专利名称：一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法
技术领域：
本发明属于二维炭纤维复合材料板材加工制作技术领域，尤其是涉及一种二维炭 纤维复合材料板材的铺层方法。
背景技术：
2009年11月11日公开的发明专利申请CN101575766A中提及了一种炭布、网胎 交替铺层针刺结构的炭/炭复合材料预制体，但其制造成本高、致密周期高、炭纤维的强度 得到了损伤且平板件厚度方向的加工浪费严重。而2003年9月7日公告的实用新型专 利CN2573990Y中涉及了一种炭纤维复合材料防弹层，但该防弹层采用了同类型的炭纤维 结构，且制品较薄0-6mm)，且单一结构难以解决大厚度(如20mm以上)炭纤维板材尤其 是炭纤维复合材料板材的分层难题。2009年6月3日公开的发明专利申请CN101445376A 中提到了一种炭/炭复合材料板材的铺层方法，但采用了同类型的炭布结构，且制品较薄 (I-IOmm)。US8905348W中提到了一种对复合材料表面修饰技术，但未将混合铺层的设计理 念带入复合材料的整体结构。综上现如今，二维炭纤维复合材料板材的铺层主要采用一种炭纤维结构类型进行 铺层设计或针刺结构，具有以下缺点第一、针刺过程将炭纤维刺短，破坏了炭纤维的强度， 在成型炭/炭复合材料过程中，该种结构余量要求较高，造成了较大的成本浪费，同时致密 周期长，致密成本高；第二、在成型外观质量好的制品时，使用单一低丝束炭纤维致使原材 料成本较高；第三、单一结构炭纤维层间状态难以控制，易产生结构应力，致使分层缺陷的 产生。
发明内容
本发明所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中的不足，提供一种二维炭纤 维复合材料板材的铺层方法，其设计合理、操作简便、投入成本低、原材料浪费较少且使用 效果好、经铺层后所压制成型的二维炭纤维复合材料板材质量好，能有效解决现有采用一 种炭纤维结构类型进行铺层设计或针刺结构制备二维炭纤维复合材料板材时存在的多种 缺陷和不足。为解决上述技术问题，本发明采用的技术方案是一种二维炭纤维复合材料板材 的铺层方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、铺制前准备工作根据需压制成型二维炭纤维复合材料板材的板材结构， 确定压制成型之前在平板模具上铺制铺层的总厚度D以及单位体积的所述二维炭纤维复 合材料板材内所包含炭纤维布的种类和各种炭纤维布所占的体积比例，所述炭纤维布的种 类为多种；步骤二、炭纤维布分组将步骤一中所确定的多种炭纤维布分成多个组，并相应形 成多个铺制组，所述铺制组的数量不大于所述炭纤维布的种类；分组过程中，根据步骤一中 所确定的各种炭纤维布所占的体积比例，对各种炭纤维布的布层厚度与布层数进行确定，且所确定各种炭纤维布的布层数分别为一层或多层；步骤三、铺制单元形成利用平板模具，将步骤二中所述的多个铺制组由下至上逐 层进行平铺，并相应形成一个铺制单元且所述铺制单元的厚度为d ；步骤四、铺层利用平板模具，以步骤三中所述的铺制单元为重复平铺单元，由下 至上逐层进行平铺并相应获得一个二维炭纤维复合材料铺层，所述二维炭纤维复合材料铺 层中所包括铺制单元的总层数为η且η = D/d。上述一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征是步骤一中所述炭纤维 布的种类为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎布、单向无纬布或炭纤维短切丝，且所述炭纤维布 的丝束为IK 6K或12K 48K，其中K表示丝束千根数。上述一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征是步骤一中多种所述炭 纤维布中的一种或多种为经浸胶机浸渍树脂后或手工刷胶后的炭胶布。上述一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征是步骤一中所述炭纤维 布的种类为两种，两种炭纤维布分别为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎布、单向无纬布或炭纤 维短切丝中的任意两种且两种炭纤维布分别记作炭纤维布a和炭纤维布b，炭纤维布a和炭 纤维布b为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎布、单向无纬布或炭纤维短切丝中的任意两种炭 纤维布；步骤二中所述铺制组的数量为两个。上述一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征是步骤二中进行分层时， 所述炭纤维布a和炭纤维布b的布层数分别为一层和两层，则两个铺制组分别为由一层炭 纤维布a组成的铺制组一和由一层炭纤维布a与一层炭纤维布b平铺而成的铺制组二。上述一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征是步骤一中所述炭纤维 布的种类为三种，三种炭纤维布分别为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎布、单向无纬布或炭纤 维短切丝中的任意三种且三种炭纤维布记作炭纤维布A、炭纤维布B和炭纤维布C，炭纤维 布A、炭纤维布B和炭纤维布C为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎布、单向无纬布或炭纤维短切 丝中的任意三种炭纤维布；步骤二中所述铺制组的数量为两个或三个。上述一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征是所述铺制组的数量为 两个，且两个铺制组分别为由炭纤维布A与炭纤维布B平铺而成的铺制组一和由炭纤维布 C铺成的铺制组二。上述一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征是步骤二中进行分层时， 所确定炭纤维布A、炭纤维布B和炭纤维布C的布层数均为一层，所述铺制组的数量为三个 且三个铺制组分别为由一层炭纤维布A组成的铺制组一、由一层炭纤维布B组成的铺制组 二和由一层炭纤维布C组成的铺制组三。上述一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征是步骤二中所述铺制组 的数量为两个，且分组过程中，所确定炭纤维布A、炭纤维布B和炭纤维布C的布层数分别为 两层、两层和一层，两个铺制组分别为由一层炭纤维布A与一层炭纤维布B平铺而成的铺制 组一和由一层炭纤维布A、一层炭纤维布B与一层炭纤维布C平铺而成的铺制组二。上述一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征是步骤一中所述多种炭 纤维布中的一种或多种为单向无纬布，则步骤四中进行铺层时，应确保相邻两层单向无纬 布之间的夹角为锐角或直角。本发明与现有技术相比具有以下优点
1、铺层方法简单、铺层步骤少、设计合理且操作简便。2、投入设备成本低，所采用的设备结构简单且均为常用设备。3、所投入的原材料成本大幅降低。4、使用效果好且实用价值高，经铺层后所压制成型的二维炭纤维复合材料板材质 量好，层间剪切强度高、致密周期短、致密成本低且成型产品外观质量好，成品合格率高，能 有效解决采用一种炭纤维结构类型进行铺层设计或针刺结构制备二维炭纤维复合材料板 材时所存在的结构余量要求较高、原材料成本浪费较大、致密周期长、致密成本高、成型制 品外观质量较差、单一结构炭纤维层间状态难以控制等多种缺陷和不足。采用本发明可成 型炭纤维增强树脂基复合材料板材，并将其进行炭化、致密处理、高温处理等工序后制成炭 纤维增强炭基复合材料板材。5、适用范围广且推广应用前景广泛，对铺层所用炭纤维的丝束、编织结构等均不 限制，可以对多种类型的炭纤维进行铺层且铺层后经常规压制成型后即可获得相应的二维 炭纤维复合材料板材制品；同时，对所铺炭纤维的种类不限，可以对两种以上炭纤维进行随 意组合铺层；并且，所制成二维炭纤维复合材料板材制品的厚度较大，其厚度能达到20mm 以上。综上所述，本发明设计合理、操作简便、投入成本低、原材料浪费较少且使用效果 好、经铺层后所压制成型的二维炭纤维复合材料板材质量好，能有效解决现有采用一种炭 纤维结构类型进行铺层设计或针刺结构制备二维炭纤维复合材料板材时，所存在的结构余 量要求较高、原材料成本浪费较大、致密周期长、致密成本高、成型制品外观质量较差、单一 结构炭纤维层间状态难以控制等多种缺陷和不足。下面通过附图和实施例，对本发明的技术方案做进一步的详细描述。
图1为本发明的铺层方法流程图。
具体实施例方式如图1所示的一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，包括以下步骤步骤一、铺制前准备工作根据需压制成型二维炭纤维复合材料板材的板材结构， 确定压制成型之前在平板模具上铺制铺层的总厚度D以及单位体积的所述二维炭纤维复 合材料板材内所包含炭纤维布的种类和各种炭纤维布所占的体积比例，所述炭纤维布的种 类为多种。实际铺层时，所述炭纤维布的种类为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎布、单向无纬布 或炭纤维短切丝，且所述炭纤维布的丝束为IK 6K或II 48K，其中K表示丝束千根数， 并且多种所述炭纤维布中的一种或多种为经浸胶机浸渍树脂后或手工刷胶后的炭胶布。步骤二、炭纤维布分组将步骤一中所确定的多种炭纤维布分成多个组，并相应形 成多个铺制组，所述铺制组的数量不大于所述炭纤维布的种类；分组过程中，根据步骤一中 所确定的各种炭纤维布所占的体积比例，对各种炭纤维布的布层厚度与布层数进行确定， 且所确定各种炭纤维布的布层数分别为一层或多层。步骤三、铺制单元形成利用平板模具，将步骤二中所述的多个铺制组由下至上逐
6层进行平铺，并相应形成一个铺制单元且所述铺制单元的厚度为d。实际对多个所述铺制组 进行平铺时，可以按照随机的多种平铺顺序对多个所述铺制组由下至上逐层进行平铺。也 就是说，所形成铺制单元中的多个所述铺制组的平铺顺序不限，只需由下至上逐层进行平 铺即可。步骤四、铺层利用平板模具，以步骤三中所述的铺制单元为重复平铺单元，由下 至上逐层进行平铺并相应获得一个二维炭纤维复合材料铺层，所述二维炭纤维复合材料铺 层中所包括铺制单元的总层数为η且η = D/d。实施例1本实施例中，如图1所示，对需成型的二维炭纤维复合材料板材进行铺层时，其铺 层过程如下步骤一、铺制前准备工作根据需压制成型二维炭纤维复合材料板材的板材结构， 且结合常规二维炭纤维复合材料板材的压制成型方法，确定压制成型之前在平板模具上铺 制铺层的总厚度D以及单位体积的所述二维炭纤维复合材料板材内所包含炭纤维布的种 类和各种炭纤维布所占的体积比例。实际进行铺制时，所述炭纤维布的种类为两种，两种炭纤维布分别为平纹布、斜纹 布、缎纹布、网胎布、单向无纬布或炭纤维短切丝中的任意两种且两种炭纤维布分别记作炭 纤维布a和炭纤维布b，炭纤维布a和炭纤维布b为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎布、单向无 纬布或炭纤维短切丝中的任意两种炭纤维布。本实施例中，所述炭纤维布a为3K炭纤维平 纹布，炭纤维布b为24K炭纤维单向无纬布。所述炭纤维布a和炭纤维布b均为经浸胶机 浸渍树脂后或手工刷胶后的炭胶布，并且炭纤维布a和炭纤维布b所浸的树脂为耐高温酚 醛树脂，浸渍树脂且预烘干后分别制备成两种炭胶布。实际使用过程中，所选用炭纤维布的丝束为IK 6K或12K 48K，所述炭纤维布 的类型为平纹、斜纹、缎纹、网胎、单向无纬布或短切丝，则可以根据实际具体需要，选择上 述任一种或多种炭纤维布。同时，多种所述炭纤维布中的一种或多种为经浸胶机浸渍树脂 后或手工刷胶后的炭胶布，则相应制成二维炭纤维/树脂基复合材料板材制品。另外，所述 多种炭纤维布也可以均不进行浸渍树脂或手工刷胶处理，直接进行铺层。步骤二、炭纤维布分组将步骤一中所确定的两种炭纤维布分成两个组，并相应形 成两个铺制组；分组过程中，根据步骤一中所确定的各种炭纤维布所占的体积比例，对两种 炭纤维布的布层厚度与布层数进行确定，本实施例中两种炭纤维布的布层数均为一层，则 两个铺制组分别为由炭纤维布a组成的铺制组一和由炭纤维布b组成的铺制组二。步骤三、铺制单元形成利用平板模具，将步骤二中所述的两个铺制组由下至上逐 层进行平铺，并相应形成一个铺制单元且所述铺制单元的厚度为d。本实施例中，所形成的 铺制单元为‘a’ + ‘b’铺制单元。实际形成铺制单元时，也可以对炭纤维布a和炭纤维布b 的平铺顺序进行调整。步骤四、铺层利用平板模具，以步骤三中所述的铺制单元为重复平铺单元，由下 至上逐层进行平铺并相应获得一个二维炭纤维复合材料铺层，所述二维炭纤维复合材料铺 层中所包括铺制单元的总层数为η且η = D/d。本实施例中，由于步骤一中所述两种炭纤维布中的一种为单向无纬布，则步骤四 中进行铺层时，应确保相邻两层单向无纬布之间的夹角为直角，即相邻两层单向无纬布之
7间的夹角为90°。当需对某一方向的强度进行增强时，则沿该方向的0°方向进行铺层， 这主要是由于复合材料成型过程中，主要起到承受载荷作用的为纤维，基体主要发挥传递 载荷的作用，无纬布即仅一个方向有纤维，其余方向没有纤维进行增强(即经向)，此类复 合材料需进行特殊的结构设计，否则处于应力不平衡状态(《复合材料细观力学》中关于 面内应力分布有相应公式)，极易使复合材料产生分层，如0° /90°、60° /60° /60°或 0° /45° /90°等铺层设计均能有效消除面内应力，使复合材料处于近似各向同性状态; 但如果复合材料要求某方向的强度要高于其他方向强度，则应在该方向进行增强。当步骤一中所述多种炭纤维布中的一种或多种为单向无纬布时，则步骤四中进行 铺层时，应确保相邻两层单向无纬布之间的夹角为锐角或直角，实际铺层过程中，可以根据 实际具体需要对相邻两层单向无纬布之间的夹角进行相应调整。一般情况下，相邻两层单 向无纬布之间的夹角为90°、45°或60°。另外，对单向无纬布之外的其它炭纤维布进行 铺层时，层间则无夹角问题。铺层结束后，再按照常规压制成型方法，对铺制好的铺层进行压制固化，即可制得 二维炭纤维复合材料板材。本实施例中，采用热压机对铺制好的铺层进行压制固化，最终制 得厚度为20mm且密度为1. 45g/cm3的炭纤维/树脂基复合材料制品，该制品的外观细腻美 观，经超声波探伤检测无分层，层间剪切强度为25MPa，大于单一 3K炭纤维平纹布压制炭纤 维/树脂基复合材料板材层间剪切强度15MPa的技术水平，并且本发明制备炭纤维/树脂 基复合材料制品时所用的原材料成本，仅为单一 3K炭纤维平纹布压制板材的3/5左右。实施例2本实施例中，与实施例1不同的是步骤二分组过程中，根据步骤一中所确定的各 种炭纤维布所占的体积比例，对两种炭纤维布的布层厚度与布层数进行确定时，所确定两 种炭纤维布的布层数分别为一层和两层，则两个铺制组分别为由一层炭纤维布a组成的铺 制组一和由一层炭纤维布a与一层炭纤维布b平铺而成的铺制组二。相应地，步骤三中，所 形成的铺制单元为‘a’ + ‘a+b’铺制单元。本实施例中，其余铺层方法和步骤均与实施例1 相同。实施例3本实施例中，如图1所示，对需成型的二维炭纤维复合材料板材进行铺层时，其铺 层过程如下步骤一、铺制前准备工作根据需压制成型二维炭纤维复合材料板材的板材结构， 确定压制成型之前在平板模具上铺制铺层的总厚度D以及单位体积的所述二维炭纤维复 合材料板材内所包含炭纤维布的种类和各种炭纤维布所占的体积比例。实际进行铺制时，所述炭纤维布的种类为三种，三种炭纤维布分别为平纹布、斜纹 布、缎纹布、网胎布、单向无纬布或炭纤维短切丝中的任意三种且三种炭纤维布记作炭纤维 布A、炭纤维布B和炭纤维布C，炭纤维布A、炭纤维布B和炭纤维布C为平纹布、斜纹布、缎 纹布、网胎布、单向无纬布或炭纤维短切丝中的任意三种炭纤维布。本实施例中，炭纤维布 A为: 炭纤维平纹布，炭纤维布B为24K炭纤维网胎，炭纤维布C为48K炭纤维缎纹布；同 时，所述炭纤维布A、炭纤维布B和炭纤维布C均为经浸胶机浸渍树脂后或手工刷胶后的炭 胶布，浸渍树脂且预烘干后分别制备成三种炭胶布。步骤二、炭纤维布分组将步骤一中所确定的三种炭纤维布分成三个组，并相应形成三个铺制组；分组过程中，根据步骤一中所确定的各种炭纤维布所占的体积比例，对三种 炭纤维布的布层厚度与布层数进行确定。本实施例中，三种炭纤维布的布层数均为一层，则 三个铺制组分别为由炭纤维布A组成的铺制组一、由炭纤维布B组成的铺制组二和由炭纤 维布C组成的铺制组三。步骤三、铺制单元形成利用平板模具，将步骤二中所述的三个铺制组由下至上逐 层进行平铺，并相应形成一个铺制单元且所述铺制单元的厚度为d。本实施例中，所形成的 铺制单元为‘A’+ ‘B’+ ‘C’铺制单元。实际形成铺制单元时，也可以对炭纤维布A、炭纤维 布B和炭纤维布C的平铺顺序进行调整。步骤四、铺层利用平板模具，以步骤三中所述的铺制单元为重复平铺单元，由下 至上逐层进行平铺并相应获得一个二维炭纤维复合材料铺层，所述二维炭纤维复合材料铺 层中所包括铺制单元的总层数为η且η = D/d。铺层结束后，再按照常规压制成型方法，对铺制好的铺层进行压制固化，并且经高 温处理后，即可制得二维炭纤维复合材料板材。实施例4本实施例中，与实施例3不同的是步骤二分组过程中，根据步骤一中所确定的各 种炭纤维布所占的体积比例，对三种炭纤维布的布层厚度与布层数进行确定时，所确定三 种炭纤维布的布层数均为一层，并且所述铺制组的数量为两个；则两个铺制组分别为由炭 纤维布A与炭纤维布B平铺而成的铺制组一和由炭纤维布C组成的铺制组二。相应地，步 骤三中，所形成的铺制单元为‘A+B’+ ‘C’铺制单元。本实施例中，其余铺层方法和步骤均 与实施例3相同。实施例5本实施例中，与实施例3不同的是步骤二分组过程中，根据步骤一中所确定的各 种炭纤维布所占的体积比例，对三种炭纤维布的布层厚度与布层数进行确定时，所确定三 种炭纤维布的布层数均为一层，并且所述铺制组的数量为两个；则两个铺制组分别为由炭 纤维布A组成的铺制组一和由炭纤维布B与炭纤维布C平铺而成的铺制组二。相应地，步 骤三中，所形成的铺制单元为‘A’ + ‘B+C’铺制单元。本实施例中，其余铺层方法和步骤均 与实施例3相同。实施例6本实施例中，与实施例3不同的是步骤二分组过程中，根据步骤一中所确定的各 种炭纤维布所占的体积比例，对三种炭纤维布的布层厚度与布层数进行确定时，所确定三 种炭纤维布的布层数分别为两层、一层和一层，并且所述铺制组的数量为两个；则两个铺制 组分别为由一层炭纤维布A组成的铺制组一和由一层炭纤维布A、一层炭纤维布B与一层炭 纤维布C平铺而成的铺制组二。相应地，步骤三中，所形成的铺制单元为‘A’ + ‘A+B+C’铺 制单元。本实施例中，其余铺层方法和步骤均与实施例3相同。实施例7本实施例中，如图1所示，对需成型的二维炭纤维复合材料板材进行铺层时，其铺 层过程如下步骤一、铺制前准备工作根据需压制成型二维炭纤维复合材料板材的板材结构， 确定压制成型之前在平板模具上铺制铺层的总厚度D以及单位体积的所述二维炭纤维复合材料板材内所包含炭纤维布的种类和各种炭纤维布所占的体积比例。本实施例中，所述炭纤维布的种类为三种，三种炭纤维布分别为炭纤维布A、炭纤 维布B和炭纤维布C，且炭纤维布A为6K炭纤维斜纹布，炭纤维布B为24K炭纤维网胎，炭 纤维布C为48K炭纤维短切丝，并且炭纤维布A为经过浸渍耐高温酚醛树脂后制备成的炭 胶布，炭纤维布B为经过浸渍耐高温酚醛树脂后制备成的网胎预浸料，炭纤维布C为将48K 炭纤维纱经浸渍耐高温酚醛树脂且烘干后切成7mm 70mm炭纤维短切丝。步骤二、炭纤维布分组将步骤一中所确定的三种炭纤维布分成三个组，并相应形 成三个铺制组；分组过程中，根据步骤一中所确定的各种炭纤维布所占的体积比例，对三种 炭纤维布的布层厚度与布层数进行确定，本实施例中，三种炭纤维布的布层数均为一层，则 三个铺制组分别为由炭纤维布A组成的铺制组一、由炭纤维布B组成的铺制组二和由炭纤 维布C组成的铺制组三。步骤三、铺制单元形成利用平板模具，将步骤二中所述的三个铺制组由下至上逐 层进行平铺，并相应形成一个铺制单元且所述铺制单元的厚度为d。本实施例中，所形成的 铺制单元为‘A’ + ‘B’ + ‘C’铺制单元。本实施例中，形成铺制单元时，先将炭纤维布B和炭纤维布C进行预压复合，再将 预压复合的炭纤维布B和炭纤维布C平铺在炭纤维布A上，并相应形成‘A’+ ‘B’ + ‘C’铺 制单元。步骤四、铺层利用平板模具，以步骤三中所述的铺制单元为重复平铺单元，由下 至上逐层进行平铺并相应获得一个二维炭纤维复合材料铺层，所述二维炭纤维复合材料铺 层中所包括铺制单元的总层数为η且η = D/d。本实施例中，铺层结束后，再按照常规压制成型方法，采用热压机对铺制好的铺层 进行压制固化，制得炭纤维/树脂基复合材料制品；并且经过炭化(密度> 1. 20g/cm3)、树 脂压力浸渍-炭化致密处理、高温处理等工序后制得厚度为50mm且密度为1. 55g/cm3的二 维炭/炭复合材料板材，该二维炭/炭复合材料板材制品的外观细腻美观，经超声波探伤检 测无分层，层间剪切强度为15MPa，大于单一 6K炭纤维平纹布压制成型二维炭/炭复合材料 板材层间剪切强度6MPa的技术水平；同时，采用本发明所制备的二维炭/炭复合材料板材 所用的原材料成本仅为单一 6K炭纤维平纹布压制板材的2/3左右，工艺周期仅为针刺结构 (针刺结构致密效率一次浸渍-炭化后密度增量仅为0. 2g/cm3-0. 5g/cm3左右；厚度方向 需预留20mm 30mm余量)加工周期的1/2左右，材料厚度方向平整无需加工，无需预留余 量。实施例8本实施例中，与实施例7不同的是步骤二分组过程中，根据步骤一中所确定的各 种炭纤维布所占的体积比例，对三种炭纤维布的布层厚度与布层数进行确定时，所确定三 种炭纤维布的布层数分别为两层、两层和一层，并且所述铺制组的数量为两个；则两个铺制 组分别为由一层炭纤维布A与一层炭纤维布B平铺而成的铺制组一和由一层炭纤维布A、一 层炭纤维布B与一层炭纤维布C平铺而成的铺制组二。相应地，步骤三中，所形成的铺制单 元为‘A+B’+ ‘A+B+C’铺制单元。本实施例中，其余铺层方法和步骤均与实施例7相同。实际操作过程中，步骤一所述炭纤维布的种类也可以为四种或四种以上，相应地 步骤二中所分成的铺制组数量也可相应进行调整；且步骤三中将所分成的多个铺制组形成
10铺制单元时，其方法与步骤一所述炭纤维布的种类为两种或三种时形成铺制单元的方法相 同。 以上所述，仅是本发明的较佳实施例，并非对本发明作任何限制，凡是根据本发明 技术实质对以上实施例所作的任何简单修改、变更以及等效结构变化，均仍属于本发明技 术方案的保护范围内。
权利要求
1.一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征在于该方法包括以下步骤步骤一、铺制前准备工作根据需压制成型二维炭纤维复合材料板材的板材结构，确定压制成型之前在平板模具上铺制铺层的总厚度D以及单位体积的所述二维炭纤维复合材 料板材内所包含炭纤维布的种类和各种炭纤维布所占的体积比例，所述炭纤维布的种类为 多种；步骤二、炭纤维布分组将步骤一中所确定的多种炭纤维布分成多个组，并相应形成多 个铺制组，所述铺制组的数量不大于所述炭纤维布的种类；分组过程中，根据步骤一中所确 定的各种炭纤维布所占的体积比例，对各种炭纤维布的布层厚度与布层数进行确定，且所 确定各种炭纤维布的布层数分别为一层或多层；步骤三、铺制单元形成利用平板模具，将步骤二中所述的多个铺制组由下至上逐层进 行平铺，并相应形成一个铺制单元且所述铺制单元的厚度为d ；步骤四、铺层利用平板模具，以步骤三中所述的铺制单元为重复平铺单元，由下至上 逐层进行平铺并相应获得一个二维炭纤维复合材料铺层，所述二维炭纤维复合材料铺层中 所包括铺制单元的总层数为η且η = D/d。
2.按照权利要求1所述的一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征在于步 骤一中所述炭纤维布的种类为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎布、单向无纬布或炭纤维短切 丝，且所述炭纤维布的丝束为IK 6K或II 48K，其中K表示丝束千根数。
3.按照权利要求1或2所述的一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征在于 步骤一中多种所述炭纤维布中的一种或多种为经浸胶机浸渍树脂后或手工刷胶后的炭胶 布。
4.按照权利要求1或2所述的一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征在于 步骤一中所述炭纤维布的种类为两种，两种炭纤维布分别为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎 布、单向无纬布或炭纤维短切丝中的任意两种且两种炭纤维布分别记作炭纤维布a和炭纤 维布b，炭纤维布a和炭纤维布b为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎布、单向无纬布或炭纤维短 切丝中的任意两种炭纤维布；步骤二中所述铺制组的数量为两个。
5.按照权利要求4所述的一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征在于步 骤二中进行分层时，所述炭纤维布a和炭纤维布b的布层数分别为一层和两层，则两个铺制 组分别为由一层炭纤维布a组成的铺制组一和由一层炭纤维布a与一层炭纤维布b平铺而 成的铺制组二。
6.按照权利要求1或2所述的一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征在于 步骤一中所述炭纤维布的种类为三种，三种炭纤维布分别为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎 布、单向无纬布或炭纤维短切丝中的任意三种且三种炭纤维布记作炭纤维布A、炭纤维布B 和炭纤维布C，炭纤维布A、炭纤维布B和炭纤维布C为平纹布、斜纹布、缎纹布、网胎布、单 向无纬布或炭纤维短切丝中的任意三种炭纤维布；步骤二中所述铺制组的数量为两个或三 个。
7.按照权利要求6所述的一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征在于所 述铺制组的数量为两个，且两个铺制组分别为由炭纤维布A与炭纤维布B平铺而成的铺制 组一和由炭纤维布C铺成的铺制组二。
8.按照权利要求6所述的一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征在于步骤二中进行分层时，所确定炭纤维布A、炭纤维布B和炭纤维布C的布层数均为一层，所述铺 制组的数量为三个且三个铺制组分别为由一层炭纤维布A组成的铺制组一、由一层炭纤维 布B组成的铺制组二和由一层炭纤维布C组成的铺制组三。
9.按照权利要求6所述的一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征在于步 骤二中所述铺制组的数量为两个，且分组过程中，所确定炭纤维布A、炭纤维布B和炭纤维 布C的布层数分别为两层、两层和一层，两个铺制组分别为由一层炭纤维布A与一层炭纤维 布B平铺而成的铺制组一和由一层炭纤维布A、一层炭纤维布B与一层炭纤维布C平铺而成 的铺制组二。
10.按照权利要求2所述的一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，其特征在于步 骤一中所述多种炭纤维布中的一种或多种为单向无纬布，则步骤四中进行铺层时，应确保 相邻两层单向无纬布之间的夹角为锐角或直角。
全文摘要
本发明公开了一种二维炭纤维复合材料板材的铺层方法，包括以下步骤一、铺制前准备工作确定压制成型之前在平板模具上所铺制铺层的总厚度、所采用炭纤维布的种类和各种炭纤维布所占的体积比例，炭纤维布的种类为多种；二、炭纤维布分组将多种炭纤维布分成多个铺制组；三、铺制单元形成利用平板模具将多个铺制组由下至上逐层平铺并形成一铺制单元；四、铺层利用平板模具以铺制单元为重复平铺单元，由下至上逐层进行平铺。本发明设计合理、操作简便、投入成本低、原材料浪费较少且使用效果好、经铺层后所压制成型板材质量好，可成型炭纤维增强树脂基复合材料板材，并将其进行炭化、致密处理、高温处理等工序后制成炭纤维增强炭基复合材料板材。
文档编号B32B37/02GK102085739SQ201010550159
公开日2011年6月8日 申请日期2010年11月18日 优先权日2010年11月18日
发明者侯卫权, 彭志刚, 曹翠, 肖志超, 苏君明, 陈青华 申请人:西安超码科技有限公司