阅读说明：本技术 碳纤维预浸料及其制备方法 (Carbon fiber prepreg and preparation method thereof ) 是由 税春晖 于 2020-07-09 设计创作，主要内容包括：本发明公开碳纤维预浸料及其制备方法,其中,一种碳纤维预浸料的制备方法,包括以下步骤：提供两单向预浸料；所述单向预浸料包括层叠设置的第一离型层和碳纤维层；按照第一方向将一所述单向预浸料制成第一方向料,去除第一方向料的第一离型层,将第一方向料的碳纤维层转移至第一基层；按照第二方向将另一所述单向预浸料制成第二方向料,去除第二方向料的第一离型层,将第二方向料的碳纤维层转移至第二基层；将第一方向料中碳纤维层背离第一基层的表面贴合于第二方向料中碳纤维层背离第二基层的表面,得到碳纤维预浸料。即本发明的技术方案能够实现碳纤维预浸料在多个方向上的取向。(The invention discloses a carbon fiber prepreg and a preparation method thereof, wherein the preparation method of the carbon fiber prepreg comprises the following steps: providing two unidirectional prepregs; the unidirectional prepreg comprises a first release layer and a carbon fiber layer which are stacked; manufacturing the unidirectional prepreg into a first-direction material according to a first direction, removing a first release layer of the first-direction material, and transferring a carbon fiber layer of the first-direction material to a first base layer; preparing the other unidirectional prepreg into a material in a second direction according to the second direction, removing the first release layer of the material in the second direction, and transferring the carbon fiber layer of the material in the second direction to a second base layer; and (3) fitting the surface of the carbon fiber layer in the first direction material, which deviates from the first base layer, to the surface of the carbon fiber layer in the second direction material, which deviates from the second base layer, so as to obtain the carbon fiber prepreg. Namely, the technical scheme of the invention can realize the orientation of the carbon fiber prepreg in a plurality of directions.)

碳纤维预浸料及其制备方法

技术领域

本发明涉及碳纤维预浸料加工技术领域，特别涉及一种碳纤维预浸料及其制备方法。

背景技术

碳纤维预浸料主要是通过碳纤维浸渍于环氧树脂形成碳纤维层，再将形成的碳纤维层沉积于离型层制备得到，常用作为复合制品的增强材料。目前，通用的碳纤维预浸料为单向预浸料，单向预浸料是指碳纤维在一个方向上取向分布的碳纤维预浸料，即为0度方向预浸料。由于最终的碳纤维复合材料制品通常需要碳纤维预浸料在多个方向上达到力学强度，这样，单向预浸料就无法满足要求。因此，实现碳纤维预浸料的多个方向的取向是亟待解决的难题。

发明内容

本发明的主要目的是提供一种碳纤维预浸料的制备方法，旨在实现碳纤维预浸料在多个方向上的取向。

为实现上述目的，本发明提出碳纤维预浸料的制备方法，包括以下步骤：

提供两单向预浸料；其中，所述单向预浸料包括层叠设置的第一离型层和碳纤维层；

按照第一方向将一所述单向预浸料制成第一方向料，去除第一方向料的第一离型层，将第一方向料的碳纤维层转移至第一基层；

按照第二方向将另一所述单向预浸料制成第二方向料，去除第二方向料的第一离型层，将第二方向料的碳纤维层转移至第二基层；

将第一方向料中碳纤维层背离第一基层的表面贴合于第二方向料中碳纤维层背离第二基层的表面，得到碳纤维预浸料。

可选地，所述单向预浸料还包括第二离型层，所述第二离型层设于碳纤维层背离第一离型层的表面，所述“将第一方向料的碳纤维层转移至第一基层”的步骤包括：

将第一基层贴合于第一方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面，去除设于第一方向料的第二离型层。

可选地，所述“将第一基层贴合于第一方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面”的步骤包括：

对第一方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面进行加热处理和加压处理，以使第一基层贴合于第一方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面。

可选地，所述“将第二方向料的碳纤维层转移至第二基层”的步骤包括：

将第二基层贴合于第二方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面，去除设于第二方向料的第二离型层。

可选地，所述“将第二基层贴合于第二方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面”的步骤包括：

对第二方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面进行加热处理和加压处理，以使第二基层贴合于第二方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面。

可选地，所述“按照第一方向将一所述单向预浸料制成第一方向料”的步骤包括：

根据第一方向在一所述单向预浸料上设置若干剪切线，并使若干所述剪切线沿所述单向预浸料的长度方向并排设置，按照若干所述剪切线剪切所述单向预浸料，得到若干第一方向料单元，将若干所述第一方向料单元沿所述剪切线的延伸方向拼接，得到所述第一方向料。

可选地，所述“按照第二方向将另一所述单向预浸料制成第二方向料”的步骤包括：

根据第二方向在另一所述单向预浸料上设置若干剪切线，并使若干所述剪切线沿所述单向预浸料的长度方向并排设置，按照若干所述剪切线剪切所述单向预浸料，得到若干第二方向料单元，将若干所述第二方向料单元沿所述剪切线的延伸方向拼接，得到所述第二方向料。

可选地，所述“将第一方向料中碳纤维层背离第一基层的表面贴合于第二方向料中碳纤维层背离第二基层的表面”的步骤包括：

控制两对压辊的温度和对压压力，将第一方向料和第二方向料引入两对压辊之间，以使第一方向料中碳纤维层背离第一基层的表面贴合于第二方向料中碳纤维层背离第二基层的表面。

可选地，所述“控制两对压辊的温度和对压压力”的步骤中，两所述对压辊的温度为50℃～60℃，且/或，两所述对压辊的对压压力为4kgf/cm²～6kgf/cm²。

本发明还提出一种碳纤维预浸料，所述碳纤维预浸料由碳纤维预浸料的制备方法制备得到，所述碳纤维预浸料的制备方法包括以下步骤：提供两单向预浸料；其中，所述单向预浸料包括层叠设置的第一离型层和碳纤维层；按照第一方向将一所述单向预浸料制成第一方向料，去除第一方向料的第一离型层，将第一方向料的碳纤维层转移至第一基层；按照第二方向将另一所述单向预浸料制成第二方向料，去除第二方向料的第一离型层，将第二方向料的碳纤维层转移至第二基层；将第一方向料中碳纤维层背离第一基层的表面贴合于第二方向料中碳纤维层背离第二基层的表面，得到碳纤维预浸料。

本发明的技术方案，按照第一方向将一单向预浸料制成第一方向料，去除第一方向料的第一离型层，将第一方向料的碳纤维层转移至第一基层；按照第二方向将另一单向预浸料制成第二方向料，去除第二方向料的第一离型层，将第二方向料的碳纤维层转移至第二基层；再将第一方向料中碳纤维层背离第一基层的表面贴合于第二方向料中碳纤维层背离第二基层的表面，以此使得两个方向取向的碳纤维层夹设于第一基层和第二基层之间，得到了在两个方向上取向的碳纤维层的碳纤维预浸料，即本发明的技术方案能够实现碳纤维预浸料在多个方向上的取向。

附图说明

为了更清楚地说明本发明实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图示出的结构获得其他的附图。

图1为本发明碳纤维预浸料的制备方法一实施例的流程图；

图2为本发明图1中步骤S23的细化流程图；

图3为本发明图1中步骤S33的细化流程图；

图4为本发明图1中步骤S21的细化流程图；

图5为本发明图1中步骤S31的细化流程图；

图6为本发明图1中步骤S40的细化流程图；

图7为本发明实施例1中+45°的第一方向料的工艺流程图；

图8为本发明实施例1中+45°的半成品料的工艺流程图；

图9为本发明实施例1中-45°的第二方向料的工艺流程图；

图10为本发明实施例1中-45°的半成品料的工艺流程图；

图11为本发明实施例1中±45°的碳纤维预浸料的工艺流程图；

图12为本发明实施例1中±45°的碳纤维预浸料中碳纤维层的结构示意图。

附图标号说明：

标号	名称	标号	名称
				100	第一离型层	200	碳纤维层
300	第二离型层

本发明目的的实现、功能特点及优点将结合实施例，参照附图做进一步说明。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明的一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有作出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明，本发明实施例中所有方向性指示(诸如上、下、左、右、前、后……)仅用于解释在某一特定姿态(如附图所示)下各部件之间的相对位置关系、运动情况等，如果该特定姿态发生改变时，则该方向性指示也相应地随之改变。

本发明提出一种碳纤维预浸料的制备方法，旨在实现碳纤维预浸料在多个方向上的取向。

参见图1所示，在发明一实施例中，碳纤维预浸料的制备方法，包括以下步骤：

步骤S10，提供两单向预浸料；所述单向预浸料包括层叠设置的第一离型层和碳纤维层；

步骤S20，按照第一方向将一所述单向预浸料制成第一方向料；去除第一方向料的第一离型层；将第一方向料的碳纤维层转移至第一基层；

步骤S30，按照第二方向将另一所述单向预浸料制成第二方向料；去除第二方向料的第一离型层；将第二方向料的碳纤维层转移至第二基层；

步骤S40，将第一方向料中碳纤维层背离第一基层的表面贴合于第二方向料中碳纤维层背离第二基层的表面，得到碳纤维预浸料。

本发明的技术方案，按照第一方向将一单向预浸料制成第一方向料，去除第一方向料的第一离型层，将第一方向料的碳纤维层转移至第一基层；按照第二方向将另一单向预浸料制成第二方向料，去除第二方向料的第一离型层，将第二方向料的碳纤维层转移至第二基层；再将第一方向料中碳纤维层背离第一基层的表面贴合于第二方向料中碳纤维层背离第二基层的表面，以此使得两个方向取向的碳纤维层夹设于第一基层和第二基层之间，得到了在两个方向上取向的碳纤维层的碳纤维预浸料，即本发明的技术方案能够实现碳纤维预浸料在多个方向上的取向。需要说明的是，所述第一离型层可以为聚乙烯层也可以为其他塑料所制备的离型结构层，所述碳纤维层通过将碳纤维浸渍于环氧树脂制备得到，这样，所形成的碳纤维层通过浸渍的环氧树脂粘结于第一离型层，当然，为了方便单向预浸料的实际应用，所述第一离型层背离所述第一离型层的表面设有第二离型层，这样，当单向预浸料的实际应用中，去除表面的第二离型层，就能够将单向预浸料贴合于碳纤维预制品表面，以此起到增强作用。

参见图2所示，在发明一实施例中，所述单向预浸料还包括第二离型层，所述第二离型层设于碳纤维层背离第一离型层的表面，所述“将第一方向料的碳纤维层转移至第一基层”的步骤S23包括：步骤S231，将第一基层贴合于第一方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面；步骤S232，去除设于第一方向料的第二离型层。需要说明的是，第一基层对碳纤维层的离型力(即剥离力)大于第二离型层对碳纤维层的离型力，也就是说，第一基层对碳纤维层具有更好的贴合力，如此，第一基层与碳纤维层紧密结合，当第二离型层除去之后，碳纤维层转移至连续的高离型力的第一基层，这样，再在碳纤维层背离第一基层的表面设置聚乙烯层，实现了第一半成品料的制备，以此便于了后续加工。

在发明一实施例中，所述“将第一基层贴合于第一方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面”的步骤包括：对第一方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面进行加热处理和加压处理，以使第一基层贴合于第一方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面。当然，为了保证第一基层紧密贴合第一方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面，本发明实施例通过对第一方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面进行加热处理和加压处理，以此使得碳纤维层表面的环氧树脂充分融化，便于渗透于第一基层，从而碳纤维层紧密贴合于第一基层，保证了碳纤维层与第一基层结合的紧密性，这样，第二离型层去除之后，碳纤维层完全转移至第一基层，从而为后续生产提供了方便。当然，加热处理的温度和加压处理的压力，本发明实施例可以根据实际情况设置，以此保证碳纤维层与第一基层紧密结合即可，本发明实施例不受限于此，以上均在本发明实施例的保护范围之内。

参见图3所示，在发明一实施例中，所述“将第二方向料的碳纤维层转移至第二基层”的步骤S33包括：步骤S331，将第二基层贴合于第二方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面；步骤S332，去除设于第二方向料的第二离型层。需要说明的是，第二基层对碳纤维层的离型力(即剥离力)大于第二离型层对碳纤维层的离型力，也就是说，第二基层对碳纤维层具有更好的贴合力，如此，第二基层与碳纤维层紧密结合，当第二离型层除去之后，碳纤维层转移至连续的高离型力的第二基层，这样，再在碳纤维层背离第二基层的表面设置聚乙烯层，实现了第二半成品料的制备，以此便于后续加工。

在发明一实施例中，所述“将第二基层贴合于第二方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面”的步骤包括：对第二方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面进行加热处理和加压处理，以使第二基层贴合于第二方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面。本发明实施例通过对第二方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面进行加热处理和加压处理，以此使得碳纤维层表面的环氧树脂充分融化，便于渗透于第二基层，从而碳纤维层紧密贴合于第二基层，保证了碳纤维层与第二基层结合的紧密性，这样，第二离型层去除之后，碳纤维层完全转移至第二基层，从而为后续生产提供了方便。当然，加热处理的温度和加压处理的压力，本发明实施例可以根据实际情况设置，以此保证碳纤维层与第二基层紧密结合即可，本发明实施例不受限于此，以上均在本发明实施例的保护范围之内。

参见图4所示，在发明一实施例中，所述“按照第一方向将一所述单向预浸料制成第一方向料”的步骤包括：步骤S211，根据第一方向在一所述单向预浸料上设置若干剪切线，并使若干所述剪切线沿所述单向预浸料的长度方向并排设置；步骤S212，按照若干所述剪切线剪切所述单向预浸料，得到若干第一方向料单元；步骤S213，将若干所述第一方向料单元沿所述剪切线的延伸方向拼接，得到所述第一方向料。比如，制备+45°的第一方向料，沿宽度方向设置倾斜度为+45°的剪切线，剪切线沿单向预浸料的长度方向间隔设置，这样，按照剪切线剪切单向预浸料，形成了夹角为+45°的平行四边形的第一方向料单元，如此，第一方向料单元沿剪切线的方向拼接，从而得到了+45°的第一方向料。需要说明的是，+45°的第一方向料是由单向预浸料剪切后拼接组成，这样，+45°的第一方向料的第一离型层和碳纤维层均是不连续的，为了得到连续完整的+45°的第一方向料，本发明实施例去除不连续的第一离型层，将碳纤维层转移至连续的第一基层，如此使得不连续的碳纤维层通过连续的第一基层而拼接，从而得到了连续完整的+45°的第一方向料。当然，为了进一步得到完整的+45°的第一方向料，本发明实施例可以去除碳纤维层背离第一基层的第二离型层，并采用连续的聚乙烯层贴合，以此实现了+45°的第一方向料，即为第一半成品料。

参见图5所示，在发明一实施例中，所述“按照第二方向将另一所述单向预浸料制成第二方向料”的步骤包括：步骤S311，根据第二方向在另一所述单向预浸料上设置若干剪切线，并使若干所述剪切线沿所述单向预浸料的长度方向并排设置；步骤S312，按照若干所述剪切线剪切所述单向预浸料，得到若干第二方向料单元；步骤S313，将若干所述第二方向料单元沿所述剪切线的延伸方向拼接，得到所述第二方向料。比如，制备-45°的第二方向料，沿宽度方向设置倾斜度为-45°的剪切线，剪切线沿单向预浸料的长度方向间隔设置，这样，按照剪切线剪切单向预浸料，形成了夹角为-45°的平行四边形的第二方向料单元，如此，第二方向料单元沿剪切线的方向拼接，从而得到了-45°的第二方向料。需要说明的是，-45°的第二方向料是由单向预浸料剪切后拼接组成，这样，-45°的第二方向料的第一离型层和碳纤维层均是不连续的，为了得到连续完整的-45°的第二方向料，本发明实施例去除不连续的第一离型层，将碳纤维层转移至连续的第二基层，如此使得不连续的碳纤维层通过连续的第二基层而拼接，从而得到了连续完整的-45°的第二方向料。当然，为了进一步得到完整的-45°的第二方向料，本发明实施例可以去除碳纤维层背离第二基层的第二离型层，并采用连续的聚乙烯层贴合，以此实现了-45°的第二方向料，即为第二半成品料。

参见图6所示，在发明一实施例中，所述“将第一方向料中碳纤维层背离第一基层的表面贴合于第二方向料中碳纤维层背离第二基层的表面”的步骤包括：步骤S41，控制两对压辊的温度和对压压力；步骤S42，将第一方向料和第二方向料引入两对压辊之间，以使第一方向料中碳纤维层背离第一基层的表面贴合于第二方向料中碳纤维层背离第二基层的表面。需要说明的是，去除第一半成品料和第二半成品料表面的聚乙烯膜之后，得到第一方向料和第一方向料，将第一方向料的碳纤维层背离第一基层的表面与第一方向料的碳纤维层背离第二基层的表面相对设置，并送入至两对压辊之间，通过控制两对压辊温度和对压压力，以此使得第一方向料和第一方向料紧密贴合，+45°的碳纤维层和-45°的碳纤维层夹设于第一基层与第二基层之间，从而实现了±45°碳纤维预浸料的制备。当然，在第一方向料和第二方向料送入两对压辊之前，还可以设置加热板，通过加热板加入第一方向料和第二方向料，以此使得第一方向料和第二方向料贴合的更紧密，优选的，加热板的加热温度为55℃，当然，也可以适当调整加热板的加热温度，本发明实施例不受限于此，以上均在本发明实施例的保护范围之内。

在发明一实施例中，所述“控制两对压辊的温度和对压压力”的步骤中，两所述对压辊的温度为50℃～60℃，且/或，两所述对压辊的对压压力为4kgf/cm²～6kgf/cm²。需要说明的是，本发明实施例可以根据第一方向料和第二方向料的厚度设置两对压辊的间距，本发明实施例通过两对压辊的间距设置，以此保证了第一方向料和第二方向料紧密接触。为了进一步达到紧密贴合的效果，优选的，两对压辊的对压压力为4kgf/cm²～6kgf/cm²，两对压辊的温度为50℃～60℃，这样保证了第一方向料的碳纤维层与第二方向料的碳纤维层紧密贴合，从而得到了±45°碳纤维预浸料。优选的，±45°碳纤维预浸料采用冷风冷却，冷风温度为15℃，以此达到了对±45°碳纤维预浸料冷却定型的效果。需要说明的是，±45°碳纤维预浸料的结构组成包括第一基层、±45°碳纤维层及第二基层，当然，在实际过程中，第一基层和第二基层可以从±45°碳纤维层的表面剥离下来，以此便于复合制品的生产加工。

下面结合具体实施例来进一步说明本发明的技术方案。应当理解的是，此处所描述的具体实施例仅用于解释本发明，并不构成对本发明保护范围的限定。

实施例1

本发明实施例1以±45°的碳纤维预浸料为例，±45°的碳纤维预浸料的制备过程包括以下步骤：

如图7所示，以+45°方向在一单向预浸料上设置若干剪切线，并使若干剪切线沿单向预浸料的长度方向间隔设置，按照若干剪切线剪切单向预浸料，得到若干+45°的第一方向料单元，将若干第一方向料单元沿剪切线的延伸方向拼接，得到+45°的第一方向料；

如图8所示，第二离型层设于碳纤维层背离第一离型层的表面，去除+45°第一方向料的第一离型层，将第一基层贴合于第一方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面，将第一方向料的碳纤维层转移至第一基层，并剥离第二离型层，在碳纤维层背离第一基层的表面设置聚乙烯层，得到+45°的半成品料；

如图9所示，以-45°方向在另一单向预浸料上设置若干剪切线，并使若干剪切线沿单向预浸料的长度方向并排设置，按照若干剪切线剪切单向预浸料，得到若干-45°的第二方向料单元，将若干第一方向料单元沿剪切线的延伸方向拼接，得到-45°的第二方向料；

如图10所示，第二离型层设于碳纤维层背离第一离型层的表面，去除-45°第二方向料的第一离型层，将第二基层贴合于第二方向料的碳纤维层背离第二离型层的表面，将第二方向料的碳纤维层转移至第二基层，并剥离第二离型层，在碳纤维层背离第二基层的表面设置聚乙烯层，得到-45°的半成品料；

如图11所示，除去+45°的半成品料的聚乙烯层和-45°的第二方向料的聚乙烯层，控制两对压辊的温度为55℃，控制两对压辊的对压压力为5kgf/cm²，将+45°的半成品料和45°的半成品料引入两对压辊之间，以使45°的半成品料中碳纤维层背离第一基层的表面贴合于45°的半成品料中碳纤维层背离第二基层的表面，并经过15℃的冷风冷却，得到±45°的碳纤维预浸料(其截面如图12所示)。

以上仅为本发明的优选实施例，并非因此限制本发明的专利范围，凡是在本发明的发明构思下，利用本发明说明书及附图内容所作的等效结构变换，或直接/间接运用在其他相关的技术领域均包括在本发明的专利保护范围内。