CN107323015A - 一种汽车使用的高强度碳纤维复合布及其制备工艺 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种汽车使用的高强度碳纤维复合布及其制备工艺，由树脂膜、碳纤维布、树脂膜、芳纶纤维布、树脂膜、玻璃纤维布、树脂膜依序层叠热压粘合而成。碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、石墨烯和环氧树脂相结合而设计、生产制造的汽车车身其比强度、比模量综合指标在现有结构材料中是最高的；其抗拉强度一般都在3500兆帕以上；其抗拉弹性模量为230到430G帕；其比强度可达到2000兆帕以上，其比模量也比钢高。碳纤维复合材料制作的汽车零部件对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，完全不存在生锈的问题。并且其耐冲击性较高，具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性。

Description

一种汽车使用的高强度碳纤维复合布及其制备工艺
技术领域
本发明涉及一种汽车使用的高强度碳纤维复合布及其制备工艺。
背景技术
新能源汽车是汽车未来发展趋势，碳纤维复合材料制作汽车零部件可减轻汽车重量，增加汽车续航里程。
碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。聚丙烯腈碳纤维是以聚丙烯腈纤维为原料制成的碳纤维，主要作用是减轻车身重量，适用于新能源汽车车身轻量化。
芳纶纤维是一种新型高科技合成纤维，具有超高强度、高模量和耐高温、耐酸耐碱、重量轻等优良性能,其强度是钢丝的5-6倍，模量为钢丝或玻璃纤维的2-3倍，韧性是钢丝的2倍，而重量仅为钢丝的1/5左右，在560度的温度下，不分解，不融化。它具有良好的绝缘性和抗老化性能，具有很长的生命周期。
玻璃纤维是一种性能优异的无机非金属材料，绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高。抗拉强度大。抗拉强度在标准状态下是6.3-6.9g/d，湿润状态5.4-5.8g/d。密度2.54。耐热性好，温度达300℃时对强度没影响。有优良的电绝缘性，与树脂接着性良好。玻纤价格便宜，主要用于替代部分碳纤维原料，降低成本。
石墨烯是目前最薄的材料，也是最强韧的材料，断裂强度比最好的钢材还要高200倍。同时又有很好的弹性，拉伸幅度能达到自身尺寸的20％。加入石墨烯的抗震新材料具有超轻薄、拉伸性好、超强韧和高强度等特性。
环氧树脂具有很强的内聚力，分子结构致密，由于分子结构中含有活泼的环氧基团，使它们可与多种类型的固化剂发生交联反应而形成不溶的具有三向网状结构的高聚物。固化后的环氧树脂具有良好的物理、化学性能，它对金属和非金属材料的表面具有优异的粘接强度，介电性能良好，变定收缩率小，制品尺寸稳定性好，硬度高，柔韧性较好，对碱及大部分溶剂稳定。其作用是作为粘接剂。
碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维、石墨烯和环氧树脂相结合而设计、生产制造的汽车车身其比强度、比模量综合指标在现有结构材料中是最高的；其抗拉强度一般都在3500兆帕以上，是钢的7-9倍；其抗拉弹性模量为230-430G帕，亦高于钢；其比强度(即材料的强度与其密度之比)可达到2000兆帕以上，而A3钢的比强度仅为59兆帕左右，其比模量也比钢高。碳纤维复合材料制作的汽车零部件对一般的有机溶剂、酸、碱都具有良好的耐腐蚀性，不溶不胀，完全不存在生锈的问题。并且其耐冲击性较高，具有耐油、抗辐射、抗放射、吸收有毒气体和减速中子等特性。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是提供一种高强度、具有出色耐热性、出色的抗热冲击性、低热膨胀系数且热容量小、比重小具有优秀的抗腐蚀与辐射性能的车身等部件使用的高强度碳纤维复合布。
本发明的方案是：一种汽车使用的高强度碳纤维复合布，由树脂膜、碳纤维布、树脂膜、芳纶纤维布、树脂膜、玻璃纤维布、树脂膜依序层叠热压粘合而成。
作为优选的技术方案，所述碳纤维布为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维布。
作为优选的技术方案，所述玻璃纤维布为玻璃纤维单向布。
作为优选的技术方案，所述树脂膜为碳纤维树脂膜。
本发明所述的一种汽车使用的高强度碳纤维复合布可用于制作汽车车身、汽车门车把、汽车方向盘、汽车内饰、汽车后视镜、汽车保险杠以及汽车尾翼等多种汽车零部件。
本发明还提供一种制备汽车使用的高强度碳纤维复合布的工艺，包括步骤：
1)将碳纤维布夹在第一层树脂膜和第二层树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层玻璃纤维布，再覆盖第四层树脂膜，覆盖芳纶纤维布，再覆盖第五层树脂膜，然后加热滚压。
作为优选的技术方案，一种制备汽车使用的高强度碳纤维复合布的工艺，包括步骤：
A.制备碳纤维树脂膜
1)将环氧树脂EP-16原料软化后加入石墨烯粉搅匀后置入涂布机，制成碳纤维树脂膜；
B、制备碳纤维复合布
1)将碳纤维布夹在第一层碳纤维树脂膜和第二层碳纤维树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层玻璃纤维布，再覆盖第四层碳纤维树脂膜，覆盖芳纶纤维布，再覆盖第五层碳纤维树脂膜，然后加热滚压。
作为优选的技术方案，一种汽车使用的高强度碳纤维复合布的制备工艺，原料重量份配比为：
作为优选的技术方案，一种汽车使用的高强度碳纤维复合布的制备工艺，其特征在于：原料重量份配比为：
作为优选的技术方案，一种汽车使用的高强度碳纤维复合布的制备工艺，其特征在于：原料重量份配比为：
本发明的有益效果：本发明提到的一种汽车使用的高强度碳纤维复合布，具有以下特性：
1、高强度(是钢铁的5倍)
2、出色的耐热性(可以耐受2000℃以上的高温)
3、出色的抗热冲击性
4、低热膨胀系数(变形量小)
5、热容量小(节能)
6、比重小(钢的1/5)
7、优秀的抗腐蚀与辐射性能。
具体实施方式
一种汽车使用的高强度碳纤维复合布，由树脂膜、碳纤维布、树脂膜、芳纶纤维布、树脂膜、玻璃纤维布、树脂膜依序层叠热压粘合而成。
所述碳纤维布为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维布。
所述玻璃纤维布为玻璃纤维单向布。
所述树脂膜为碳纤维树脂膜。
一种制备汽车使用的高强度碳纤维复合布的工艺，包括步骤：
1)将碳纤维布夹在第一层树脂膜和第二层树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层玻璃纤维布，再覆盖第四层树脂膜，覆盖芳纶纤维布，再覆盖第五层树脂膜，然后加热滚压。
一种制备汽车使用的高强度碳纤维复合布的工艺，包括步骤：
A.制备碳纤维树脂膜
1)将环氧树脂EP-16原料软化后加入石墨烯粉搅匀后置入涂布机，制成碳纤维树脂膜；
B、制备碳纤维复合布
1)将碳纤维布夹在第一层碳纤维树脂膜和第二层碳纤维树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层玻璃纤维布，再覆盖第四层碳纤维树脂膜，覆盖芳纶纤维布，再覆盖第五层碳纤维树脂膜，然后加热滚压。
一种汽车使用的高强度碳纤维复合布的制备工艺，原料重量份配比为：
一种汽车使用的高强度碳纤维复合布的制备工艺，其特征在于：原料重量份配比为：
一种汽车使用的高强度碳纤维复合布的制备工艺，其特征在于：原料重量份配比为：
为了使本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。
实施例一：
1)将聚丙烯腈(PAN)基碳纤维布夹在第一层树脂膜和第二层树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层玻璃纤维单向布，再覆盖第四层树脂膜，覆盖芳纶纤维布，再覆盖第五层树脂膜，然后加热滚压。即可得到汽车使用的高强度碳纤维复合布。
实施例二：
A.制备碳纤维树脂膜
1)将15重量份的环氧树脂EP-16原料软化后加入0.5重量份的石墨烯粉搅匀后置入涂布机，制成碳纤维树脂膜；
B、制备碳纤维复合布
1)将10重量份的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维布夹在第一层碳纤维树脂膜和第二层碳纤维树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层60重量份的玻璃纤维单向布，再覆盖第四层碳纤维树脂膜，覆盖5重量份的芳纶纤维布，再覆盖第五层碳纤维树脂膜，然后加热滚压。即可得到汽车使用的高强度碳纤维复合布。
实施例三：
A.制备碳纤维树脂膜
1)将30重量份的环氧树脂EP-16原料软化后加入5重量份的石墨烯粉搅匀后置入涂布机，制成碳纤维树脂膜；
B、制备碳纤维复合布
1)将25重量份的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维布夹在第一层碳纤维树脂膜和第二层碳纤维树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层80重量份的玻璃纤维单向布，再覆盖第四层碳纤维树脂膜，覆盖10重量份的芳纶纤维布，再覆盖第五层碳纤维树脂膜，然后加热滚压。即可得到汽车使用的高强度碳纤维复合布。
实施例四：
A.制备碳纤维树脂膜
1)将18重量份的环氧树脂EP-16原料软化后加入4重量份的石墨烯粉搅匀后置入涂布机，制成碳纤维树脂膜；
B、制备碳纤维复合布
1)将20重量份的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维布夹在第一层碳纤维树脂膜和第二层碳纤维树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层70重量份的玻璃纤维单向布，再覆盖第四层碳纤维树脂膜，覆盖8重量份的芳纶纤维布，再覆盖第五层碳纤维树脂膜，然后加热滚压。即可得到汽车使用的高强度碳纤维复合布。
实施例五：
A.制备碳纤维树脂膜
1)将27重量份的环氧树脂EP-16原料软化后加入3.5重量份的石墨烯粉搅匀后置入涂布机，制成碳纤维树脂膜；
B、制备碳纤维复合布
1)将13重量份的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维布夹在第一层碳纤维树脂膜和第二层碳纤维树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层67重量份的玻璃纤维单向布，再覆盖第四层碳纤维树脂膜，覆盖7重量份的芳纶纤维布，再覆盖第五层碳纤维树脂膜，然后加热滚压。即可得到汽车使用的高强度碳纤维复合布。
实施例六：
A.制备碳纤维树脂膜
1)将22重量份的环氧树脂EP-16原料软化后加入4.7重量份的石墨烯粉搅匀后置入涂布机，制成碳纤维树脂膜；
B、制备碳纤维复合布
1)将19重量份的聚丙烯腈(PAN)基碳纤维布夹在第一层碳纤维树脂膜和第二层碳纤维树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层75重量份的玻璃纤维单向布，再覆盖第四层碳纤维树脂膜，覆盖6.3重量份的芳纶纤维布，再覆盖第五层碳纤维树脂膜，然后加热滚压。即可得到汽车使用的高强度碳纤维复合布。
以上显示和描述了本发明的基本原理、主要特征及本发明的优点。本行业的技术人员应该了解，本发明不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下，本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护的本发明范围内。本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界。

Claims (9)

1.一种汽车使用的高强度碳纤维复合布，其特征在于：由树脂膜、碳纤维布、树脂膜、芳纶纤维布、树脂膜、玻璃纤维布、树脂膜依序层叠热压粘合而成。
2.如权利要求1所述的一种汽车使用的高强度碳纤维复合布，其特征在于：所述碳纤维布为聚丙烯腈(PAN)基碳纤维布。
3.如权利要求1所述的一种汽车使用的高强度碳纤维复合布，其特征在于：所述玻璃纤维布为玻璃纤维单向布。
4.如权利要求1所述的一种汽车使用的高强度碳纤维复合布，其特征在于：所述树脂膜为碳纤维树脂膜。
5.一种制备如权利要求1-4任一项所述的汽车使用的高强度碳纤维复合布的工艺，包括步骤：
1)将碳纤维布夹在第一层树脂膜和第二层树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层玻璃纤维布，再覆盖第四层树脂膜，覆盖芳纶纤维布，再覆盖第五层树脂膜，然后加热滚压。
6.一种制备如权利要求1-4任一项所述的汽车使用的高强度碳纤维复合布的工艺，包括步骤：
A.制备碳纤维树脂膜
1)将环氧树脂EP-16原料软化后加入石墨烯粉搅匀后置入涂布机，制成碳纤维树脂膜；
B、制备碳纤维复合布
1)将碳纤维布夹在第一层碳纤维树脂膜和第二层碳纤维树脂膜之间，加热滚压；
2)覆盖第三层玻璃纤维布，再覆盖第四层碳纤维树脂膜，覆盖芳纶纤维布，再覆盖第五层碳纤维树脂膜，然后加热滚压。
7.如权利要求6所述的一种汽车使用的高强度碳纤维复合布的制备工艺，其特征在于：原料重量份配比为：
8.如权利要求6所述的一种汽车使用的高强度碳纤维复合布的制备工艺，其特征在于：原料重量份配比为：
9.如权利要求6所述的一种汽车使用的高强度碳纤维复合布的制备工艺，其特征在于：原料重量份配比为：
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