CN209869584U - 一种轻质高强单向碳纤层压板 - Google Patents
一种轻质高强单向碳纤层压板 Download PDFInfo
- Publication number
- CN209869584U CN209869584U CN201822211574.XU CN201822211574U CN209869584U CN 209869584 U CN209869584 U CN 209869584U CN 201822211574 U CN201822211574 U CN 201822211574U CN 209869584 U CN209869584 U CN 209869584U
- Authority
- CN
- China
- Prior art keywords
- carbon fiber
- unidirectional carbon
- layer
- layers
- prepreg
- Prior art date
- Legal status (The legal status is an assumption and is not a legal conclusion. Google has not performed a legal analysis and makes no representation as to the accuracy of the status listed.)
- Active
Links
- 229920000049 Carbon (fiber) Polymers 0.000 title claims abstract description 129
- 239000004917 carbon fiber Substances 0.000 title claims abstract description 129
- VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N methane Chemical compound C VNWKTOKETHGBQD-UHFFFAOYSA-N 0.000 title claims abstract description 115
- 239000010410 layer Substances 0.000 claims description 139
- 229920005989 resin Polymers 0.000 claims description 18
- 239000011347 resin Substances 0.000 claims description 18
- 238000010030 laminating Methods 0.000 claims description 15
- 239000002131 composite material Substances 0.000 claims description 9
- 239000002313 adhesive film Substances 0.000 claims description 5
- 239000004744 fabric Substances 0.000 claims description 5
- 239000003365 glass fiber Substances 0.000 claims description 5
- 239000002346 layers by function Substances 0.000 claims description 5
- 239000011159 matrix material Substances 0.000 claims description 4
- 239000003292 glue Substances 0.000 claims 1
- 239000012528 membrane Substances 0.000 claims 1
- 239000000463 material Substances 0.000 abstract description 8
- 239000000835 fiber Substances 0.000 description 7
- 238000000034 method Methods 0.000 description 6
- 238000003825 pressing Methods 0.000 description 5
- 230000008569 process Effects 0.000 description 5
- 239000011259 mixed solution Substances 0.000 description 4
- 238000010586 diagram Methods 0.000 description 3
- 239000007788 liquid Substances 0.000 description 3
- 239000000203 mixture Substances 0.000 description 3
- 230000004048 modification Effects 0.000 description 3
- 238000012986 modification Methods 0.000 description 3
- 239000000243 solution Substances 0.000 description 3
- OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N Carbon Chemical compound [C] OKTJSMMVPCPJKN-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 2
- 239000003795 chemical substances by application Substances 0.000 description 2
- 238000005260 corrosion Methods 0.000 description 2
- 230000007797 corrosion Effects 0.000 description 2
- 230000007123 defense Effects 0.000 description 2
- 239000000945 filler Substances 0.000 description 2
- 238000003475 lamination Methods 0.000 description 2
- 238000004519 manufacturing process Methods 0.000 description 2
- 229910052751 metal Inorganic materials 0.000 description 2
- 239000002184 metal Substances 0.000 description 2
- 239000013081 microcrystal Substances 0.000 description 2
- 238000002360 preparation method Methods 0.000 description 2
- 239000000126 substance Substances 0.000 description 2
- KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 2-methoxy-6-methylphenol Chemical compound [CH]OC1=CC=CC([CH])=C1O KXGFMDJXCMQABM-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 229910000831 Steel Inorganic materials 0.000 description 1
- 229920000180 alkyd Polymers 0.000 description 1
- 229910052782 aluminium Inorganic materials 0.000 description 1
- XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N aluminium Chemical compound [Al] XAGFODPZIPBFFR-UHFFFAOYSA-N 0.000 description 1
- 230000008901 benefit Effects 0.000 description 1
- 229910052799 carbon Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000003575 carbonaceous material Substances 0.000 description 1
- 238000003763 carbonization Methods 0.000 description 1
- 239000003054 catalyst Substances 0.000 description 1
- 238000013329 compounding Methods 0.000 description 1
- 239000003822 epoxy resin Substances 0.000 description 1
- 239000005007 epoxy-phenolic resin Substances 0.000 description 1
- 239000002657 fibrous material Substances 0.000 description 1
- 229910002804 graphite Inorganic materials 0.000 description 1
- 239000010439 graphite Substances 0.000 description 1
- 239000007770 graphite material Substances 0.000 description 1
- 238000005087 graphitization Methods 0.000 description 1
- 238000005470 impregnation Methods 0.000 description 1
- 230000006872 improvement Effects 0.000 description 1
- 238000002156 mixing Methods 0.000 description 1
- 229910052755 nonmetal Inorganic materials 0.000 description 1
- 230000003647 oxidation Effects 0.000 description 1
- 238000007254 oxidation reaction Methods 0.000 description 1
- 230000035699 permeability Effects 0.000 description 1
- 229920001568 phenolic resin Polymers 0.000 description 1
- 229920000647 polyepoxide Polymers 0.000 description 1
- 239000012779 reinforcing material Substances 0.000 description 1
- 238000002791 soaking Methods 0.000 description 1
- 239000002904 solvent Substances 0.000 description 1
- 239000010959 steel Substances 0.000 description 1
- 238000003756 stirring Methods 0.000 description 1
- 239000004753 textile Substances 0.000 description 1
Landscapes
- Laminated Bodies (AREA)
- Reinforced Plastic Materials (AREA)
Abstract
本实用新型涉及复合材料技术领域，具体涉及一种轻质高强单向碳纤层压板。包括叠合设置的单向碳纤维层，所述单向碳纤维层为厚度0.1mm‑0.2mm的至少两层，在相邻单向碳纤维层之间设置厚度为0.1mm‑0.2mm的半固化片层，半固化片层上下面分别贴合设置单向碳纤维层，外层单向碳纤维层的外侧贴合设置离型膜，该层压板通过在半固化片的上下两侧叠配单向碳纤，克服了传统碳纤板密度较大，刚性不足的问题；同时，通过单向碳纤与轻质半固化片进行层压的新型结构，使得两种材料的性能得以兼顾。
Description
技术领域
本实用新型涉及复合材料技术领域，具体涉及一种轻质高强单向碳纤层压板。
背景技术
近年来，随着科技的发展，各类产品对材料的要求越来越严格，从而导致对材料的力学性能要求也要越来越高。
碳纤维carbon fiber，简称CF，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。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维“外柔内刚”，质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。它不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。
碳纤维具有许多优良性能，碳纤维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，X射线透过性好。良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。
碳维复合材料由于具有相对密度小、比强度和比模大化学喼定性高、可设计性强等优良的综台性能，被广泛应用于航空航天国防工程、汽车工业、机械制造体育器材等多亻、领域，深受人们欢迎。它的形式多样，包括板材、管材、异形件等。关于碳维复台材料层压板，主要有两种层方式：
单向铺层：即单向层压板，它是由单向无编织的纤维预浸料层片沿看同一方向叠合、压制而成的，是碳纤维复台材料最基本的一种层压结构单元。它是一种正交各向异性层压板，在层压板平面内，在两个互相垂直的对称面相对于对称面的对称方向上的各坐标卢的力学性能相同，但它沿纤维方向纵向0度方向的性能与垂自于纤维方向横向90度方向的性能差别极大。
多向铺层：即多向层压板，也称角交层压板，由单向无编织的碳维预浸料层片沿相同的方向角，且沿每个方向的层数相等的设方式鹽合压制而成的。正交层压板是这种层压板的种特殊形式，另一种特殊形式是±45度的层压板。
传统的普通碳纤虽然具有高强度，但厚度在0.4mm的薄板密度仍然比较大，刚度较低；半固化片虽然密度较轻，但其柔韧性较差。目前缺少一种同时兼顾低密度、高强度、优秀的刚度且表面平整、无流胶的层压板。
一个申请公布日为2018.09.21、申请公布号为CN 108556383 A的专利公开了一种碳纤维层压板，具体是：将厚度为0.111mm、重量为200g/m2的薄碳纤维层作为第一层、第三层和第五层，厚度为0.167mm、重量为300g/m2的厚碳纤维层作为第二层和第四层，依次铺设构成碳纤维层；将铺设好的碳纤维层浸在树脂和固化剂的重量比为100：30的混合液体内，温度为85-95℃，经过4-5小时固化后，即可获得所需的碳纤维层压板。
该层压板强度较好，但是重量较大，不能满足轻量化层压板的需求。
发明内容
本实用新型的目的是为了解决目前上述存在的问题，提供一种轻质高强单向碳纤层压板。
为了达到上述实用新型目的，本实用新型采用以下技术方案：
一种轻质高强单向碳纤维层压板，包括叠合设置的单向碳纤维层，所述单向碳纤维层为厚度0.1mm-0.2mm的至少两层，在相邻单向碳纤维层之间设置厚度为0.1mm-0.2mm的半固化片层，半固化片层上下面分别贴合设置单向碳纤维层，外层单向碳纤维层的外侧贴合设置离型膜。
优选的，所述半固化片层为电子级的玻璃纤维布浸渍树脂后经烘烤而成的复合层。
优选的，所述单向碳纤维层的表面预设有胶膜层。
优选的，所述胶膜层的厚度为0.005-0.05mm。
优选的，在半固化片层与单向碳纤维层之间设置基体功能层。
优选的，所述单向碳纤维层为2-4层，所述半固化片层为1-3层。
优选的，各单向碳纤维层之间采用一定角度叠合。
优选的，各单向碳纤维层之间的叠合角度为10-25度。
优选的，所述单向碳纤维层为厚度0.1mm-0.2mm的4、6或8层，在相邻单向碳纤维层之间设置半固化片层，半固化片层上下面分别贴合设置单向碳纤维层，外层单向碳纤维层的外侧贴合设置离型膜，且中心位置半固化片层的厚度为0.1-0.12mm，由中心位置向外，半固化片层的厚度依次逐渐增加；中间两层单向碳纤维层同向设置，其他单向碳纤维层由内至外角度叠合角度递增。
本申请的方案具体将碳纤维与半固化片层压，从而可以很好的兼顾两者优势性能，但该创新工艺存在着由于碳纤厚度较薄，与轻质PP结合时，碳纤预浸料容易破裂导致碳纤复合层压板外观不合格的技术难点。
另外，对半固化片平整度要求严格，否则导致碳纤复合层压板翘曲，达不到工艺要求。单向碳纤在层压工艺下，流胶较大，对层压压制工艺要求严格。
将单向碳纤维贴合附着在半固化片两侧，降低单向碳纤维的树脂混合液流动性，该层压模型结构能够使单向碳纤维和半固化片在受压均匀，使其层压制品的表观平整，进而能够达到工艺要求。通过采用单向碳纤维与半固化片达到了在降低密度而保持其应有强度的目的。
本申请的方案通过在半固化片的上下两侧叠配单向碳纤，克服了传统碳纤板密度较大，刚性不足的问题；同时，通过单向碳纤与轻质半固化片进行层压的新型结构，使得两种材料的性能得以兼顾。其中，所述单向碳纤是高强碳纤，为轻质半固化片提高了韧性；所述半固化片替代传统碳纤叠配，保障了为碳纤材料厚度并加强了刚度，减轻重量，起到降低板材密度的作用；所述离型膜起到隔离粘性、表面平整的作用。相比于现有技术，减少了生产成本，提高了产品性能。
附图说明
图1是本实用新型的结构示意图；
图2是本实用新型的另一种结构示意图；
图3是本实用新型的单向碳纤维层的结构示意图；
图4是本实用新型的一种改进后的结构示意图。
图中：1单向碳纤维层，2半固化片层，3离型膜，4浸渍层，5基体功能层。
具体实施方式
下面通过具体实施例对本实用新型的技术方案作进一步描述说明。
实施例1：
一种轻质高强单向碳纤维层压板，如图1所示，包括叠合设置的单向碳纤维层1，所述单向碳纤维层1为厚度0.1mm-0.2mm的至少两层，在相邻单向碳纤维层1之间设置厚度为0.1mm-0.2mm的半固化片层2，半固化片层2上下面分别贴合设置单向碳纤维层1，外层单向碳纤维层1的外侧贴合设置离型膜3。当设置两层的单向碳纤维层1时，在其中设置一层半固化层2，当设置大于两层的单向碳纤维层1时，在各单向碳纤维层1之间设置半固化片层2，如：四层单向碳纤维层，在每两层单向碳纤维层1之间设置半固化片层2。
如图1所示，半固化片层2上下面分别贴合设置单向碳纤维层1，单向碳纤维层1的外侧贴合设置离型膜3。
当设置两层的单向碳纤维层1时，各层依次为：离型膜3、单向碳纤维层1、半固化片层2、单向碳纤维层1和离型膜3。
所述半固化片层2采用了半固化片，所采用的半固化片具体为电子级的玻璃纤维布，同时，在玻璃纤维布上浸渍树脂混合或树脂混合液，然后通过烘烤复合而成。树脂混合液包括一种或多种树脂、填料、固化剂、催化剂、溶剂等。浸渍的树脂混合液在理论上具体表现为形成了树脂层。树脂具体为环氧树脂、酚醛树脂或醇酸树脂。也就是说，所述半固化片层2为电子级的玻璃纤维布浸渍树脂后经烘烤而成的复合层。
如图3所示，在所述单向碳纤维层1的表面预设有胶膜层4，胶膜层4的厚度为0.005-0.05mm。
为了增加强度，在各单向碳纤维层1之间采用一定角度叠合，各单向碳纤维层1之间的叠合角度为10-25度。
最后，通过高温高压下经过层压机压制形成。高温的温度范围为100℃-180℃，所述高压的压力范围为1MPa-3MPa。
通过将上述的层压板与普通的碳纤维层压板做性能比较，如下表：
| 种类 | 普通碳纤维层压板 | 本实施例所制备的层压板 |
| 厚度 | 0.4mm | 0.4mm |
| 密度 | 1.43g/cm3 | 1.24g/cm3 |
| 刚度单向 | 3265MPa | 3685MPa |
| 拉伸强度 | 770MPa | 775MPa |
上述层压板的具体制备步骤为：
1、制备半固化片3：
将一种或多种树脂、填料等进行混合，搅拌均匀，得到树脂混合液；
将所述制备的树脂混合液浸渍增强材料，烘烤后得到所需的半固化片。
2、将需进行层压的单向碳纤维通过手工贴合附着在半固化片两侧。
3、将离型膜铺设于所述半固化片之上，得到初步的层压结构。
4、将所述得到的初步层压结构放入压机压合，即得到单向碳纤维和半固化片的层压模型。
本实施例中的单向碳纤维和半固化片的层压模型，通过将单向碳纤维手工贴合附着在半固化片两侧，降低单向碳纤的树脂混合液流动性，使按照本实施例中的叠配方式进行叠配的层压结构在层压时，能够使单向碳纤和半固化片在层压时受压均匀，使其层压制品的表观平整，进而能够达到工艺要求。
对上述方案进一步改进，得到的具体方案为：如图4所示，在半固化片层2与单向碳纤维层1之间设置基体功能层5，通过基体功能层5增加单向碳纤维层1与半固化片层2之间的结合，提高层压板的抗撕裂性能。
同时，为了提高层压板的径向性能，将各单向碳纤维层1之间采用一定角度叠合，从而使得单向的碳纤维层与层之间形成交错的角度，提高整体性能。具体的，该角度为10-25度之间。
实施例2：
一种轻质高强单向碳纤维层压板，所述单向碳纤维层1为厚度0.1mm-0.2mm的4、6或8层，在相邻单向碳纤维层1之间设置半固化片层2，半固化片层2上下面分别贴合设置单向碳纤维层1，外层单向碳纤维层1的外侧贴合设置离型膜3，且中心位置半固化片层2的厚度为0.1-0.12mm，由中心位置向外，半固化片层2的厚度依次逐渐增加；中间两层单向碳纤维层同向设置，其他单向碳纤维层由内至外角度叠合角度递增。
如设置4层单向碳纤维层1，中间设置3层半固化片层2，半固化片层2的厚度由上至下依次为0.2mm、0.12mm和0.2mm；单向碳纤维层1的角度由上至下依次为18度、10度、10度和18度。
本实用新型虽然已以较佳实施例公开如上，但其并不是用来限定本实用新型，任何本领域技术人员在不脱离本实用新型的精神和范围内，都可以利用上述揭示的方法和技术内容对本实用新型技术方案做出可能的变动和修改，因此，凡是未脱离本实用新型技术方案的内容，依据本实用新型的技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、等同变化及修饰，均属于本实用新型技术方案的保护范围。
Claims (9)
1.一种轻质高强单向碳纤层压板，包括叠合设置的单向碳纤维层(1)，其特征在于，所述单向碳纤维层(1)为厚度0.1mm-0.2mm的至少两层，在相邻单向碳纤维层(1)之间设置厚度为0.1mm-0.2mm的半固化片层(2)，半固化片层(2)上下面分别贴合设置单向碳纤维层(1)，外层单向碳纤维层(1)的外侧贴合设置离型膜(3)。
2.根据权利要求1所述的一种轻质高强单向碳纤层压板，其特征在于，所述半固化片层(2)为电子级的玻璃纤维布浸渍树脂后经烘烤而成的复合层。
3.根据权利要求1所述的一种轻质高强单向碳纤层压板，其特征在于，所述单向碳纤维层(1)的表面预设有胶膜层(4)。
4.根据权利要求3所述的一种轻质高强单向碳纤层压板，其特征在于，所述胶膜层(4)的厚度为0.005-0.05mm。
5.根据权利要求1所述的一种轻质高强单向碳纤层压板，其特征在于，在半固化片层(2)与单向碳纤维层(1)之间设置基体功能层(5)。
6.根据权利要求1所述的一种轻质高强单向碳纤层压板，其特征在于，所述单向碳纤维层(1)为2-4层，所述半固化片层(2)为1-3层。
7.根据权利要求1所述的一种轻质高强单向碳纤层压板，其特征在于，各单向碳纤维层(1)之间采用一定角度叠合。
8.根据权利要求7所述的一种轻质高强单向碳纤层压板，其特征在于，各单向碳纤维层(1)之间的叠合角度为10-25度。
9.根据权利要求1所述的一种轻质高强单向碳纤层压板，其特征在于，所述单向碳纤维层(1)为厚度0.1mm-0.2mm的4、6或8层，在相邻单向碳纤维层(1)之间设置半固化片层(2)，半固化片层(2)上下面分别贴合设置单向碳纤维层(1)，外层单向碳纤维层(1)的外侧贴合设置离型膜(3)，且中心位置半固化片层(2)的厚度为0.1-0.12mm，由中心位置向外，半固化片层(2)的厚度依次逐渐增加；中间两层单向碳纤维层同向设置，其他单向碳纤维层由内至外角度叠合角度递增。
Priority Applications (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822211574.XU CN209869584U (zh) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 一种轻质高强单向碳纤层压板 |
Applications Claiming Priority (1)
| Application Number | Priority Date | Filing Date | Title |
|---|---|---|---|
| CN201822211574.XU CN209869584U (zh) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 一种轻质高强单向碳纤层压板 |
Publications (1)
| Publication Number | Publication Date |
|---|---|
| CN209869584U true CN209869584U (zh) | 2019-12-31 |
Family
ID=68949709
Family Applications (1)
| Application Number | Title | Priority Date | Filing Date |
|---|---|---|---|
| CN201822211574.XU Active CN209869584U (zh) | 2018-12-27 | 2018-12-27 | 一种轻质高强单向碳纤层压板 |
Country Status (1)
| Country | Link |
|---|---|
| CN (1) | CN209869584U (zh) |
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111251670A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-09 | 广东允升新材料科技有限公司 | 一种高弯曲强度高模量轻质环氧复合板及其制备方法 |
-
2018
- 2018-12-27 CN CN201822211574.XU patent/CN209869584U/zh active Active
Cited By (1)
| Publication number | Priority date | Publication date | Assignee | Title |
|---|---|---|---|---|
| CN111251670A (zh) * | 2020-01-21 | 2020-06-09 | 广东允升新材料科技有限公司 | 一种高弯曲强度高模量轻质环氧复合板及其制备方法 |
Similar Documents
| Publication | Publication Date | Title |
|---|---|---|
| AU2013348225B2 (en) | Bonding of composite materials | |
| US8206808B2 (en) | Composite panels having improved fluid impermeability | |
| KR101229035B1 (ko) | 얇은 플라이 라미네이트 | |
| EP2006464B1 (en) | Sandwich panel | |
| EP2763849A1 (en) | Improved fiber-metal laminate | |
| MXPA04002525A (es) | Compuesto de emparedado de tela espaciadora tejida en tres dimensiones. | |
| JPWO2018003694A1 (ja) | プリプレグおよびその製造方法 | |
| CN111086283B (zh) | 耐高温高韧性预浸料及制备方法 | |
| CN111648027A (zh) | 一种基于超薄纤维预浸料的高性能碳纤维层合板及其制备方法 | |
| KR20160074296A (ko) | 하이브리드 세라믹 섬유강화 복합재료 제조방법 및 이에 의해 제조된 하이브리드 세라믹 섬유강화 복합재료 | |
| CN209869584U (zh) | 一种轻质高强单向碳纤层压板 | |
| CN101048276A (zh) | 薄层层压材料 | |
| CN111087757B (zh) | 耐高温高韧性预浸料及其制备方法和应用 | |
| CN206653702U (zh) | 一种可多次成型的热固性层压板 | |
| JP6637503B2 (ja) | 複合材料用のエポキシ系樹脂組成物 | |
| TWI779294B (zh) | 碳纖維強化塑料板以及碳纖維強化塑料板的製造方法 | |
| CN112677602B (zh) | 一种用于预浸料的增韧材料、高韧性复合材料及其制备方法 | |
| JPH05208465A (ja) | サンドイッチパネル | |
| WO2022024939A1 (ja) | 繊維強化プラスチック及び繊維強化プラスチックの製造方法 | |
| CN206217269U (zh) | 一种多层复合材料 | |
| CN113547800A (zh) | 碳纤维强化塑料板、加工品以及碳纤维强化塑料板的制造方法 | |
| CN211452068U (zh) | 一种网格状高强度复合材料方舱壁板 | |
| CN111634075A (zh) | 碳纤维实木板材及其制备工艺 | |
| CN112679908A (zh) | 一种预浸料增韧材料、高韧性预浸料及其制备方法 | |
| JPS62199439A (ja) | 炭素繊維強化熱硬化性樹脂製極薄板 |
Legal Events
| Date | Code | Title | Description |
|---|---|---|---|
| GR01 | Patent grant | ||
| GR01 | Patent grant | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right | ||
| PE01 | Entry into force of the registration of the contract for pledge of patent right |
Denomination of utility model: A lightweight and high-strength unidirectional carbon fiber laminated board Effective date of registration: 20231128 Granted publication date: 20191231 Pledgee: Agricultural Bank of China Limited Hangzhou Yuhang Branch Pledgor: ZHEJIANG HUAZHENG NEW MATERIAL GROUP Co.,Ltd. Registration number: Y2023980067733 |