[发明专利]碳纤维注塑成型工艺及其产品

说明书

技术领域

本发明涉及一种用碳纤维材料制成的产品，尤其是涉及一种用碳纤维材料制成产品的工艺，属于碳纤维产品领域。

背景技术

碳纤维（Carbonfibre）材料是一种新兴的高科技材料，不仅具有碳材料的固有特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性，是新一代增强纤维。

采用碳纤维材料制成的产品具有强度高、重量轻、力学性能优越、耐高温的优点，是一种环保产品，目前主要应用于航空、体育用品、机械、汽车领域、医疗器械、石油化工工业、土木建筑甚至宇航等领域。但存在加工艺复杂，碳纤维材料与固塑树脂结合不够融合紧密，在很大程度上影响碳纤维产品的性能和质量，使碳纤维产品使用和推广受到限制，存在缺点。

发明内容

本发明的目的，在于提供一种采用碳纤维材料和可以固塑的树脂制成碳纤维复合产品的工艺及其产品，解决碳纤维复合产品存在的加工工艺复杂，碳纤维材料与固塑树脂结合不够融合和紧密，影响碳纤维复合产品性能和质量的技术问题。

本发明碳纤维注塑成型工艺的技术方案包括六道工序：

1.备料工序-按产品要求选择碳纤维原材料，2.成形工序-碳纤维原材料成形，3.切边工序-成形碳纤维切边，4.内表面涂层工序-成形碳纤维内表面涂层，5.注塑工序-成形碳纤维在模内注塑树脂成型成为产品，6.表面处理工序-注塑成型碳纤维产品经表面处理成为成品。

本文所述“成形”是指成为形状，“成型”是指成为成品。

第一道工序备料工序-按产品要求选择碳纤维原材料：碳纤维原材料为碳纤布、碳素纤维布、碳纤维编织布、碳纤维预浸布、碳纤维加固布、碳布、碳纤维织物、碳纤维带、PC、PE、植物纤维、碳纤+PC、碳纤+TPU，等等。

通常采用PAN基碳纤维布；或者黏胶基碳纤维布；或者沥青碳纤维布。

或者按产品使用温度采用可以耐高温2000℃-3000℃的石墨化碳纤维布，或者采用耐高温1000℃-2000℃的碳纤维布，或者采用耐高温100℃-1000℃的预氧化碳纤维布。

第二道工序成形工序-碳纤维原材料成形：将碳纤维原材料按产品形状进行成形，成形过程中不使用脱模剂，使碳纤维成形后表面无脱模剂残留。可以采用三种成形方式：

第一种，热压成形，将碳纤维预浸布、碳纤+PC、碳纤+TPU或者干布平铺到事先预热好的产品形状模具（金属模）当中，拐角处不能使碳纤布打皱，（干布成形的话，在此时需加入适量的树脂，其中树脂包括：热固性聚酰亚胺树脂、脲醛树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚醚醚酮树脂、聚苯硫醚树脂），然后合模将模具放置加热板上使模具达到120℃到170℃，5到15分钟后，将模具取下冷却（此处可以用气冷或者水冷）到常温后开模，这样固定的形状的碳纤维半成品就成形了，这种工艺比较适合中小型产品，可实现大批量生产。

第二种，真空热压吸塑成形，将碳纤维预浸布或者干布平贴到产品形状凹模（金属模或者钢模具）上，（干布成形的话，在此时需加入适量的树脂，其中树脂包括：热固性聚酰亚胺树脂、脲醛树脂、热塑性聚酰亚胺树脂、聚酰胺酰亚胺树脂、聚醚酰亚胺树脂、聚砜树脂、聚醚砜树脂、聚醚醚酮树脂、聚苯硫醚树脂）在贴好的碳纤布上放上事前成形好的矽胶片，然后将整套铝模放入耐高温的真空袋中，再将此袋放入热压罐中，将温度调至120℃-180℃恒温15-45分钟左右进行固化。此种工艺比较适合外表要求高、尺寸小、精度要求高的产品，如汽车内外装饰件，精密电子产品，如笔记本电脑外壳，手机外壳，手表外壳等。

第三种，RTM工艺（常温固化成形），将碳纤预浸布平贴至玻璃钢模具或者金属模具上，同样拐角处不能打皱，在上面加一层玻璃纤维，然后用薄膜在玻璃钢或者金属模具上进行密封，在模具一端吸入环氧树脂，在模具另一端抽出多余的树脂和汽泡，常温固化1-3小时，产品定形后取出。此种工艺比较适合尺寸大的工业产品，如汽车前盖，汽车尾盖，底盘，汽车骨架等。

现在以RTM工艺为例详细叙述真空辅助RTM工艺装置：主要由树脂注射机、成形模具、抽真空设备三部分组成，

1、树脂注射机由计量泵、注射头组成，计量泵含有树脂泵、固化剂泵及计量装置，树脂及固化剂经计量泵按一定的比例加压输入注射头中，经注射头混合后注入模具，这种方法注射速度易于控制，树脂和固化剂只在注射头中混合，因而可长期存放，且注射结束后易于清洗。