[发明专利]一种碳纤维高温预浸料及其层压板

说明书

本发明提供了一种碳纤维高温预浸料及其层压板，该碳纤维高温预浸料原材料包括碳纤维和高温树脂，其中，树脂玻璃化转变温度为≥180℃，碳纤维的质量百分比为50～70％，体积分数为40～60％，所述碳纤维高温预浸料的厚度为0.02～0.2mm，所述碳纤维的纤维面密度为(20～200)±D g/㎡，面密度公差D≤5。通过对碳纤维高温预浸料的碳纤维、高温树脂以及高温树脂对碳纤维的浸润作用和高温树脂和碳纤维的粘接效果等研究和优化，制得的碳纤维高温预浸料外观均匀、平整、缺陷少，力学性能好，有效的提高了复合材料层合板的各项力学性能。本发明配套提供一种使用上述碳纤维高温树脂预浸料制备的复合材料层压板。

技术领域

本发明涉及碳纤维复合材料板技术领域，具体的说，是一种碳纤维高温预浸料及其层压板。

背景技术

高性能碳纤维增强树脂基复合材料以其高比强、高比模、高性能、可设计及综合性能优异等特点而在航天、航空、船舰、兵器等领域得到普遍重视，并已在航天航空领域得到广泛的应用。特别是先进军用飞机、火箭发动机壳体，为提高产品性能，降低结构重量，需大量采用高性能纤维增强树脂基复合材料。

其中预浸料是制备高性能碳纤维复合材料重要的中间材料，特别是碳纤维高温预浸料对复合材料性能影响较大，例如高温预浸料制成的复合材料产品将更适应于高温环境中，例如预浸料厚度将影响复合材料的设计空间、及铺层效果；预浸料的浸润均匀性，有无树脂贫富区及纤维损伤性等将影响复合材料的力学性能。

目前，碳纤维高温预浸料主要存在下述的技术问题：第一，碳纤维预浸料中存在缝隙、间隙、气泡、毛纱、或不平整，容易导致树脂堆积，影响复合材料性能。

第二，碳纤维面密度较大，厚度较厚，严重限制了在薄壁制件中的应用，不能满足高端复合材料领域的要求，而且纤维常采用小丝束纤维进行扩展，效率低，生产成本高，生产效率低。

第三，碳纤维的纤维损伤问题以及碳纤维与树脂的浸润性同样影响复合材料的力学性能。

因此，通过对碳纤维高温预浸料的碳纤维、高温树脂以及树脂对纤维的浸润研究，设计研制出一种外观质量好，综合性能高，生产成本低的碳纤维高温预浸料具有重要意义。

发明内容

本发明的目的是提供一种高温环境下解决以上问题的碳纤维高温预浸料及层压板。

本发明提供了一种碳纤维高温预浸料，该碳纤维高温预浸料原材料包括碳纤维和高温树脂，其中，树脂玻璃化转变温度为≥180℃，碳纤维的质量百分比为50～70％，体积分数为40～60％，所述碳纤维高温预浸料的厚度为0.02～0.2mm，所述碳纤维的纤维面密度为(20～200)±D g/㎡，面密度公差D≤5。

其中，所述树脂的玻璃化转变温度为≥180℃。

其中，所述树脂为环氧树脂，并且环氧树脂的固化温度180±5℃。

其中，所述碳纤维使用牌号为T700SC-12K-50C的碳纤维丝束。

其中，所述碳纤维为碳纤维丝束编织的编织布，不是单丝制成的碳纤维单向带高温预浸料，所述的碳纤维编织布编织类型包括平纹织物和斜纹织物，并且经向纱线和纬向纱线均为碳纤维展宽丝，所述碳纤维展宽丝的宽度为W，W＝(8～34)±W_D mm，公差W_D≤3。

其中，所述碳纤维展宽复丝拉伸强度为4900～5200MPa。

其中，所述碳纤维编织布的纬纱弧度范围为为0±3mm。

其中，所述的碳纤维使用牌号为T700SC-12K-50C的碳纤维丝束，所述碳纤维为碳纤维丝束编织的平纹织物或斜纹织物，且面密度为(48～200)±Dg/㎡，纬纱密度控制为(200mm/W±D/4)根/200mm。