一定温度下的粘性，将未浸渍树脂的碳纤维进行粘接定型，创造一种新型的预成形体，通过本工艺得到的预成型体可以保证纤维的丝束完整性的同时，不引入外部粘接剂。对传统的预成型体，降低产品的内部和表面孔隙率，因此拉伸性能、抗冲击性能提高20%以上。

二、技术方案

一种碳纤维预成型体，其特征在于：包括短切碳纤维丝束和碳纤维预浸料，所述的碳纤维预浸料预浸有粘性树脂，所述的短切碳纤维丝束和碳纤维预浸料均匀混合，短切碳纤维丝束被碳纤维预浸料中的粘性树脂定型，短切碳纤维丝束和碳纤维预浸料结合成为有固定形状的预成型体。

进一步的，所述的短切碳纤维丝束和碳纤维预浸料的混合体积比为10%-90%。

进一步的，所述的碳纤维预浸料优选为短切碳纤维预浸料。

进一步的，所述的碳纤维预成型体材料来源为连续的碳纤维丝束和碳纤维预浸料或者未经过化学处理的短切碳纤维丝和预浸料或者为未经过化学处理的回收碳纤维和预浸料余料。

一种碳纤维预成型体制备工艺：其特征在于：包括如下步骤：

S1.将未浸润树脂的碳纤维丝和已经浸润树脂的碳纤维预浸料经过切割机或者撕碎机分别或者同时切割成设定长度的碳纤维短丝束，丝束的长度可以根据切割机的网筛孔尺寸进行设定，为5mm-50mm；

S2.将切割好的短切的碳纤维丝和预浸料按照一定的体积分数的比例进行均匀的混合，比例为10%-90%；

S3.将混合好的碳纤维均匀铺放在传送装置上，经过对辊或者平板结构的压制装置。