[发明专利]一种用于防撞梁的碳纤维复合材料及其制备方法

说明书

本发明涉及一种用于防撞梁的碳纤维复合材料及其制备方法，其用于防撞梁的碳纤维复合材料，包括依次交替排布的第一碳纤维浸渍层和第二碳纤维浸渍层，第一碳纤维浸渍层和第二碳纤维浸渍层的层数分别为4‑6层；第一碳纤维浸渍层按照如下方法制得：第一碳纤维织物在第一环氧树脂中浸渍、加压成型；第二碳纤维浸渍层按照如下方法制得：第二碳纤维织物表面采用气相氧化制得第二氧化碳纤维织物，第二氧化碳纤维织物在第二环氧树脂中浸渍、加压成型；第一碳纤维浸渍层和第二碳纤维浸渍层排布完成后，加热加压制得用于防撞梁的碳纤维复合材料。采用以上方法制得的用于防撞梁的碳纤维复合材料具有较佳的抗拉强度和较好的层间剪切强度。

技术领域

本发明涉及防撞减震用碳纤维材料领域，具体涉及一种用于防撞梁的碳纤维复合材料及其制备方法。

背景技术

随着对汽车轻量化要求的提出，汽车上安装的防撞梁也逐渐向轻量化方向发展。碳纤维是一种含碳量高于95％的高强度、高模量的新型纤维材料。为了使防撞梁同时满足轻量化和较佳的抗拉轻度，通常在防撞梁中加入碳纤维。

申请日为2011年12月5日、申请号为201110398165.5的中国专利公开了一种汽车防撞梁的碳纤维增强聚苯硫醚复合材料及汽车防撞梁的制作方法，其中汽车防撞梁由原材料碳纤维和聚苯硫醚树脂按照多层结构上下交替排布制得主体结构，并且在主体结构的两侧分别固定聚酰亚胺薄膜制备预浸料，预浸料通过热压成型制得碳纤维增强聚苯硫醚复合材料。

以上方法制得的防撞梁复合材料将碳纤维浸渍在树脂基体中提高碳纤维的界面结合力，但是当多层碳纤维层互相叠加时，若仅在碳纤维外侧浸渍树脂，受到外力时，相邻的碳纤维层之间容易发生滑移，影响防撞梁的抗拉强度。

发明内容

本发明的目的是提供一种用于防撞梁的碳纤维复合材料，其具有较佳的抗拉强度和较好的层间剪切强度。

本发明的上述技术目的是通过以下技术方案得以实现的：一种用于防撞梁的碳纤维复合材料，包括依次交替排布的第一碳纤维浸渍层和第二碳纤维浸渍层，第一碳纤维浸渍层和第二碳纤维浸渍层的层数分别为4-6层；

第一碳纤维浸渍层按照如下方法制得：第一碳纤维织物在第一环氧树脂中浸渍、加压成型；

第二碳纤维浸渍层按照如下方法制得：第二碳纤维织物表面采用气相氧化制得第二氧化碳纤维织物，第二氧化碳纤维织物在第二环氧树脂中浸渍、加压成型；第一碳纤维浸渍层和第二碳纤维浸渍层排布完成后，加热加压制得用于防撞梁的碳纤维复合材料。

采用以上技术方案，第一碳纤维浸渍层和第二碳纤维浸渍层交替排布，其中第二碳纤维浸渍层中的第二碳纤维织物预先进行氧化处理，提高第二碳纤维织物与第二环氧树脂的界面结合作用力。将第一碳纤维浸渍层和第二碳纤维浸渍层交替排布，弥补由于氧化造成的第二碳纤维织物抗拉强度降低的缺陷。按照以上方法排布，制得的用于防撞梁的碳纤维复合材料具有较佳的层间剪切强度和抗拉强度。

进一步地，第一碳纤维织物和第二碳纤维织物选择平纹织物、斜纹织物或者缎纹织物中的一种。

按照上述方法编织的第一碳纤维织物和第二碳纤维织物受力均匀，便于使用。

进一步地，第一环氧树脂中加入固化剂和短切碳纤维搅拌混合制得第一浸渍液，固化剂的加入量为第一环氧树脂总重量的15-20％，短切碳纤维的加入量为第一环氧树脂总重量的10-15％。

第一环氧树脂中搅拌混合短切碳纤维，之后在热压过程中，部分短切碳纤维插入第一碳纤维织物中或者与第一碳纤维织物表面接触，进一步提高第一碳纤维织物和第一环氧树脂的界面结合力。

优选地，短切碳纤维的长度为6-10mm。

短切碳纤维在该长度范围内，可进一步提高第一碳纤维织物和第一环氧树脂的界面结合作用力。