[发明专利]一种低密度立体碳纤维复合材料制品及其生产方法

权利要求书

1.一种低密度立体碳纤维复合材料制品的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：S1，获取可分段固化、分段发泡的环氧树脂发泡材料；S2，将所述发泡材料进行一段发泡一段固化，得到发泡初胚；S3，将碳纤维预浸渍布片材包裹在所述发泡初胚的外表面，包覆固定制成预型体；S4，将所述预型体放入全尺寸模具中进行二段发泡二段固化，过程中所述发泡初胚内膨胀热模压；S5，排气或冷却后消除内膨胀力，得到所述低密度立体碳纤维复合制品。

2.根据权利要求1所述的低密度立体碳纤维复合材料制品的生产方法，其特征在于，包括以下步骤：

S1，制备获得35～60℃下为黏土性状的具有两段固化、两段发泡功能的环氧树脂发泡材料；

S2，在30～40℃下将所述环氧树脂发泡材料填充在等比例缩小的治具中制成胚型；冷却到25℃以下后移入发泡模具中；然后在温度80～110℃、压力1～5MPa下保持模压5～30min，进行第一次发泡和固化；冷却到80度以下，得到密度为0.1～0.25g/cm³的具有制品形状的发泡初胚；

S3，将碳纤维预浸渍布片材包裹在所述发泡初胚A的外表面，在20～50℃下粘合固定，制成预型体；

S4，将所述预型体放入全尺寸模具中，在温度120～180℃、2.0～8.0MPa压力、阶段排气的状态下进行模压5～60min，即可得到低密度立体碳纤维复合制品。

3.根据权利要求2所述的低密度立体碳纤维复合材料制品的生产方法，其特征在于，所述环氧树脂发泡材料经过两段发泡固化后的Tg介于100～150℃，第一次发泡温度为80～110℃；第一次发泡体积膨胀倍率介于2～12倍，第一次固化的反应交联度＜60%；第二次发泡固化温度为120～180℃。

4.根据权利要求2所述的低密度立体碳纤维复合材料制品的生产方法，其特征在于，所述碳纤维预浸渍布片材的制备方法为：将碳纤维布含浸在预浸渍料中，在温度为55～75℃下进行预浸渍，冷却到20～30℃，裁切成设计图案的片材即可。

5.根据权利要求2所述的低密度立体碳纤维复合材料制品的生产方法，其特征在于，所述碳纤维预浸渍料中环氧树脂的质量分数为38%～45%，65℃下树脂粘度10000～50000cP。

6.根据权利要求2所述的低密度立体碳纤维复合材料制品的生产方法，其特征在于，所述步骤（2）中，所述发泡初胚是一种连续相为交联度30%～60%的环氧树脂或改性环氧树脂、分散相为微小气泡和无机填料的泡沫复合体；其整体尺寸应比所述预型体的整体尺寸小200～800μm，在30℃下的邵氏C硬度为45～90；在所述步骤（3）中，所述预型体的体积自由膨胀倍率为1.05～1.5倍，成型体的Tg≥110℃。

7.根据权利要求2所述的低密度立体碳纤维复合材料制品的生产方法，其特征在于，所述环氧树脂发泡材料，包括以下质量分数的原料：固态环氧树脂10%～30%，液体环氧树脂10%～40%，改性环氧树脂0～15%，活性稀释剂0～15%，活性偶联剂0～5%，成核剂5～20%，填料0～10%，高温发泡剂1%～3%，高温固化剂2%～8%，高温促进剂1%～4%，低温发泡剂1%～6%，低温固化剂10%～20%。

8.根据权利要求7所述的低密度立体碳纤维复合材料制品的生产方法，其特征在于，所述固态环氧树脂为双酚A环氧树脂或氢化双酚A型环氧树脂中的一种或几种，其玻璃化温度Tg为12～105℃，环氧值为0.08～0.38eq/100g；所述液态环氧树脂是指环氧值为0.38～1.0eq/100g的双酚A类环氧树脂、双酚F类环氧树脂、酚醛类环氧树脂中的一种或几种；所述改性环氧树脂为有机硅改性环氧树脂、聚氨酯改性环氧树脂、端羟基液体丁腈橡胶改性环氧树脂中的一种或几种。