CN105818323A - 一种碳纤维表层附着塑料膜层的工艺 - Google Patents
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Abstract
本发明公开一种利用碳纤维表层附着塑料膜层制备产品的制备方法，包括以下步骤，S1.在碳纤维表面铺设塑料膜层，然后使用热压工艺，得到固态碳纤维增强复合材料；S2.将固态碳纤维增强复合材料进行加工，获得所需形状的固态碳纤维增强复合材料，S3.将S2所得的所需形状的固态碳纤维增强复合材料放入模具中，进行模内注塑成型。本发明利用塑料膜层从而大大提高塑胶和碳纤维之间结合力，从而在不使用胶水的情况下，大大提高产品的力学性能。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域，更具体地，涉及一种碳纤维表层附着塑料膜层的工艺。
背景技术
碳纤维是一种力学性能优异的新材料，它的比重不到钢的1/4，碳纤维树脂复合材料(CFRP)抗拉强度一般都在3500Mpa以上，是钢的7～9倍，抗拉弹性模量为230～430Gpa亦高于钢。因此CFRP的比强度即材料的强度与其密度之比可达到2000Mpa/(g/cm3)以上，而A3钢的比强度仅为59Mpa/(g/cm3)左右，其比模量也比钢高。从这个意义上已预示了碳纤维的广阔前景，从航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等。
但碳纤维由于其材料特性，对于结构上比较细小的复杂结构不易制作或制作成本过高，比如卡扣、倒扣、螺丝柱、筋位等类结构，因而使用碳纤维制作一件完整产品时需要通过模内注塑工艺(IML)来完成复杂结构。碳纤+注塑两种材料的结合，需要解决碳纤维基材与塑胶材料注射后的粘接力问题。
碳纤维是通过真空、热压等成型工艺使得碳纤维原丝与各种树脂组合而制得，最主要的碳纤维成型树脂是环氧树脂和不饱和树脂等热固性树脂，这两类树脂基本上不能与塑胶类粘合，需要用胶水或其它改良性工艺完成。同时，碳纤维成型时模具中使用的脱模剂，亦会影响注塑时碳纤与塑胶的粘接，在此背景下，本发明的应用，完全解决塑胶与纤维结合问题，使双方能有效粘接。提高其产品结合力学性能。
发明内容
本发明的目的在于，在不使用胶水的情况下，使得碳纤维和塑胶牢固的结合。
本发明首先提供一种利用碳纤维表层附着塑料膜层制备产品的制备方法，包括以下步骤，
S1.在碳纤维表面铺设塑料膜层，然后使用热压工艺，得到固态碳纤维增强复合材料；
S2.将固态碳纤维增强复合材料进行加工，获得所需形状的固态碳纤维增强复合材料，
S3.将S2所得的所需形状的固态碳纤维增强复合材料放入模具中，进行模内注塑成型。
S1所述的热压工艺的温度为150~200℃，时间为50~450s。
S2所述的加工为CNC或水切割。
S1所述的塑料膜层为聚乙烯塑料。
S3所述的模内注塑使用的原料和S1所述的塑料膜层的原料性能相似。
本发明所述的碳纤维表面先形成所述附着膜层，再进行碳纤维复合模内注塑时，所述膜层赋予碳纤材料与塑胶的良好粘合力，增强纤维材料与塑胶结合的力学性能，并具有良好的加工性能。
本发明具有以下优点：
1.本发明增强对碳纤维产品表层的外观保护，简化碳纤维产品模内注塑生产工艺，并减少加工工艺，减少外观不良率，减少传统涂胶水的方法，从而提升产品质量，降低成本，提高生产效益。
2.本发明可以广泛应用于航天、航空、汽车、电子、机械、化工、轻纺等民用工业到运动器材和休闲用品等行业。
3.本发明使用碳纤维和所述塑胶膜层热压成型，通过CNC加工，然后放入模具型腔模内注塑成型的方式，使塑胶与碳纤维的接合面无缝衔接，完全溶合，有效提升产品力学性能。
具体实施方式
下面结合具体实施例进一步详细说明本发明。除非特别说明，本发明采用的试剂、设备和方法为本技术领域常规市购的试剂、设备和常规使用的方法。
实施例1
1)碳纤维按0度，90度或45度等不同角度叠加成所需厚度，最后在上下表面贴合所述塑料膜层，
2)碳纤维维和所述塑料膜层切割成产品所需尺寸,放入热压模具中，热压成型，
3)通过以上工艺热压成型，得到固态碳纤维增强复合材料，样品表层已附着所述膜层，用CNC或水切割的加工的方式制作成所需样品。
4)最后把样品放入塑胶模具中，模内注塑成型，使塑胶与碳纤维无缝衔接。完全溶合，提高其结合力学性能，等整个过程。
实施例2
一种利用碳纤维表层附着塑料膜层制备产品的制备方法，包括以下步骤，
S1.在碳纤维表面铺设塑料膜层，然后使用热压工艺，得到固态碳纤维增强复合材料，热压工艺的温度为150~200℃，时间为50~450s，塑料膜层的材料为聚乙烯塑料；
S2.将固态碳纤维增强复合材料进行水切割，获得所需形状的固态碳纤维增强复合材料，
S3.将S2所得的所需形状的固态碳纤维增强复合材料放入模具中，进行模内注塑成型，模内注塑使用的原料为PC。
实施例3
一种利用碳纤维表层附着塑料膜层制备产品的制备方法，包括以下步骤，
S1.在碳纤维表面铺设塑料膜层，然后使用热压工艺，得到固态碳纤维增强复合材料，热压工艺的温度为150~200℃，时间为50~450s，塑料膜层的材料为聚乙烯塑料；
S2.将固态碳纤维增强复合材料进行CNC，获得所需形状的固态碳纤维增强复合材料，
S3.将S2所得的所需形状的固态碳纤维增强复合材料放入模具中，进行模内注塑成型，模内注塑使用的原料为PP。
实施例4力学性能测试。
将实施例1-3的产品进行产品的力学性能测试，见表1
表1
| 密度g/cm3 | 硬度HB | 抗拉强度MPa | 屈服强度MPa | 断裂伸长率% | |
| 实施例1 | 1.7 | 56 | 3800 | 3850 | 3.2 |
| 实施例2 | 1.7 | 63 | 4500 | 4400 | 4.6 |
| 实施例3 | 1.7 | 62 | 4600 | 4700 | 3.7 |
本发明在不使用任何胶水的情况下，依旧能够保证产品的力学性能。
Claims (5)
1.一种利用碳纤维表层附着塑料膜层制备产品的制备方法，其特征在于，包括以下步骤，
S1.在碳纤维表面铺设塑料膜层，然后使用热压工艺，得到固态碳纤维增强复合材料；
S2.将固态碳纤维增强复合材料进行加工，获得所需形状的固态碳纤维增强复合材料，
S3.将S2所得的所需形状的固态碳纤维增强复合材料放入模具中，进行模内注塑成型。
2.根据权利要求1所述的利用碳纤维表层附着塑料膜层制备产品的制备方法，其特征在于，S1所述的热压工艺的温度为150~200℃，时间为50~450s。
3.根据权利要求1所述的利用碳纤维表层附着塑料膜层制备产品的制备方法，其特征在于，S2所述的加工为CNC或水切割。
4.根据权利要求1所述的利用碳纤维表层附着塑料膜层制备产品的制备方法，其特征在于，S1所述的塑料膜层为聚乙烯塑料。
5.根据权利要求1所述的利用碳纤维表层附着塑料膜层制备产品的制备方法，其特征在于，S3所述的模内注塑使用的原料和S1所述的塑料膜层的原料性能相似。
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