本發(fā)明涉及一種基于半固化片碳纖維復(fù)合材料的汽車內(nèi)飾件及其制備方法。屬于汽車配件技術(shù)領(lǐng)域。
背景技術(shù)：
碳纖維是一種力學(xué)性能優(yōu)異的材料，利用碳纖維來制作汽車內(nèi)飾件，目前在市場上已經(jīng)有一定應(yīng)用。但由于碳纖維材料成型工藝的限制，現(xiàn)有碳纖維內(nèi)飾件的制作方式多以產(chǎn)品原件表面貼紙、貼布的方式為主，且以手工方式為主，造成產(chǎn)品表面加高、不平整，無法大批量的工業(yè)化生產(chǎn)。
針對這一狀況，國內(nèi)有些企業(yè)研制出一些新的工藝。例如：專利申請?zhí)枮?01510192214.8的發(fā)明提出：利用注塑模的方式，將塑料注入到放有碳纖維結(jié)構(gòu)件的模具里面；專利申請?zhí)枮?01510491423.2的發(fā)明提出：通過底部注塑的方式，將碳纖維件與塑料件進(jìn)行粘接；專利申請?zhí)枮?01610267527.x的發(fā)明提出：采用注塑加熱成型的方式完成碳纖維件與塑料件的粘接。從以上的三個發(fā)明專利申請有二個共同點(diǎn)：(1)碳纖維件都是采用常規(guī)的預(yù)浸方式成型，如：rtm和預(yù)浸料成型；(2)采用直接對預(yù)浸件高壓注入高溫樹脂方式模壓成型。存如下問題：(1)碳纖維件成型加工的工序復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、成本高；(2)碳纖維復(fù)合材料不具有半固化片疊合結(jié)構(gòu)，容易產(chǎn)生注塑超溫導(dǎo)致碳合纖維制件的樹脂變形，廢品率高。
綜上所述，現(xiàn)有技術(shù)的碳纖維內(nèi)飾件存在成型加工的工序復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、成本高及容易超溫導(dǎo)致碳合纖維制件的樹脂變形，廢品率高等問題，急需提供一種新的基于碳纖維復(fù)合材料的汽車內(nèi)飾件及其制備方法。
技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：
本發(fā)明的目的之一，是為了解決現(xiàn)有技術(shù)的碳纖維內(nèi)飾件存在成型加工的工序復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、成本高及容易超溫導(dǎo)致碳合纖維制件的樹脂變形，廢品率高等問題，提供一種基于半固化片碳纖維復(fù)合材料的汽車內(nèi)飾件。具有成型加工的工序簡單、生產(chǎn)效率高、成本低及不會出現(xiàn)超溫導(dǎo)致碳合纖維制件的樹脂變形，產(chǎn)品合格率率高、質(zhì)量優(yōu)良的特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的之二，是為了提供一種基于半固化片碳纖維復(fù)合材料的汽車內(nèi)飾件的制備方法。具有成型加工工序簡單、生產(chǎn)效率高、成本低及產(chǎn)品質(zhì)量好、性能穩(wěn)定等特點(diǎn)。
本發(fā)明的目的之一可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：
基于半固化片碳纖維復(fù)合材料的汽車內(nèi)飾件，由碳纖維復(fù)合材料制件和塑料制件熱模壓制成，其特征在于：所述碳纖維復(fù)合材料制件由半固化片碳纖維復(fù)合材料構(gòu)成，該半固化片碳纖維復(fù)合材料由若干層半固化片疊合，經(jīng)1-2次加熱軟化后模壓成型構(gòu)成；所述半固化片為可熱塑成型的半固化片，由纖維增強(qiáng)材料層浸潤可熱塑型樹脂構(gòu)成；所述可熱塑型樹脂在加熱后具有多次塑型的性能特點(diǎn)，使所述半固化片可反復(fù)受熱形變。
本發(fā)明的目的之一還可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：
進(jìn)一步地，所述半固化片碳纖維復(fù)合材料為可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材，由半固化片進(jìn)行1-5層疊合，將疊合后的半固化片置于可程式控溫控壓的真空壓機(jī)中，在真空狀態(tài)、在0.1-10pma的壓力條件，將真空壓機(jī)內(nèi)的溫度控制在150-300℃，使疊合半固化片在150-300℃溫度條件下壓合3-90分鐘，制成可熱塑碳纖維增強(qiáng)層壓復(fù)合板材。
進(jìn)一步地，構(gòu)成半固化片的可熱塑型樹脂為不飽和樹脂組合物，該半固化片是用不飽和樹脂組合物浸漬或涂覆纖維增強(qiáng)材料層而成，半固化片中，不飽和樹脂組合物的在半固化片中的質(zhì)量含量為25-95％，纖維增強(qiáng)材料層的質(zhì)量含量為75-5％。
進(jìn)一步地，所述纖維增強(qiáng)材料層由碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、石棉纖維、超高分子量聚乙烯纖維或芳綸纖維構(gòu)成；不飽和樹脂組合物對上述纖維增強(qiáng)材料層進(jìn)行浸漬或涂覆后，在100-250℃溫度范圍內(nèi)、在干燥器中加熱1-3分鐘，以清除溶劑使不飽和樹脂組合物達(dá)到半固化，形成半固化片。
本發(fā)明的目的之二可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：
基于半固化片碳纖維復(fù)合材料板的汽車內(nèi)飾件的制備方法，其特征在于包括如下步驟：
1)準(zhǔn)備好成型設(shè)備和材料；設(shè)置具有預(yù)浸、鋪設(shè)、疊合、控溫控壓、真空壓合成型、剪裁、加熱和模壓成型結(jié)構(gòu)的專用設(shè)備，準(zhǔn)備好可熱塑成型的樹脂溶液和纖維增強(qiáng)材料；
2)制作碳纖維半固化片；將碳纖維增強(qiáng)材料浸入可熱塑成型的樹脂溶液中，使可熱塑成型樹脂充分浸潤在碳纖維增強(qiáng)材料上，然后在50-120℃溫度條件下烘烤3-30分鐘，制得碳纖半固化片；
3)制作可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材；取步驟2)所述的碳纖維半固化片進(jìn)行1-5層疊合，將疊合后的碳纖維半固化片置于可程式控溫控壓的真空壓機(jī)中，在真空狀態(tài)、在0.1-10pma的壓力條件，將真空壓機(jī)內(nèi)的溫度控制在120-300℃，使疊合半固化片在在120-300℃溫度條件下壓合3-90分鐘，制成可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材；
4)制作碳纖維工件；根據(jù)汽車內(nèi)飾件產(chǎn)品的大小和形狀，按成型尺寸裁切可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材，制得碳纖維工件；
5)碳纖維工件預(yù)熱；將裁剪及沖切好的可熱塑纖維增強(qiáng)層壓復(fù)合板材放在加熱設(shè)備上進(jìn)行預(yù)熱軟化，加熱溫度為110℃-250℃，軟化時間為0.5min-10min；
6)碳纖維工件模壓成型；將軟化的可熱塑纖維增強(qiáng)層壓復(fù)合板材放入模具內(nèi)，用壓力機(jī)快速壓制成型，模具壓力為3-50kg，模壓溫度為50℃-180℃，成型時間為0.5min-10min；制得碳纖維制件；
7)成型汽車內(nèi)飾件；將碳纖維制件放置在汽車內(nèi)飾件模具底部，注入塑料與碳纖維制件表面嵌接連接，然后模壓成型；制得成型汽車內(nèi)飾件。
本發(fā)明的目的之二還可以通過采取如下技術(shù)方案達(dá)到：
進(jìn)一步地，所述碳纖維增強(qiáng)材料，包括但不限于碳纖維及碳纖維與玻璃纖維、芳綸纖維或玄武巖纖維中的一種或二種以上混合；其中的纖維可以為長纖、短纖、混編或單向纖維材料。
進(jìn)一步地，步驟3)所述制作可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材的制備條件是：溫度為120-300℃、壓力為0.1-10pma、真空度為0-130毫米汞柱、加熱時間為3-90分鐘。
進(jìn)一步地，步驟3)制成的制成可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材，由1-5層半固化片疊合模壓成型，產(chǎn)品的厚度為0.2-5mm。
進(jìn)一步地，步驟3)的壓力控制方式，包括多段溫度壓制、多段壓力壓制或多段真空壓制，可連續(xù)成形、高壓釜成型機(jī)成型或真空層壓機(jī)成型。
進(jìn)一步地，步驟5)所述碳纖維工件預(yù)熱，是指預(yù)熱軟化，該預(yù)熱軟化過程不限模具內(nèi)外，預(yù)熱軟化時，碳纖維工件的受熱溫度在110℃-250℃之間，時間為10s-50s。
本發(fā)明具有如下突出的優(yōu)點(diǎn)和有益效果：
1、本發(fā)明涉及的基于半固化片碳纖維復(fù)合材料的汽車內(nèi)飾件，由碳纖維復(fù)合材料制件和塑料制件熱模壓制成，所述碳纖維復(fù)合材料制件由半固化片碳纖維復(fù)合材料構(gòu)成，該半固化片碳纖維復(fù)合材料由若干層半固化片疊合，經(jīng)1-2次加熱軟化后模壓成型構(gòu)成；所述半固化片為可熱塑成型的半固化片，由纖維增強(qiáng)材料層浸潤可熱塑型樹脂構(gòu)成；所述可熱塑型樹脂在加熱后具有多次塑型的性能特點(diǎn)，使所述半固化片可反復(fù)受熱形變。因此能夠解決現(xiàn)有技術(shù)的碳纖維內(nèi)飾件存在成型加工的工序復(fù)雜、生產(chǎn)效率低、成本高及容易超溫導(dǎo)致碳合纖維制件的樹脂變形，廢品率高等問題，提供一種基于半固化片碳纖維復(fù)合材料的汽車內(nèi)飾件。具有成型加工的工序簡單、生產(chǎn)效率高、成本低及不會出現(xiàn)超溫導(dǎo)致碳合纖維制件的樹脂變形，產(chǎn)品合格率率高、質(zhì)量優(yōu)良的特點(diǎn)和有益技術(shù)效果。
2、本發(fā)明涉及的基于半固化片碳纖維復(fù)合材料的汽車內(nèi)飾件的制備方法，通過設(shè)置具有預(yù)浸、鋪設(shè)、疊合、控溫控壓、真空壓合成型、剪裁、加熱和模壓成型結(jié)構(gòu)的專用設(shè)備，因此能夠簡化產(chǎn)品的制造工藝，提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)成本；通過實(shí)現(xiàn)批量生產(chǎn)的目的，從而簡化工藝流程、節(jié)省了人力成本、提高生產(chǎn)效率、降低生產(chǎn)能耗，保證產(chǎn)品的精度和穩(wěn)定性、提高產(chǎn)品的質(zhì)量。
具體實(shí)施方式
具體實(shí)施例1：
本實(shí)施例涉及的基于半固化片碳纖維復(fù)合材料的汽車內(nèi)飾件，由碳纖維復(fù)合材料制件和塑料制件熱模壓制成，所述碳纖維復(fù)合材料制件由半固化片碳纖維復(fù)合材料構(gòu)成，該半固化片碳纖維復(fù)合材料由若干層半固化片疊合，經(jīng)1-2次加熱軟化后模壓成型構(gòu)成；所述半固化片為可熱塑成型的半固化片，由纖維增強(qiáng)材料層浸潤可熱塑型樹脂構(gòu)成；所述可熱塑型樹脂在加熱后具有多次塑型的性能特點(diǎn)，使所述半固化片可反復(fù)受熱形變。
本實(shí)施例中：
所述半固化片碳纖維復(fù)合材料為可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材，由半固化片進(jìn)行2層疊合，將疊合后的半固化片置于可程式控溫控壓的真空壓機(jī)中，在真空狀態(tài)、在0.1-10pma的壓力條件，將真空壓機(jī)內(nèi)的溫度控制在150-300℃，使疊合半固化片在150-300℃溫度條件下壓合3-90分鐘，制成可熱塑碳纖維增強(qiáng)層壓復(fù)合板材。
構(gòu)成半固化片的可熱塑型樹脂為不飽和樹脂組合物，該半固化片是用不飽和樹脂組合物浸漬或涂覆纖維增強(qiáng)材料層而成，半固化片中，不飽和樹脂組合物的在半固化片中的質(zhì)量含量為25-95％，纖維增強(qiáng)材料層的質(zhì)量含量為75-5％。
所述纖維增強(qiáng)材料層由碳纖維、碳化硅纖維、玻璃纖維、石棉纖維、超高分子量聚乙烯纖維或芳綸纖維構(gòu)成；不飽和樹脂組合物對上述纖維增強(qiáng)材料層進(jìn)行浸漬或涂覆后，在100-250℃溫度范圍內(nèi)、在干燥器中加熱1-3分鐘，以清除溶劑使不飽和樹脂組合物達(dá)到半固化，形成半固化片。
本實(shí)施例涉及的基于半固化片碳纖維復(fù)合材料板的汽車內(nèi)飾件的制備方法，包括如下步驟：
1)準(zhǔn)備好成型設(shè)備和材料；設(shè)置具有預(yù)浸、鋪設(shè)、疊合、控溫控壓、真空壓合成型、剪裁、加熱和模壓成型結(jié)構(gòu)的專用設(shè)備，準(zhǔn)備好可熱塑成型的樹脂溶液和纖維增強(qiáng)材料；
2)制作碳纖維半固化片；將碳纖維增強(qiáng)材料浸入可熱塑成型的樹脂溶液中，使可熱塑成型樹脂充分浸潤在碳纖維增強(qiáng)材料上，然后在80℃條件下烘烤5分鐘，制得碳纖半固化片；
3)制作可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材；取步驟2)所述的碳纖維半固化片進(jìn)行2層疊合，置于可程式控溫控壓的真空壓機(jī)中，在真空狀態(tài)，在0.5pma的壓力條件，將真空壓機(jī)內(nèi)的溫度在150℃條件下壓合30分鐘，制成0.2mm厚度的可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材；
4)制作碳纖維工件；根據(jù)汽車內(nèi)飾件產(chǎn)品的大小和形狀，按成型尺寸裁切可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材，制得碳纖維工件，其大小為0.2*0.6m；
5)碳纖維工件預(yù)熱；將裁剪及沖切好的可熱塑纖維增強(qiáng)層壓復(fù)合板材放在加熱設(shè)備上進(jìn)行預(yù)熱軟化，加熱溫度為110℃，軟化時間為50s；
6)碳纖維工件模壓成型；將軟化的可熱塑纖維增強(qiáng)層壓復(fù)合板材放入模具內(nèi)，用壓力機(jī)快速壓制成型，模具壓力為5kg，模壓溫度為50℃，成型時間為10min；制得碳纖維制件；
7)成型汽車內(nèi)飾件；將碳纖維制件放置在汽車內(nèi)飾件模具底部，注入塑料與碳纖維制件表面嵌接連接，然后在40℃內(nèi)內(nèi)模壓成型；制得成型汽車內(nèi)飾件。
具體實(shí)施例2：
本具體實(shí)施例2的特點(diǎn)是：
本實(shí)施例2涉及的基于半固化片碳纖維復(fù)合材料板的汽車內(nèi)飾件的制備方法，包括如下步驟：
1)準(zhǔn)備好成型設(shè)備和材料；設(shè)置具有預(yù)浸、鋪設(shè)、疊合、控溫控壓、真空壓合成型、剪裁、加熱和模壓成型結(jié)構(gòu)的專用設(shè)備，準(zhǔn)備好可熱塑成型的樹脂溶液和纖維增強(qiáng)材料；
2)制作碳纖維半固化片；將碳纖維增強(qiáng)材料浸入可熱塑成型的樹脂溶液中，使可熱塑成型樹脂充分浸潤在碳纖維增強(qiáng)材料上，然后在100℃條件下烘烤10分鐘，制得碳纖半固化片；
3)制作可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材；取步驟2)所述的碳纖維半固化片進(jìn)行3層疊合，置于可程式控溫控壓的真空壓機(jī)中，在真空狀態(tài)，在2pma的壓力條件，將真空壓機(jī)內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)在200℃條件下壓合15分鐘，制成0.65mm厚度的可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材；
4)制作碳纖維工件；根據(jù)汽車內(nèi)飾件產(chǎn)品的大小和形狀，按成型尺寸裁切可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材，制得碳纖維工件，其大小為0.6*0.8m；
5)碳纖維工件預(yù)熱；將裁剪及沖切好的可熱塑纖維增強(qiáng)層壓復(fù)合板材放在加熱設(shè)備上進(jìn)行預(yù)熱軟化，加熱溫度為150℃，軟化時間為30s；
6)碳纖維工件模壓成型；將軟化的可熱塑纖維增強(qiáng)層壓復(fù)合板材放入模具內(nèi)，用壓力機(jī)快速壓制成型，模具壓力為30kg，模壓溫度為120℃，成型時間為5min；制得碳纖維制件；
7)成型汽車內(nèi)飾件；將碳纖維制件放置在汽車內(nèi)飾件模具底部，注入塑料與碳纖維制件表面嵌接連接，然后在75℃內(nèi)內(nèi)模壓成型；制得成型汽車內(nèi)飾件。
其余同具體實(shí)施例1。
具體實(shí)施例3：
本具體實(shí)施例3的特點(diǎn)是：
本實(shí)施例3涉及的基于半固化片碳纖維復(fù)合材料板的汽車內(nèi)飾件的制備方法，包括如下步驟：
1)準(zhǔn)備好成型設(shè)備和材料；設(shè)置具有預(yù)浸、鋪設(shè)、疊合、控溫控壓、真空壓合成型、剪裁、加熱和模壓成型結(jié)構(gòu)的專用設(shè)備，準(zhǔn)備好可熱塑成型的樹脂溶液和纖維增強(qiáng)材料；
2)制作碳纖維半固化片；將碳纖維增強(qiáng)材料浸入可熱塑成型的樹脂溶液中，使可熱塑成型樹脂充分浸潤在碳纖維增強(qiáng)材料上，然后在120℃條件下烘烤3分鐘，制得碳纖半固化片；
3)制作可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材；取步驟2)所述的碳纖維半固化片進(jìn)行5層疊合，置于可程式控溫控壓的真空壓機(jī)中，在真空狀態(tài)，在8pma的壓力條件，將真空壓機(jī)內(nèi)的溫度調(diào)節(jié)在190℃條件下壓合3分鐘，制成0.75mm厚度的可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材；
4)制作碳纖維工件；根據(jù)汽車內(nèi)飾件產(chǎn)品的大小和形狀，按成型尺寸裁切可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材，制得碳纖維工件，其大小為1.0*0.8m；
5)碳纖維工件預(yù)熱；將裁剪及沖切好的可熱塑纖維增強(qiáng)層壓復(fù)合板材放在加熱設(shè)備上進(jìn)行預(yù)熱軟化，加熱溫度為200℃，軟化時間為50s；
6)碳纖維工件模壓成型；將軟化的可熱塑纖維增強(qiáng)層壓復(fù)合板材放入模具內(nèi)，用壓力機(jī)快速壓制成型，模具壓力為30kg，模壓溫度為120℃，成型時間為8min；制得碳纖維制件；
7)成型汽車內(nèi)飾件；將碳纖維制件放置在汽車內(nèi)飾件模具底部，注入塑料與碳纖維制件表面嵌接連接，然后在100℃內(nèi)內(nèi)模壓成型；制得成型汽車內(nèi)飾件。
其余同具體實(shí)施例1。
其他具體實(shí)施例：
本發(fā)明其他具體實(shí)施例的特點(diǎn)是：
進(jìn)一步地，所述碳纖維增強(qiáng)材料，包括但不限于碳纖維及碳纖維與玻璃纖維、芳綸纖維或玄武巖纖維中的一種或二種以上混合；其中的纖維可以為長纖、短纖、混編或單向纖維材料。
進(jìn)一步地，步驟3)所述制作可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材的制備條件是：溫度為120-300℃、壓力為0.1-10pma、真空度為0-130毫米汞柱、加熱時間為3-90分鐘。
進(jìn)一步地，步驟3)制成的制成可熱塑性碳纖維復(fù)合材料板材，由1層或4層半固化片疊合模壓成型，產(chǎn)品的厚度為0.2、1.0、1.5、2.0、2.5、3.0、3.5、4.0、4.5或5mm。
進(jìn)一步地，步驟3)的壓力控制方式，包括多段溫度壓制、多段壓力壓制或多段真空壓制，可連續(xù)成形、高壓釜成型機(jī)成型或真空層壓機(jī)成型。
進(jìn)一步地，步驟5)所述碳纖維工件預(yù)熱，是指預(yù)熱軟化，該預(yù)熱軟化過程不限模具內(nèi)外，預(yù)熱軟化時，碳纖維工件的受熱溫度在110℃-250℃之間，時間為10s-50s。
綜上所述，本發(fā)明所提出的成型工藝，可以快速一體成型，簡化了工藝流程，提高產(chǎn)品生產(chǎn)效率和整體性能，降低產(chǎn)品成本，快速實(shí)現(xiàn)量產(chǎn)化，且避免了產(chǎn)品粘接不穩(wěn)問題，且避免了產(chǎn)品注塑時加熱引起的不吻合，性能不穩(wěn)定等情況，達(dá)到了產(chǎn)品的量產(chǎn)化需求，提高了產(chǎn)品的剛度、強(qiáng)度和耐擊性。