[发明专利]超厚碳纤维复合材料板的真空导入成型方法

说明书

本发明涉及一种超厚碳纤维复合材料板的真空导入成型方法，采用两步法，先使用钢丝网等辅助材料采用真空导入制备出上下表面分布有均匀细槽和细孔的碳纤维复合材料预制板，然后，将预制板放置于夹芯层，采用真空导入制备出需要厚度的碳纤维复合材料板。制备预制板的方案是在预成型体的上下表面均铺放一层钢丝网，在真空负压下，钢丝网“陷入”预成型体内，经过注胶、固化后制得上下表面有细槽的预制板，在细槽内合理分布打孔后即可。本发明不仅实现了超厚碳纤维复合材料板的低成本化，而且提供了一条低风险制备超厚碳纤维复合材料的思路。

技术领域

本发明涉及超厚碳纤维复合材料板技术领域，具体的说，是一种超厚碳纤维复合材料板的真空导入成型方法。

背景技术

碳纤维复合材料作为一种新型的高性能材料广泛应用于航空航天、轨道交通、新能源汽车等高科技领域。目前，制备碳纤维复合材料板的成型工艺主要有预浸料-热压罐成型工艺、模压成型工艺、手糊成型工艺、树脂传递模塑成型工艺、真空导入成型工艺等。与其他成型工艺相比，真空导入成型工艺更适合成型大厚度、大尺寸的制件，其特点是投入成本低、生产效率高、所得制件孔隙率低、性能好、纤维含量高，该法是大幅度降低复合材料生产成本的有效途径之一。

真空导入成型工艺(Vacuum Assisted Resin Infusion)简称VARI成型工艺，是一种低成本的复合材料大型制件的成型技术，它是在真空状态下(一个大气压)排除纤维预成型体中的气体，通过树脂的流动、渗透，实现对预成型体的浸渍，并在一定的固化曲线条件下进行固化成型，形成一定树脂/纤维比例的工艺方法。树脂浸渍纤维材料的过程是由真空压力、自身重力以及树脂与纤维之间的作用力驱动的。由于碳纤维单丝极细，在真空负压下，碳纤维布之间的缝隙极小导致层面上的高压差减小，随着树脂浸渍碳纤维过程的持续，树脂流动阻力增大，所以，采用真空导入制备超厚碳纤维复合材料制件的难度非常大，制件报废率高。

王明军等公开了一种新型的真空导入制备超厚复合材料板材装置及其工艺，该专利中制备的超厚复合材料板材厚度在8mm以上，采用了上下两层导流介质和上下两层脱模布的工艺方法实现缩短树脂导入时间，制备超厚复合材料板材。该方法可实现的超厚复合材料厚度有限，并且在辅材成本方面有所增加。

刘魁等公开了一种厚尺寸碳纤维制件真空灌注成型方法，在真空吸嘴下使用VAP薄膜进行密封，通过使用VAP薄膜控制灌注体的负压梯度，实现制备厚尺寸碳纤维制件。该方法使用的VAP薄膜成本较高，对于面积较大的制件其辅材成本较高。

目前采用真空导入成型工艺制备的碳纤维板厚度普遍小于10mm，但若用到厚尺寸的大型结构部件的碳纤维复合材料板就很难实现低成本的真空导入工艺成型。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种超厚碳纤维复合材料板的真空导入成型方法。该成型方法既不会对产品的力学性能和可靠性带来影响，而且可实现多种厚度要求并且低成本的碳纤维复合材料板制备。

本发明的目的是通过以下技术方案来实现的：

一种超厚碳纤维复合材料板的真空导入成型方法，其具体步骤为：

采用两步法，先使用钢丝网等辅助材料采用真空导入制备出上下表面分布有均匀细槽和细孔的碳纤维复合材料预制板，然后，将预制板放置于夹芯层，采用真空导入成型工艺制备出需要厚度的碳纤维复合材料板。

制备预制板的方案是在预成型体的上下表面均铺放一层钢丝网，钢丝网即充当了导流介质，又在真空负压下“陷入”预成型体内；经过注胶、固化后，将钢丝网从预制件上剥离下来，继而制得上下表面细槽分布均匀的预制板，在细槽内合理排布打孔后即可。