本發(fā)明涉及復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，尤其涉及一種碳纖維片材。

背景技術(shù)：

隨著電子輕量化的發(fā)展，傳統(tǒng)的鋁鎂合金材料無法滿足要求，例如筆記本電腦從傳統(tǒng)的產(chǎn)品降到1公斤以下，Ipad從900克要向700克甚至500g發(fā)展，而與此同時其功能越來越強(qiáng)大，因此迫切需要新型的材料來解決。而碳纖維復(fù)合材料，具有質(zhì)輕、強(qiáng)度高、熱膨脹系數(shù)低、耐腐蝕等優(yōu)點(diǎn)，可以解決設(shè)備輕量化、小型化的問題，特別是碳纖維制品的多元化發(fā)展，受到人們的廣泛關(guān)注。利用碳纖維復(fù)合材料作為電子產(chǎn)品的外殼，也已經(jīng)有所嘗試。如CN103660312A介紹了碳纖維外殼的制造方法，CN102609051A介紹了一種碳纖維筆記本電腦外殼及其制造方法及其制造設(shè)備，CN101254654A介紹了碳纖維材料加工工藝、移動終端外殼制造方法及移動終端。以上專利都涉及到電子產(chǎn)品用碳纖維片材的制備，雖然目前已經(jīng)有部分電子產(chǎn)品使用碳纖維外殼，但用量較少，主要是因為目前的生產(chǎn)工藝難以達(dá)到規(guī)?；a(chǎn)，導(dǎo)致產(chǎn)量低，生產(chǎn)成本高，無法普及。如果該類外殼材料全部使用碳纖維復(fù)合材料，成本較高，而且密度也較大。而因為碳纖維復(fù)合材料的強(qiáng)度很好，作為電腦外殼其實力學(xué)性能是過剩的。因此研究者們利用碳纖維復(fù)合材料和其他材料進(jìn)行復(fù)合，這樣既可以降低成本，又可以進(jìn)一步降低密度，同時需要結(jié)構(gòu)設(shè)計，使其性能比電腦外殼常用的材料鋁合金、鎂合金等的性能要好。

中國專利公開號CN101835596A介紹了一種復(fù)合成型品及制造方法：他們使用發(fā)泡的聚丙烯(PP)片材作為夾心層，表面各使用兩層UD預(yù)浸料，0/90℃分布，為了增加表面的粘合力，他們在聚丙烯片材和環(huán)氧基的碳纖維預(yù)浸料之間加上一層低熔點(diǎn)的無紡布，然后經(jīng)過熱壓、固化得到碳纖維片材；在該專利中，他們還利用制得的碳纖維片材，加工出一定的形成，然后進(jìn)行注塑包膠，可以用于筆記本電腦等電子產(chǎn)品外殼；注塑包膠用的材料選擇包括常用的注塑材料，主要是聚酰胺。注塑后，注塑塑膠材料可以嵌入片材內(nèi)部，增加材料之間的結(jié)合性。

中國專利公開號CN101231538A中介紹了其夾心層材料為蜂窩狀的片材，該蜂窩狀片材選用聚碳酸酯(PC)、或丙烯腈、丁二烯和苯乙烯的三元共聚物(ABS)等，該結(jié)構(gòu)不僅可以減輕重量，在注塑包膠時，塑膠可以進(jìn)入片材內(nèi)部，增加材料之間的結(jié)合性。

中國專利公開號CN204414676U介紹一種復(fù)合板材，夾心層是熱塑性板材，兩邊是纖維增強(qiáng)的板材。該專利提出夾心的熱塑性板材是實心的，以避免在注塑包膠時，包膠材料滲透到復(fù)合材料內(nèi)部造成變形。該結(jié)構(gòu)片材在收到壓力時中間的熱塑性材料向外凸出，凸出部分在注塑時進(jìn)入塑膠內(nèi)部，可以增加板材和包膠的結(jié)合性。

碳纖維復(fù)合材料的片材，兩邊碳纖維增強(qiáng)材料，多為熱固性樹脂如環(huán)氧樹脂等，而中間夾心層為熱塑性樹脂的話就會存在粘結(jié)的問題。一方面在制作片材時，夾心材料和兩邊熱固性材料可能結(jié)合不好，另一方面在注塑包膠時，夾心材料和包膠材料結(jié)合不好。例如東麗的專利使用的是發(fā)泡聚丙烯夾心層，聚烯烴材料是非極性材料，碳纖維預(yù)浸料使用環(huán)氧樹脂是極性材料，該專利中雖然使用了低熔點(diǎn)的無紡布作為粘結(jié)材料，但仍然會存在結(jié)合性能不好的問題；而且發(fā)泡的聚丙烯雖然降低了密度，但也降低了強(qiáng)度，特別是模量，導(dǎo)致剛性變差；此外發(fā)泡聚丙烯的泡孔強(qiáng)度較差，在注塑包膠時，包膠材料在較高壓力和溫度下會破壞泡孔，侵入片材內(nèi)部，雖然增加了接觸面積，但會引起變形。仁寶的專利使用蜂窩狀的PC或ABS，也存在上述的問題。聯(lián)想也利用熱塑性材料，雖然其凸出的夾心層結(jié)構(gòu)解決了包膠材料侵入片材造成的變形，但仍然存在粘合的問題。此外因為外層是環(huán)氧樹脂等熱固性材料，夾心層是熱塑性材料，二者的膨脹系數(shù)不一樣，在加熱或冷卻時，會發(fā)生膨脹或收縮不一致，造成變形。

技術(shù)實現(xiàn)要素：

基于背景技術(shù)存在的技術(shù)問題，本發(fā)明提出了一種碳纖維片材。

一種碳纖維片材，包括不多于六層碳纖維預(yù)浸料以及不多于兩層的玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層，所述玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層設(shè)置在若干碳纖維預(yù)浸料的中間層位置，所述碳纖維預(yù)浸料與碳纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料與玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層之間添加一層碳纖維編制布預(yù)浸料。

優(yōu)選地，所述碳纖維預(yù)浸料成分包括樹脂和碳纖維，所述樹脂為環(huán)氧樹脂、乙烯基樹脂、酚醛樹脂、不飽和聚酯樹脂的一種或多種，所述碳纖維聚丙烯腈基碳纖維、瀝青基碳纖維一種或多種。

優(yōu)選地，所述樹脂內(nèi)添加填充劑玻璃漂珠，所述玻璃漂珠的密度不大于0.5克/立方厘米。

一種碳纖維片材的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟:

S1:樹脂預(yù)處理：向樹脂中添加填充劑玻璃漂珠以降低樹脂內(nèi)空隙，玻璃漂珠的密度不大于0.5克/立方厘米；

S2：樹脂和碳纖維的含浸：對樹脂和碳纖維進(jìn)行濕法浸漬形成碳纖維預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料為單向碳纖維預(yù)浸料；

S3：分層:以玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層為中心層，其上下對稱的堆疊相同層數(shù)的碳纖維預(yù)浸料，玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層的層數(shù)不多于兩層，碳纖維預(yù)浸料的上下層數(shù)不多于三層；

S4：添加碳纖維編制布預(yù)浸料：在步驟S3分層后再在碳纖維預(yù)浸料與碳纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料與玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層之間添加一層碳纖維編制布預(yù)浸料；

S5：碳纖維片材加工條件：對步驟S4獲得的材料進(jìn)行加壓、加熱固化，采用的是平板熱壓機(jī)進(jìn)行加壓、加熱固化，先對平板熱壓機(jī)預(yù)熱到至少80℃，然后合模并抽真空，最后加熱到最高170℃，保溫5-15分鐘，保溫結(jié)束后降溫至最低80℃，恢復(fù)常壓，冷卻至50℃以下。

優(yōu)選地，所述步驟S2中碳纖維預(yù)浸料中樹脂的含量為10-50％。

優(yōu)選地，所述步驟S2中碳纖維預(yù)浸料采用對稱的0°/90°或45°/45°交替疊層。

優(yōu)選地，所述步驟S3中每層碳纖維預(yù)浸料的重量為25-300克。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比具有具有以下有益效果：

1、本發(fā)明利用玻璃微珠填充的環(huán)氧樹脂預(yù)固化片，電子產(chǎn)品用碳纖維片材夾心層，該材料的加入不僅可以進(jìn)一步減輕重量，還可以起到加強(qiáng)筋的作為，抵消因為碳纖維復(fù)合材料各向異性引起的收縮率不一致，避免其翹曲，同時該方法適合在熱壓機(jī)中每個開口可以用多層的碳纖維片材，可以極大的提高生產(chǎn)效率，制得碳纖維片材具有阻燃，變形度低，重量輕，易于批量化生產(chǎn)，特別是適合電子產(chǎn)品的輕量化應(yīng)用；

2、樹脂材料和兩邊的碳纖維預(yù)浸料樹脂一致，粘結(jié)性能好，膨脹系數(shù)一致，而且玻璃微珠填充的環(huán)氧樹脂預(yù)固化片材具有密度輕，強(qiáng)度好的優(yōu)勢，同時在注塑包膠工藝中玻璃微珠的強(qiáng)度較高，不會因為注塑的壓力發(fā)生破裂，并且環(huán)氧樹脂是極性的物質(zhì)，可以和常用尼龍注塑材料極性相近，有更好的結(jié)合性能。

附圖說明

圖1為本發(fā)明提出的一種碳纖維片材的實施例一、實施例三和實施例四結(jié)構(gòu)示意圖；

圖2為本發(fā)明提出的一種碳纖維片材的實施例二結(jié)構(gòu)示意圖；

圖中：1-碳纖維預(yù)浸料層、2-玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層。

具體實施方式

以下實施例所用原料的來源說明如下：碳纖維和環(huán)氧樹脂來購自東邦T700S-12的碳纖維絲及環(huán)氧樹脂WP-2200。

下面結(jié)合實施例，對本發(fā)明作進(jìn)一步地描述。

實施例一

如圖1，本發(fā)明提出的一種碳纖維片材，包括四層層碳纖維預(yù)浸料以及一層的玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層，玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層設(shè)置在若干碳纖維預(yù)浸料的中間層位置，碳纖維預(yù)浸料與碳纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料與玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層之間添加一層碳纖維編制布預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料成分包括樹脂和碳纖維，樹脂為環(huán)氧樹脂，所述碳纖維聚丙烯腈基碳纖維。

其中，樹脂內(nèi)添加填充劑玻璃漂珠，所述玻璃漂珠的密度為0.3克/立方厘米。

一種碳纖維片材的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟:

S1:樹脂預(yù)處理：向樹脂中添加填充劑玻璃漂珠以降低樹脂內(nèi)空隙，玻璃漂珠的密度為0.3克/立方厘米；

S2：樹脂和碳纖維的含浸：對樹脂和碳纖維進(jìn)行初步含浸形成碳纖維預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料為單向碳纖維預(yù)浸料；

S3：分層:以玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層為中心層，其上下對稱的堆疊相同層數(shù)的碳纖維預(yù)浸料，玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層的層數(shù)為一層，碳纖維預(yù)浸料的上下層數(shù)為兩層；

S4：添加碳纖維編制布預(yù)浸料：在步驟S3分層后再在碳纖維預(yù)浸料與碳纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料與玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層之間添加一層碳纖維編制布預(yù)浸料；

S5：碳纖維片材加工條件：對步驟S4獲得的材料進(jìn)行加壓、加熱固化，采用的是平板熱壓機(jī)進(jìn)行加壓、加熱固化，先對平板熱壓機(jī)預(yù)熱到80℃，然后合模并抽真空，最后加熱到150℃，保溫5分鐘，保溫結(jié)束后降溫至80℃，恢復(fù)常壓，冷卻至50℃。

其中，步驟S2中碳纖維預(yù)浸料中樹脂的含量為35％，采用對稱的0°/90°交替疊層，步驟S3中每層碳纖維預(yù)浸料的重量為150克。

一層玻璃微珠填充的環(huán)氧樹脂預(yù)固化片進(jìn)行疊層，疊層具體為：

0°(UD150)+90°(UD150)+玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層+90°(UD150)+0°(UD150)。

實施例二

如圖2，本發(fā)明提出的一種碳纖維片材，包括四層層碳纖維預(yù)浸料以及兩層的玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層，玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層設(shè)置在若干碳纖維預(yù)浸料的中間層位置，碳纖維預(yù)浸料與碳纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料與玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層之間添加一層碳纖維編制布預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料成分包括樹脂和碳纖維，樹脂為環(huán)氧樹脂，碳纖維聚丙烯腈基碳纖維。

其中，樹脂內(nèi)添加填充劑玻璃漂珠，所述玻璃漂珠的密度為0.35克/立方厘米。

一種碳纖維片材的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟:

S1:樹脂預(yù)處理：向樹脂中添加填充劑玻璃漂珠以降低樹脂內(nèi)空隙，玻璃漂珠的密度為0.35克/立方厘米；

S2：樹脂和碳纖維的含浸：對樹脂和碳纖維進(jìn)行初步含浸形成碳纖維預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料為單向碳纖維預(yù)浸料；

S3：分層:以玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層為中心層，其上下對稱的堆疊相同層數(shù)的碳纖維預(yù)浸料，玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層的層數(shù)為兩層，碳纖維預(yù)浸料的上下層數(shù)為兩層；

S4：添加碳纖維編制布預(yù)浸料：在步驟S3分層后再在碳纖維預(yù)浸料與碳纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料與玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層之間添加一層碳纖維編制布預(yù)浸料；

S5：碳纖維片材加工條件：對步驟S4獲得的材料進(jìn)行加壓、加熱固化，采用的是平板熱壓機(jī)進(jìn)行加壓、加熱固化，先對平板熱壓機(jī)預(yù)熱到90℃，然后合模并抽真空，最后加熱到160℃，保溫10分鐘，保溫結(jié)束后降溫至90℃，恢復(fù)常壓，冷卻至45℃。

其中，步驟S2中碳纖維預(yù)浸料中樹脂的含量為35％，采用對稱的45°/45°交替疊層；步驟S3中每層碳纖維預(yù)浸料的重量為125克。

一層玻璃微珠填充的環(huán)氧樹脂預(yù)固化片進(jìn)行疊層，疊層具體為：

45°(UD125)+45°(UD125)+玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層+玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層+45°(UD125)+45°(UD125)。

實施例三

如圖1，本發(fā)明提出的一種碳纖維片材，包括四層層碳纖維預(yù)浸料以及一層的玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層，玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層設(shè)置在若干碳纖維預(yù)浸料的中間層位置，碳纖維預(yù)浸料與碳纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料與玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層之間添加一層碳纖維編制布預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料成分包括樹脂和碳纖維，樹脂為環(huán)氧樹脂，碳纖維聚丙烯腈基碳纖維。

其中，樹脂內(nèi)添加填充劑玻璃漂珠，所述玻璃漂珠的密度為0.4克/立方厘米。

一種碳纖維片材的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟:

S1:樹脂預(yù)處理：向樹脂中添加填充劑玻璃漂珠以降低樹脂內(nèi)空隙，玻璃漂珠的密度為0.4克/立方厘米；

S2：樹脂和碳纖維的含浸：對樹脂和碳纖維進(jìn)行初步含浸形成碳纖維預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料為單向碳纖維預(yù)浸料；

S3：分層:以玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層為中心層，其上下對稱的堆疊相同層數(shù)的碳纖維預(yù)浸料，玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層的層數(shù)為一層，碳纖維預(yù)浸料的上下層數(shù)為兩層；

S4：添加碳纖維編制布預(yù)浸料：在步驟S3分層后再在碳纖維預(yù)浸料與碳纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料與玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層之間添加一層碳纖維編制布預(yù)浸料；

S5：碳纖維片材加工條件：對步驟S4獲得的材料進(jìn)行加壓、加熱固化，采用的是平板熱壓機(jī)進(jìn)行加壓、加熱固化，先對平板熱壓機(jī)預(yù)熱到85℃，然后合模并抽真空，最后加熱到170℃，保溫15分鐘，保溫結(jié)束后降溫至85℃，恢復(fù)常壓，冷卻至40℃。

其中，步驟S2中碳纖維預(yù)浸料中樹脂的含量為35％，采用對稱的0°/90°交替疊層；步驟S3中每層碳纖維預(yù)浸料的重量為200克。

一層玻璃微珠填充的環(huán)氧樹脂預(yù)固化片進(jìn)行疊層，疊層具體為：

0°(UD200)+90°(UD200)+玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層+0°(UD200)+90°(UD200)。

實施例四

如圖1，本發(fā)明提出的一種碳纖維片材，包括四層層碳纖維預(yù)浸料以及一層的玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層，玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層設(shè)置在若干碳纖維預(yù)浸料的中間層位置，碳纖維預(yù)浸料與碳纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料與玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層之間添加一層碳纖維編制布預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料成分包括樹脂和碳纖維，樹脂為環(huán)氧樹脂，碳纖維聚丙烯腈基碳纖維。

其中，樹脂內(nèi)添加填充劑玻璃漂珠，所述玻璃漂珠的密度為0.5克/立方厘米。

一種碳纖維片材的制備方法，其特征在于，包括以下具體步驟:

S1:樹脂預(yù)處理：向樹脂中添加填充劑玻璃漂珠以降低樹脂內(nèi)空隙，玻璃漂珠的密度為0.5克/立方厘米；

S2：樹脂和碳纖維的含浸：對樹脂和碳纖維進(jìn)行初步含浸形成碳纖維預(yù)浸料，碳纖維預(yù)浸料為單向碳纖維預(yù)浸料；

S3：分層:以玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層為中心層，其上下對稱的堆疊相同層數(shù)的碳纖維預(yù)浸料，玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層的層數(shù)為一層，碳纖維預(yù)浸料的上下層數(shù)為兩層；

S4：添加碳纖維編制布預(yù)浸料：在步驟S3分層后再在碳纖維預(yù)浸料與碳纖維預(yù)浸料、碳纖維預(yù)浸料與玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層之間添加一層碳纖維編制布預(yù)浸料；

S5：碳纖維片材加工條件：對步驟S4獲得的材料進(jìn)行加壓、加熱固化，采用的是平板熱壓機(jī)進(jìn)行加壓、加熱固化，先對平板熱壓機(jī)預(yù)熱到80℃，然后合模并抽真空，最后加熱到170℃，保溫10分鐘，保溫結(jié)束后降溫至80℃，恢復(fù)常壓，冷卻至50℃。

其中，步驟S2中碳纖維預(yù)浸料中樹脂的含量為35％，采用對稱的0°/90°交替疊層；步驟S3中每層碳纖維預(yù)浸料的重量為100克。

一層玻璃微珠填充的環(huán)氧樹脂預(yù)固化片進(jìn)行疊層，疊層具體為：

0°(UD200)+90°(UD200)+玻璃微珠填充的環(huán)氧薄板疊層+0°(UD200)+90°(UD200)。

疊層好的產(chǎn)品兩側(cè)分別各加上一層PET離型膜和2層牛皮紙，放入模板中，在模板中可以放入8層疊好的材料，具體放置方式為：

兩層牛皮紙/一層PET離型膜/疊層好的產(chǎn)品/一層PET離型膜/疊層好的產(chǎn)品/一層PET離型膜/疊層好的產(chǎn)品/一層PET離型膜/疊層好的產(chǎn)品/一層PET離型膜/疊層好的產(chǎn)品/一層PET離型膜/疊層好的產(chǎn)品/一層PET離型膜/疊層好的產(chǎn)品/一層PET離型膜/疊層好的產(chǎn)品/一層PET離型膜/疊層好的產(chǎn)品/一層PET離型膜/兩層牛皮紙。

實施例一、實施例二、實施例三和實施例四與現(xiàn)有市售碳纖維片材數(shù)據(jù)比較，參見表一：

本發(fā)明利用玻璃微珠填充的環(huán)氧樹脂預(yù)固化片，電子產(chǎn)品用碳纖維片材夾心層，該材料的加入不僅可以進(jìn)一步減輕重量，還可以起到加強(qiáng)筋的作為，抵消因為碳纖維復(fù)合材料各向異性引起的收縮率不一致，避免其翹曲，同時該方法適合在熱壓機(jī)中每個開口可以用多層的碳纖維片材，可以極大的提高生產(chǎn)效率，制得碳纖維片材具有阻燃，變形度低，重量輕，易于批量化生產(chǎn)，特別是適合電子產(chǎn)品的輕量化應(yīng)用；樹脂材料和兩邊的碳纖維預(yù)浸料樹脂一致，粘結(jié)性能好，膨脹系數(shù)一致，而且玻璃微珠填充的環(huán)氧樹脂預(yù)固化片材具有密度輕，強(qiáng)度好的優(yōu)勢，同時在注塑包膠工藝中玻璃微珠的強(qiáng)度較高，不會因為注塑的壓力發(fā)生破裂，并且環(huán)氧樹脂是極性的物質(zhì)，可以和常用尼龍注塑材料極性相近，有更好的結(jié)合性能。

以上所述，僅為本發(fā)明較佳的具體實施方式，但本發(fā)明的保護(hù)范圍并不局限于此，任何熟悉本技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員在本發(fā)明揭露的技術(shù)范圍內(nèi)，根據(jù)本發(fā)明的技術(shù)方案及其發(fā)明構(gòu)思加以等同替換或改變，都應(yīng)涵蓋在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。