一种碳纤维增强复合材料板材及其制备方法
【技术领域】
[0001]本发明属于碳纤维复合材料技术领域，具体涉及一种碳纤维增强复合材料板材及其制备方法。
【背景技术】
[0002]目前市场上的碳纤维复合材料板材主要有3种，第一种:上下表面采用碳纤维编织预浸布，中间采用碳纤维单向预浸布，采用热压工艺压制而成，表面具有3K碳纤维的编织纹理；第二种:采用碳纤维单向预浸布，采用热压工艺压制而成，表面为纯黑色的纹理；第三种:内外均采用碳纤维的编织预浸布，热压而成。第一种和第三种，表面均为碳纤维的编织布，有编织布的平纹和斜纹或者缎纹的纹理，而第二种没有纹理，表面黑色。这三种板材广泛应用在对装饰要求不高，而要求强度高，重量轻的领域，由于碳纤维的编织布仅有平纹、斜纹和缎纹三种种纹理，而且多为黑色，因此，有些对装饰性和强度、重量均有要求的场合，比如一些电子产品的外壳，汽车的内饰件，或者无人机和飞行器的装饰板上面，碳纤维编织布和单向布制成的材料外观的单一性很难满足这些产品的需求。
【发明内容】
[0003]基于以上的问题，本发明的目的在于提供强度高、质量轻、表面具有实木纹路和手感的一种碳纤维增强复合材料板材及其制备方法。
[0004]—种碳纤维增强复合材料板材，包括至少五层结构，厚度为0.8mm-20mm,第一层为天然刨切木皮，第二层采用无纺布层，第三层采用第一碳纤维，第四层采用第二碳纤维，第五层采用第三碳纤维或天然刨切木皮。
[0005]优选地，所述第一层采用厚度为0.2mm的天然刨切木皮，宽度为60mmo
[0006]优选地，所述无纺布层采用5g/m2的白色无纺布，厚度为0.1mm。
[0007]优选地，所述第一碳纤维为碳纤维单向预浸料，其中纤维重量145g/m2，树脂含量45%，O度方向铺设，厚度0.1mm0
[0008]优选地，所述第二碳纤维为碳纤维单向预浸料，其中纤维重量145g/m2，树脂含量45%,90度方向铺设，厚度0.1mm。
[0009]优选地，所述第三碳纤维为3K平纹/斜纹双向预浸料，其中纤维重量220g/m2，树脂含量45%，厚度为0.3mm。
[0010]优选地，所述天然刨切木皮为黑胡桃、黑檀、红橡、白橡或柚木。
[0011]优选地，所述第三层和第四层可采用O度和90度交叉铺设。
[0012]一种碳纤维增强复合材料板材的制备方法，上下模具预热800C，原材料放入下模并盖上上模；缓慢增加压力和温度，10分钟内，压力逐步增加至15Mpa，同时，模具的温度提升至150±5°C ;保持15Mpa的压力，继续提高模具温度，4分钟内升温至180°C ;保持模具的温度180°C，缓慢减少模具的压力，4分钟内降低至5Mpa ;模具的压力降低至OMpa，同时关闭模具的加热源，模具自然冷却到80°C左右；打开上模，用压缩空气缓慢将片材产品从下模中脱出；根据产品的形状和外观，采用CNC精加工成成品。
[0013]本发明的有益效果:采用本方案制成的复合材料板材，重量轻，强度高，而且表面的纹路自然，丰富，由于整个板材组成，为碳纤维，环氧树脂和木皮，均为无毒无害产品，因此环保性能较好。该产品可以广泛应用在电子产品的外壳和汽车的内饰件领域，特别在目前国家大力发展电动汽车行业的背景下，应用前景非常广阔，仅需采用不同的模具即可制成各种形状的产品，是汽车轻量化技术领域首选的复合材料。
【附图说明】
[0014]图1为本发明一种碳纤维增强复合材料板材的结构示意图。
[0015]图中标号说明如下:1-第一层，2-第二层，3-第三层，4-第四层，5-第五层。
【具体实施方式】
[0016]下面结合附图并通过【具体实施方式】来进一步说明本发明的技术方案。
[0017]图1为一种碳纤维增强复合材料板材的结构示意图，包括至少五层结构，厚度为0.8mm-20mm，第一层I为天然刨切木皮，第二层2采用无纺布层，第三层3采用第一碳纤维，第四层4采用第二碳纤维，第五层5采用第三碳纤维或天然刨切木皮。
[0018]第一层I采用厚度为0.2mm的天然刨切木皮，宽度为60mm，天然刨切木皮为黑胡桃、黑檀、红橡、白橡或柚木；无纺布层采用5g/m2的白色无纺布，厚度为0.1mm ;第一碳纤维为碳纤维单向预浸料，其中纤维重量145g/m2，树脂含量45%，O度方向铺设，厚度0.1mm ;第二碳纤维为碳纤维单向预浸料，其中纤维重量145g/m2，树脂含量45%，90度方向铺设，厚度
0.1mm ;第三碳纤维为3K平纹/斜纹双向预浸料，其中纤维重量220g/m2，树脂含量45%，厚度为0.3mm ;第三层和第四层可采用O度和90度交叉铺设。
[0019]本发明的碳纤维增强复合材料，采用复合材料的层压的工艺制成。成型的关键步骤和工艺如下:模具制备，根据制品的形状和大小、厚度等尺寸，设计合理的复合材料层压的模具，模具必须采用钢模，模具上下表面抛光成镜面；原材料准备，按照制品的大小尺寸，裁剪原材料，包括木皮、无纺布、碳纤维单向预浸料和碳纤维编织预浸料，并按照产品的尺寸大小，铺设在一起；将产品的模具的上下模，放入热压成型机，预热到80°C ;将铺设好的原材料，包括木皮，无纺布，碳纤维单向预浸料和碳纤维编织预浸料放入下模，同时盖上上模；缓慢增加压力和温度，10分钟内，压力逐步增加至15Mpa，同时，模具的温度提升至150±5°C ;保持15Mpa的压力，继续提高模具温度，4分钟内升温至180°C ;保持模具的温度180°C，缓慢减少模具的压力，4分钟内降低至5Mpa ;模具的压力降低至OMpa，同时关闭模具的加热源，模具自然冷却到80°C左右；打开上模，用压缩空气缓慢将片材产品从下模中脱出；根据产品的形状和外观，采用CNC精加工成成品。
[0020]采用本方案制成的复合材料板材，重量轻，强度高，而且表面的纹路自然，丰富，由于整个板材组成，为碳纤维，环氧树脂和木皮，均为无毒无害产品，因此环保性能较好。该产品可以广泛应用在电子产品的外壳和汽车的内饰件领域，特别在目前国家大力发展电动汽车行业的背景下，应用前景非常广阔，仅需采用不同的模具即可制成各种形状的产品，是汽车轻量化技术领域首选的复合材料。
[0021]上面所述的实施例仅仅是对本发明的优选实施方式进行描述，并非对本发明的范围进行限定，在不脱离本发明设计精神的前提下，本领域普通工程技术人员对本发明的技术方案作出的各种变形和改进，均应落入本发明的权利要求书确定的保护范围内。
【主权项】
1.一种碳纤维增强复合材料板材，其特征在于，包括至少五层结构，厚度为0.8mm-20mm,第一层为天然刨切木皮，第二层采用无纺布层，第三层采用第一碳纤维，第四层采用第二碳纤维，第五层采用第三碳纤维或天然刨切木皮。
2.如权利要求1所述的碳纤维增强复合材料板材，其特征在于，所述第一层采用厚度为0.2mm的天然刨切木皮，宽度为60mm。
3.如权利要求1所述的碳纤维增强复合材料板材，其特征在于，所述无纺布层采用5g/m2的白色无纺布，厚度为0.1mm0
4.如权利要求1所述的碳纤维增强复合材料板材，其特征在于，所述第一碳纤维为碳纤维单向预浸料，其中纤维重量145g/m2，树脂含量45%，0度方向铺设，厚度0.1mm。
5.如权利要求1所述的碳纤维增强复合材料板材，其特征在于，所述第二碳纤维为碳纤维单向预浸料，其中纤维重量145g/m2，树脂含量45%，90度方向铺设，厚度0.1mm。
6.如权利要求1所述的碳纤维增强复合材料板材，其特征在于，所述第三碳纤维为3K平纹/斜纹双向预浸料，其中纤维重量220g/m2，树脂含量45%，厚度为0.3mm。
7.如权利要求2所述的碳纤维增强复合材料板材，其特征在于，所述天然刨切木皮为黑胡桃、黑檀、红橡、白橡或柚木。
8.如权利要求1所述的碳纤维增强复合材料板材，其特征在于，所述第三层和第四层可采用O度和90度交叉铺设。
9.一种如权利要求1所述的碳纤维增强复合材料板材的制备方法，其特征在于，上下模具预热80°C，原材料放入下模并盖上上模；缓慢增加压力和温度，10分钟内，压力逐步增加至15Mpa，同时，模具的温度提升至150±5°C;保持15Mpa的压力，继续提高模具温度，4分钟内升温至180°C ;保持模具的温度180°C，缓慢减少模具的压力，4分钟内降低至5Mpa ;模具的压力降低至OMpa，同时关闭模具的加热源，模具自然冷却到80°C左右；打开上模，用压缩空气缓慢将片材产品从下模中脱出；根据产品的形状和外观，采用CNC精加工成成品。
【专利摘要】本发明公开了一种碳纤维增强复合材料板材及其制备方法，包括至少五层结构，厚度为0.8mm-20mm，第一层为天然刨切木皮，第二层采用无纺布层，第三层采用第一碳纤维，第四层采用第二碳纤维，第五层采用第三碳纤维或天然刨切木皮。本发明的有益效果：采用本方案制成的复合材料板材，重量轻，强度高，而且表面的纹路自然，丰富，由于整个板材组成，为碳纤维，环氧树脂和木皮，均为无毒无害产品，因此环保性能较好。该产品可以广泛应用在电子产品的外壳和汽车的内饰件领域，特别在目前国家大力发展电动汽车行业的背景下，应用前景非常广阔，仅需采用不同的模具即可制成各种形状的产品，是汽车轻量化技术领域首选的复合材料。
【IPC分类】B32B21-10, B32B37-06, B32B9-00, B32B37-10
【公开号】CN104626669
【申请号】CN201510015481
【发明人】杨相锋
【申请人】上海杉华复合材料科技有限公司
【公开日】2015年5月20日
【申请日】2015年1月13日