[发明专利]一种泡沫夹芯结构碳纤维复合材料箱形件及其制备方法

说明书

本发明公开了一种泡沫夹芯结构碳纤维复合材料箱形件，包括箱体和角型材，所述箱体包括面板层和泡沫夹芯层，所述泡沫夹芯层嵌入所述面板层内，所述面板层和所述角型材以碳纤维织物作为原材料，所述泡沫加芯层以闭孔硬质泡沫为材料，所述闭孔硬质泡沫材料为聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）、聚氯乙烯（PVC）、聚醚酰亚胺（PEI）、聚氨酯（PU）中的一种。本发明复合材料箱形件，采用阳模制备预制体，阴模成型，保证制品的外形尺寸精度，所得泡沫夹芯结构碳纤维复合材料箱形件外表面光滑平整，整体性能好，耐腐蚀能力强，使用寿命长，具有高强度、高模量、轻量化的特点。

技术领域

本发明属于碳纤维材料应用领域，具体涉及一种泡沫夹芯结构碳纤维复合材料箱形件及其制备方法。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料（CFRP）是目前最先进的复合材料之一，因具有高比强度、高比模量、耐疲劳、耐腐蚀、重量轻、可设计性强等独特优势，被广泛应用在各个技术领域。但由于材料昂贵、制造成本偏高，在一定程度上制约着先进复合材料的发展，尤其是随着先进复合材料在民用领域被广泛接受，成本效益因素成为其进一步拓宽应用市场、求取更大发展的瓶颈，因此低成本复合材料技术成为了当今世界复合材料技术发展研究的核心问题，而发展低成本复合材料技术的核心是低成本制造技术。

真空辅助树脂注射成型工艺（简称VARI工艺）是一种高性能、低成本的复合材料成型工艺。其工艺原理是：在真空负压条件下，利用树脂的流动和渗透实现对封闭模腔内的纤维织物等增强材料的浸渍，然后固化成型。

泡沫夹芯结构碳纤维复合材料箱形件是由箱体、角型材组成，箱体由面板层、泡沫夹芯层组成。传统的箱形件一般采用金属材料制成，其自重大，易腐蚀，养护费用高，使用寿命短。泡沫夹芯结构复合材料具有质轻、高强、耐腐蚀、耐疲劳等优势。但目前泡沫夹芯结构复合材料一般采用预浸料-热压罐成型，原材料及制造成本均较高。

因此解决这一类的问题显得尤为重要，此技术是在对碳纤维复合材料箱形件及其制备方法过程中予以考虑并解决的问题。

发明内容

为了解决上述问题，本发明提供了一种泡沫夹芯结构碳纤维复合材料箱形件及其制备方法。

本发明的技术解决方案是：一种碳纤维复合材料箱形件，包括箱体和角型材，所述箱体包括面板层和泡沫夹芯层，所述泡沫夹芯层嵌入所述面板层内，所述面板层和所述角型材以碳纤维织物作为原材料，所述泡沫加芯层以闭孔硬质泡沫为材料，通过真空辅助树脂注射工艺成型。

本发明的进一步改进在于：所述闭孔硬质泡沫材料为聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）、聚氯乙烯（PVC）、聚醚酰亚胺（PEI）和聚氨酯（PU）中的一种。

本发明的进一步改进在于：所述碳纤维织物是多轴向织物、经编织物、纬编织物、针织物和缝合织物中的一种或二种。

如权利要求1中泡沫夹芯结构碳纤维复合材料箱形件的制备方法，包含如下具体步骤：

步骤（1）碳纤维织物定型的制备、裁剪和编号:将热熔型定型剂均匀喷洒在所述碳纤维织物上并热定型，待所述碳纤维织物定型结束后，裁剪成所需形状，将裁剪成指定形状的所述碳纤维织物编号并且密封保存、备用；

步骤（2）泡沫夹芯层加工：将所述泡沫夹芯层加工成所需形状，所述泡沫夹芯层四周倒角，并按设计规律在垂直于所述泡沫夹芯层的厚度方向钻孔；

步骤（3）箱形件预制体制备：以铺贴线为基准线，将裁剪好的用于面板层定型的所述碳纤维织物和所述泡沫夹芯层按编号依次铺贴于箱体阳模模具上，制备出所述箱件预制体；以铺贴线为基准线，将裁剪好的用于所述角型材定型的碳纤维织物，按编号依次铺贴于所述角型材阳模模具上，制备出所述角型材预制体；将所述箱形体预制体与所述角型材进行组装，得到所述箱形件预制体；