CN111457211B - 一种高强度高导电的碳纤维复合板支架及其工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种高强度高导电的碳纤维复合板支架，包括有基板，在所述基板上固定有竖直的立柱，在所述立柱的顶部支承有横梁，所述立柱和横梁均由钢材制成，在所述横梁顶面上间隔地设置有多个支撑块，所述支撑块底面贴靠在所述横梁的顶面上，所述支撑块的顶面上开设有凹槽，所述凹槽的槽口开设在所述支撑块的顶面上，在所述凹槽中嵌设有碳纤维复合板，各个凹槽中的碳纤维复合板高度相同，在这些碳纤维复合板的顶面上支承有又一碳纤维复合板，所述碳纤维复合板包括内胆，所述内胆由PVC泡沫制成，在所述内胆外包裹着碳纤维层，所述碳纤维层外表面上覆有绝缘层，在所述绝缘层和所述碳纤维层之间夹持有导电层。

Description

一种高强度高导电的碳纤维复合板支架及其工艺方法
技术领域
本发明涉及碳纤维复合板技术领域，特别是涉及一种高强度高导电的碳纤维复合板支架及其工艺方法。
背景技术
现有技术中的碳纤维复合板，一般是采用冲压工艺制作，例如在专利号为CN201710710443.3的中国发明专利中就公开了一种热塑性碳纤维复合板材快速冲压成型工艺，包括以下步骤：先将热塑性碳纤维复合板材装入冲压模具中，然后对热塑性碳纤维复合板材进行加热，加热至达到并保持在低于热塑性碳纤维复合板材的粘流态温度10～20℃，再启动冲压模具对热塑性碳纤维复合板材进行冲压，然后停止加热，待热塑性碳纤维复合板材冷却至常温脱模取出即可。
但是，上述专利中的碳纤维复合板，需要在制作过程中在外部包裹防护膜，否则在加热以及冲压的过程中很容易混入灰尘等杂质使得碳纤维复合板的表面产生凸起的小颗粒，另外采用冲压工艺直接对处于粘稠状态的碳纤维复合板进行冲压，容易在碳纤维复合板的表面形成冲压褶皱，影响碳纤维复合板表面的平整度。
发明内容
本发明所要解决的技术问题是针对上述技术现状而提供高强度高导电的碳纤维复合板支架及其工艺方法。
为实现上述目的，本发明提供了如下技术方案：
一种高强度高导电的碳纤维复合板支架，包括有基板，在所述基板上固定有竖直的立柱，在所述立柱的顶部支承有横梁，所述立柱和横梁均由钢材制成，在所述横梁顶面上间隔地设置有多个支撑块，所述支撑块底面贴靠在所述横梁的顶面上，所述支撑块的顶面上开设有凹槽，所述凹槽的槽口开设在所述支撑块的顶面上，在所述凹槽中嵌设有碳纤维复合板，各个凹槽中的碳纤维复合板高度相同，在这些碳纤维复合板的顶面上支承有又一碳纤维复合板，所述碳纤维复合板包括内胆，所述内胆由PVC泡沫制成，在所述内胆外包裹着碳纤维层，所述碳纤维层外表面上覆有绝缘层，在所述绝缘层和所述碳纤维层之间夹持有导电层，在所述绝缘层上开设有通孔，所述通孔与所述导电层连通，所述导电层是由金属网制成骨架，在金属网上包裹着碳基面纱，由镂空的金属网围成了一个空腔，在空腔中填充有热固性树脂，所述热固性树脂由所述通孔注入所述空腔中，在所述热固性树脂中混合有铁合金屑，碳粉和纳米复合添加剂。
作为本发明的改进，在所述立柱和所述横梁表面都涂抹着具有绝缘效果的防护漆。
作为本发明的优选，所述热固性树脂为乙烯基酯树脂，聚酯树脂或环氧树脂。
作为本发明的具体技术方案，在所述碳纤维层和所述导电层之间铺设有电加热器线圈，外部电源能将电流引入电加热器线圈，所述电加热线圈通过后能产生热量对导电层和所述绝缘层进行加热。
作为本发明的改进，在所述绝缘层表面开设有排水渠。
作为本发明的改进，在所述绝缘层表面贴有保护膜。
一种制造上述碳纤维复合板的工艺方法，包括有如下步骤：
1）、将干燥的碳纤维材料铺设到内胆的表面上；
2）、在内胆外部套设一层塑料绝缘袋作为绝缘层，在绝缘层中放入软质的金属网，金属网通过包裹在其上的碳基面纱粘接在绝缘层的内表面上，随后将塑料袋压合到内胆的表面，再将袋口密封；
3）、在塑料绝缘袋上开设有通孔，通过插接在通孔中的针头将塑料绝缘袋内部抽真空，使得塑料绝缘袋贴合在内胆的表面上；
4）、将未固化的热固性树脂、铁合金屑，碳粉和纳米复合添加剂形成的液态混合物从通孔推入塑料绝缘袋中，大气压促使湿的热固性树脂润湿干燥的碳纤维材料，当热固性树脂被完全注入到塑料绝缘袋中，铁合金屑，碳粉和纳米复合添加剂随着热固性树脂的固化而发生固化，从而形成固态的导电层。
与现有技术相比，本发明的优点在于：采用PVC材料作为内胆，可以显著降低整体碳纤维板材的重量，而在内胆表面包裹的多个材料层，在内部插接有电加热器线圈，可以在寒冷天气下通电加热，消融覆盖在碳纤维板外表面的冰雪，而在最外部包裹的绝缘层可以防止漏电现象的发生，热固性树脂对导电金属网起到一个支撑并减震缓冲的作用，在热固性树脂中混入铁合金屑，碳粉和纳米复合添加剂可以消除热固性树脂表面产生的静电，这些导电颗粒同时与金属网接通实现整体的贯通导电，形成块状的导电层。
附图说明
图1为本发明实施例中高强度高导电的碳纤维复合板支架的结构示意图；
图2为图1中碳纤维复合板的剖视图；
图3为图1中相邻两块第二碳纤维复合板之间的结构示意图。
具体实施方式
以下结合附图实施例对本发明作进一步的详细描述。
如附图所示，本实施例为一种高强度高导电的碳纤维复合板支架，主要应用在航天材料领域，用于搭建室外的安装台。
该碳纤维复合板支架包括有基板1，在基板上固定有竖直的立柱2，在所述立柱的顶部支承有横梁3，所述立柱和横梁均由钢材制成，对整个支架起到一个骨架支撑的作用，同时，为了防止漏电现象的发生，在所述立柱和所述横梁表面都涂抹着具有绝缘效果的防护漆。
在横梁顶面上间隔地设置有多个支撑块4，这些支撑块的底面贴靠在横梁的顶面上，支撑块的顶面上开设有凹槽，在凹槽的槽底设置有减震垫5，减震垫的厚度由实际需要而定，凹槽的槽口开设在支撑块的顶面上，在凹槽中嵌设有碳纤维复合板6，碳纤维复合板的底部支承在减震垫上，由减震垫进行缓冲减震，各个凹槽中的碳纤维复合板高度相同，在这些碳纤维复合板的顶面上支承有又一碳纤维复合板即第二碳纤维复合板7，第二碳纤维复合板的内部构造实质上是与碳纤维复合板是相同的，区别点仅为竖直摆放和横向摆放。
具体的，碳纤维复合板（第二碳纤维复合板）包括内胆61，所述内胆由PVC泡沫制成，在内胆外包裹着碳纤维层62，所述碳纤维层外表面上覆有绝缘层63，在所述绝缘层和所述碳纤维层之间夹持有导电层64，在所述绝缘层上开设有通孔，所述通孔与所述导电层连通，所述导电层是由金属网制成骨架，在金属网上包裹着碳基面纱，由镂空的金属网围成了一个空腔，在空腔中填充有热固性树脂，本实施例中的热固性树脂为乙烯基酯树脂，聚酯树脂或环氧树脂等。热固性树脂由通孔被注入空腔中，在热固性树脂中混合有铁合金屑，碳粉和纳米复合添加剂。
在所述碳纤维层和所述导电层之间铺设有电加热器线圈66，外部电源能将电流引入电加热器线圈，所述电加热线圈通过后能产生热量对导电层和所述绝缘层进行加热，由此可以消融覆盖在绝缘层表面的冰雪，保持绝缘层始终处于一个恒温状态。为了防止绝缘层表面发生磨损，在所述绝缘层表面贴有保护膜，保护膜是可以进行修补和更换的，保护膜覆盖在绝缘层的中部区域，在绝缘层的两侧（附图中前后方向的两侧）开设有半个排水渠7，在相邻两个第二碳纤维复合板之间形成有排水渠7，即两道半个的排水渠形成了一整个排水渠，在极端天气下，电加热装置对碳纤维复合板的表面进行加热，使得冰雪融化，消融的冰雪以及雨水可以从排水渠排出。
另外，在排水渠的下方还包括密封构件8，该密封构件在相邻的两块第二碳纤维复合板之间形成密封，防止排水渠中的水渗透到两块第二碳纤维复合板的下方。在两块第二碳纤维复合板连接处的中段形成有安装间隙，在安装间隙中放置有供电装置9，供电装置与电加热器线圈通过导线电连接，密封构件可以防止水渗透到安装间隙中对供电装置造成影响。
本实施例的碳纤维复合板支架还包括卡座10，在卡座上固定着吊环螺栓11，通过吊机拉动吊环螺栓可以拉动卡座。卡座是嵌入设置在第二碳纤维复合板的内部，由此可以通过吊机吊升整个第二碳纤维复合板。
一种制造上述碳纤维复合板的工艺方法，包括有如下步骤：
1）、将干燥的碳纤维材料铺设到内胆的表面上；
2）、在内胆外部套设一层塑料绝缘袋作为绝缘层，在绝缘层中放入软质的金属网，金属网通过包裹在其上的碳基面纱粘接在绝缘层的内表面上，随后将塑料袋压合到内胆的表面，再将袋口密封；
3）、在塑料绝缘袋上开设有通孔，通过插接在通孔中的针头将塑料绝缘袋内部抽真空，使得塑料绝缘袋贴合在内胆的表面上；
4）、将未固化的热固性树脂、铁合金屑，碳粉和纳米复合添加剂形成的液态混合物从通孔推入塑料绝缘袋中，大气压促使湿的热固性树脂润湿干燥的碳纤维材料，当热固性树脂被完全注入到塑料绝缘袋中，铁合金屑，碳粉和纳米复合添加剂随着热固性树脂的固化而发生固化，从而形成固态的导电层。
以上所述仅是本发明的优选实施方式，本发明的保护范围并不仅局限于上述实施例，凡属于本发明思路下的技术方案均属于本发明的保护范围。应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理前提下的若干改进和润饰，这些改进和润饰也应视为本发明的保护范围。

Claims (7)

1.一种高强度高导电的碳纤维复合板支架，包括有基板，在所述基板上固定有竖直的立柱，在所述立柱的顶部支承有横梁，所述立柱和横梁均由钢材制成，其特征在于：在所述横梁顶面上间隔地设置有多个支撑块，所述支撑块底面贴靠在所述横梁的顶面上，所述支撑块的顶面上开设有凹槽，所述凹槽的槽口开设在所述支撑块的顶面上，在所述凹槽中嵌设有碳纤维复合板，各个凹槽中的碳纤维复合板高度相同，在这些碳纤维复合板的顶面上支承有又一碳纤维复合板，所述碳纤维复合板包括内胆，所述内胆由PVC泡沫制成，在所述内胆外包裹着碳纤维层，所述碳纤维层外表面上覆有绝缘层，在所述绝缘层和所述碳纤维层之间夹持有导电层，在所述绝缘层上开设有通孔，所述通孔与所述导电层连通，所述导电层是由金属网制成骨架，在金属网上包裹着碳基面纱，由镂空的金属网围成了一个空腔，在空腔中填充有热固性树脂，所述热固性树脂由所述通孔注入所述空腔中，在所述热固性树脂中混合有铁合金屑，碳粉和纳米复合添加剂。
2.根据权利要求1所述的高强度高导电的碳纤维复合板支架，其特征在于：在所述立柱和所述横梁表面都涂抹着具有绝缘效果的防护漆。
3.根据权利要求1所述的高强度高导电的碳纤维复合板支架，其特征在于：所述热固性树脂为乙烯基酯树脂，聚酯树脂或环氧树脂。
4.根据权利要求1所述的高强度高导电的碳纤维复合板支架，其特征在于：在所述碳纤维层和所述导电层之间铺设有电加热器线圈，外部电源能将电流引入电加热器线圈，所述电加热器线圈在电流通过后能产生热量对导电层和所述绝缘层进行加热。
5.根据权利要求1所述的高强度高导电的碳纤维复合板支架，其特征在于：在所述绝缘层表面贴有保护膜。
6.根据权利要求1所述的高强度高导电的碳纤维复合板支架，其特征在于：在所述绝缘层表面开设有排水渠。
7.一种制造如权利要求1所述碳纤维复合板支架的工艺方法，包括有如下步骤：
1）、将干燥的碳纤维材料铺设到内胆的表面上；
2）、在内胆外部套设一层塑料绝缘袋作为绝缘层，在绝缘层中放入软质的金属网，金属网通过包裹在其上的碳基面纱粘接在绝缘层的内表面上，随后将塑料袋压合到内胆的表面，再将袋口密封；
3）、在塑料绝缘袋上开设有通孔，通过插接在通孔中的针头将塑料绝缘袋内部抽真空，使得塑料绝缘袋贴合在内胆的表面上；
4）、将未固化的热固性树脂、铁合金屑，碳粉和纳米复合添加剂形成的液态混合物从通孔推入塑料绝缘袋中，大气压促使湿的热固性树脂润湿干燥的碳纤维材料，当热固性树脂被完全注入到塑料绝缘袋中，铁合金屑，碳粉和纳米复合添加剂随着热固性树脂的固化而发生固化，从而形成固态的导电层。
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