CN105014870B - 一种碳纤维复合材料汽车零部件的制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明一种碳纤维复合材料汽车零部件的制备方法，采用热压工艺制备碳纤维复合材料表面层，之后将表面层放置于模具中，将底部通过注塑的方式注入模具中并在注塑的过程中与碳纤维复合材料表面层连接，最终得到相应的汽车内饰件。与现有技术相比，本发明制备得到的产品既有碳纤维复合材料的强度和表面纹理，同时也能够方便的与周围零部件进行连接，而且还能满足规模化生产。
Description
技术领域
本发明属于汽车零部件制造领域，具体涉及一种碳纤维复合材料汽车零部件的制备方法。
背景技术
轻量化目前已经成为世界汽车发展的潮流。汽车轻量化就是在保证汽车的强度和安全性能前提下，尽可能的降低汽车的整备质量，从而提高汽车的动力性，减少燃料消耗，降低排气污染。
碳纤维复合材料是实现汽车轻量化的一种选择。随着国家对于汽车节能减排指标的日益提高，碳纤维复合材料在汽车的应用也已成为目前汽车企业研究的重要方向。
许多汽车零部件的结构较为复杂，其与周围零部件的连接较为困难，特别是许多汽车内饰件，它们是通过热塑性树脂注塑得到的，存在许多卡扣，与周围的汽车零部件相连接，这样的卡扣如果通过碳纤维复合材料进行加工，十分的困难，而且碳纤维复合材料韧性较差，在安装时容易发生破坏，因此需要一种新的工艺来得到碳纤维复合材料汽车内饰件，使其即有碳纤维复合材料的强度和表面纹理，同时也能够方便的与周围零部件进行连接。
发明内容
为解决上述技术问题，本发明提供一种碳纤维复合材料汽车零部件的制备方法，制备得到的汽车零部件既有碳纤维复合材料的强度和表面纹理，同时也能够方便的与周围零部件进行连接，而且还能满足规模化生产。
本发明提供的一种碳纤维复合材料汽车零部件的制备方法，包括以下步骤：
(1)制备碳纤维复合材料预浸料；
(2)将表面层的模具喷涂锁孔剂；
(3)制备得到碳纤维复合材料表面层；
(4)喷涂脱模剂，将碳纤维复合材料表面层放置于最终制件模具中，合模，加热，温度升到低于基体树脂熔点10℃；
(5)向最终制件模具中注塑入基体树脂，保压后脱模，得到最终的样件。
步骤(1)中所述碳纤维复合材料为具有固定取向方向的平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、单向织物、多轴向经编织物中的一种或多种；
进一步的，步骤(1)中预浸料可采用熔融浸渍法、粉末浸渍法或纤维混编法的任意一种方式制备；
进一步的，步骤(1)中预浸料基体树脂为热塑性树脂，为聚丙烯、聚酰胺类树脂、聚苯硫醚、聚醚类树脂中的一种。基体树脂主要起胶粘作用。
进一步的，步骤(1)中预浸料采用的碳纤维厚度为0.5mm-1mm；
进一步的，步骤(3)中制备得到碳纤维复合材料表面层的具体步骤为：将步骤(1)制备预浸料铺放到碳纤维复合材料表面层模具中，采用热压成型的方式制备；压力，加热的温度根据所选用树脂熔点有关。表面层模具留有定位槽，带加热和快速冷却功能，能升温的上限要高于热塑性树脂熔点30℃-50℃；
步骤(4)中，最终制件模具表面层与碳纤维复合材料表面层模具一致，有定位槽，在进行表面层铺放时，碳纤维复合材料表面层的定位槽与最终制件模具的定位槽相契合。
步骤(5)中所述基体树脂要与步骤(1)中预浸料的基体树脂一致，这样两者的界面可以有效的融合。
步骤(5)中注塑腔体的温度高于基体树脂熔点10℃-20℃，这样保持基体树脂有较好的流动性，可以有效的注入模具中，同时注入模具后可以将碳纤维复合材料表面层的背面进行有效的熔融，从而促进注入的基体树脂与碳纤维表面层能够很好的结合；
步骤(5)中的保压时间控制在40秒-70秒，保压时模具温度设置为低于基体树脂熔点50℃。
本发明采用热压工艺制备碳纤维复合材料表面层，之后将表面层放置于模具中，将底部通过注塑的方式注入模具中并在注塑的过程中与碳纤维复合材料表面层连接，最终得到相应的汽车内饰件。与现有技术相比，本发明制备得到的产品既有碳纤维复合材料的强度和表面纹理，同时也能够方便的与周围零部件进行连接，而且还能满足规模化生产。
具体实施方式
具体采用的方案中：下面实例中所制备的内饰件为汽车换挡面板，换挡面板的背面非常的复杂，并且连接卡扣也非常的复杂，无法通过一体成型的方式来制备碳纤维复合材料件。
实施例1
一种碳纤维复合材料汽车零部件的制备方法，包括以下步骤：
下面实例中所采用的基体树脂为聚丙烯(PP)，所采用的碳纤维江苏恒神3K的T300斜纹碳纤维。
(1)首先采用熔融浸渍法制备聚丙烯预浸碳纤维片材，具体方法为：将展好纱的碳纤维同上下表面的聚丙烯薄膜和离型纸在牵引辊的牵引下进入加热浸渍区，等树脂被加热至熔融状态，并向碳纤维快速渗透浸渍后采用干态预浸机压平，冷却，即得到相应的预浸片材；
采用水切割机将制得的预浸片材进行剪切，得到表面层预浸片材；
(2)在表面层模具上喷涂锁孔剂，并将其加热至200℃；
(3)将3层切割好的的表面预浸片材放入模具中，预热30s，之后合模，保压20s，后脱模，冷却，得到碳纤维复合材料表面层；
(4)将制得的碳纤维复合材料表面层放入最终制件的模具中，表面层的定位槽必须与模具的定位槽契合，合模，模具加热至180℃。
(5)采用注塑机将基体树脂注入最终制件的模具中，其中注塑腔体的温度为200℃，之后保压60s，保压温度为150℃，之后脱模，得到最终的制件。
对最终制件进行落锤试验，样件没有出现破裂、剥离等情况，满足汽车内饰件的相关要求。
实施例2
一种碳纤维复合材料汽车零部件的制备方法，包括以下步骤：
下面实例中所采用的基体树脂为聚酰胺(PA6)，所采用的碳纤维日本东丽6K的T300平纹碳纤维。
(1)首先采用熔融浸渍法制备聚酰胺预浸碳纤维片材，具体方法为：将展好纱的碳纤维同上下表面的聚酰胺薄膜和离型纸在牵引辊的牵引下进入加热浸渍区，等树脂被加热至熔融状态，并向碳纤维快速渗透浸渍后采用干态预浸机压平，冷却，即得到相应的预浸片材；
采用水切割机将制得的预浸片材进行剪切，得到表面层预浸片材；
(2)在表面层模具上喷涂锁孔剂，并将其加热至280℃；
(3)将3层切割好的的表面预浸片材放入模具中，预热30s，之后合模，保压20s，后脱模，冷却，得到碳纤维复合材料表面层；
(4)将制得的碳纤维复合材料表面层放入最终制件的模具中，表面层的定位槽必须与模具的定位槽契合，合模，模具加热至260℃。
(5)采用注塑机将基体树脂注入最终制件的模具中，其中注塑腔体的温度为260℃，之后保压60s，保压温度为200℃，之后脱模，得到最终的制件。
对最终制件进行落锤试验，样件没有出现破裂、剥离等情况，满足汽车内饰件的相关要求。
以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。
Claims (8)
1.一种碳纤维复合材料汽车零部件的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括以下步骤：
（1）制备碳纤维复合材料预浸料；
（2）将表面层的模具喷涂锁孔剂；
（3）制备得到碳纤维复合材料表面层；
（4）喷涂脱模剂，将碳纤维复合材料表面层放置于最终制件模具中，合模，加热，温度升到低于基体树脂熔点10℃；
（5）向最终制件模具中注塑入基体树脂，保压后脱模，得到最终的样件；
步骤（1）中预浸料采用的碳纤维厚度为0.5mm-1mm；
步骤（5）中所述基体树脂要与步骤（1）中预浸料的基体树脂一致。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）所述碳纤维复合材料为具有固定取向方向的平纹织物、斜纹织物、缎纹织物、单向织物、多轴向经编织物中的一种或多种。
3.根据权利要求1或2所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中预浸料可采用熔融浸渍法、粉末浸渍法或纤维混编法的任意一种方式制备。
4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（1）中预浸料基体树脂为热塑性树脂，为聚丙烯、聚酰胺类树脂、聚苯硫醚、聚醚类树脂中的一种。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（3）中制备得到碳纤维复合材料表面层的具体步骤为：将步骤（1）制备预浸料铺放到碳纤维复合材料表面层模具中，采用热压成型的方式制备。
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（4）中最终制件模具表面层与碳纤维复合材料表面层模具一致，有定位槽。
7.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中注塑腔体的温度高于基体树脂熔点10℃-20℃。
8.根据权利要求1或7所述的制备方法，其特征在于，步骤（5）中的保压时间控制在40秒-70秒，保压时模具温度设置为低于基体树脂熔点50℃。
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