一种碳纤维支撑板及其制备方法与应用与流程

1.本发明涉及一种碳纤维产品，尤其涉及一种碳纤维支撑板及其制备方法与应用。


背景技术：

2.随着电子技术的飞速发展，手机移动终端产品的更新迭代愈发频繁。近几年，继后置多摄像头技术、指纹识别技术等多种手机硬件技术成熟之后，它们越来越多地成为了手机硬件的标配，而全面屏和折叠屏因其超高的屏占比、更加灵活的硬件交互方式给用户带来了全新的视觉体验和操作魅力，驱使着越来越多的研发团队对全面屏和折叠屏手机方案的探索。
3.折叠屏的主要的材料采用的是oled材质，他的最大特点在于它能够弯曲。这种特性也是oled材质的一个极为重要的特性。但是并不代表拥有这种特性的材质就能轻松地实现折叠屏的效果。折叠屏手机实现的是将屏幕翻转180度，因为只有这样我们才能达到突破手机体积的限制，又能有更大的屏幕的效果。
4.现阶段的oled屏幕主要由基底、阳极、导电层、发光层和阴极组成。所以我们现在所看到的oled并不是一个单体，它是由多个层组合而来的。oled在玻璃或塑料基板上堆叠成若干超薄层，其中多层有机化合物夹在两个电极(阴极和阳极)之间。
5.基板是屏幕结构中的底层部分，类似于房屋的地基，其他结构都建立在其之上。传统的oled结构中，基板一般都是玻璃。但是玻璃面板无法折叠，目前主要的三种可代替材料有塑胶、金属薄片、柔性玻璃。这三种材料作为基板各有优劣。目前金属薄片基板弯折效果差，耐用性不佳，在长时间使用时有折痕，容易对手机屏幕造成损伤，使用寿命短，同时不便加工，加工的产品良率低。
6.cn 112979163a公开了一种超薄柔性玻璃材料及其制备方法和应用，所述超薄柔性玻璃材料的制备方法包括如下步骤：s1、配料：根据超薄柔性玻璃材料的原料组成称量各原料，备用；s2、熔制：将五氧化二磷、三氧化二硼、氧化镁、氧化钙、氧化锂、氧化钾、氧化钠加热至1500-1800℃熔融，经澄清、均化处理后，制成玻璃液a；将二氧化硅、改性二氧化钛、二氧化铈、氧化铝和氧化锡加热至1000-1500℃熔融，经澄清、均化处理后，制成玻璃液b；s3、浇铸成型：将1/2量的玻璃液b浇入模具中，静置2-3h后，浇入玻璃液a，静置2-3h后，浇入剩余玻璃液b，得浇铸玻璃；s4、退火：将浇铸玻璃进行退火，退火温度为500-600℃，退火速率为1-2℃/h，制成超薄柔性玻璃材料。所述制备方法复杂，难以大批量加工。
7.cn 213693793u公开了一种手机折叠屏用基板，所述手机折叠屏用基板包括第一基板、第二基板以及设置在第基板和第二基板之间的弯折部，所述弯折部由弯折区和两个连接区构成，其中弯折区位于两个连接区之间，两个所述连接区远离弯折区一端分别与第一基板和第二基板固定连接，所述弯折区上开设有弯折区孔，所述连接区上开设有连接区孔。所述基板结构复杂，难以安装在手机屏幕上。
8.cn 213305453u公开了一种5g折叠屏手机用折叠钢片，所述折叠钢片包括钢片本体，钢片本体的中间设置有第一折弯部，钢片本体上位于第一折弯部的两旁还分别设置有
第二折弯部：第一折弯部和第二折弯部均设置有若干条均匀排列的第一折弯条，第一折弯部上位于相邻的两条折弯条之间还设置有第二折弯条，第一折弯条上蚀刻有均匀排列的第一长条孔，第二折弯条上蚀刻有均匀排列的第二长条孔，第一长条孔和第二长条孔错位配合。所述折叠钢片的材质仍属于金属，相对于柔性玻璃而言，金属材质的折叠屏弯折效果差，耐用性不佳。
9.综上所述，为了保证基板的性能，在基板下加支撑板是保证其稳定性的关键，保证屏幕可折叠20万次。提供一种制备方法简单的支撑板，保证其具备20万次折叠的耐用性，已经是本领域亟需解决的问题之一。


技术实现要素：

10.针对现有技术存在的不足，本发明的目的在于提供一种碳纤维支撑板及其制备方法与应用。本发明提供的碳纤维支撑板可以满足20万次的弯折试验，弯折效果优异，耐用性良好，可以满足市场需求。
11.为达此目的，本发明采用以下技术方案：
12.第一方面，本发明提供了一种碳纤维支撑板的制备方法，所述碳纤维支撑板的制备方法包括如下步骤：
13.(1)预处理热压模具；
14.(2)将碳纤维预浸布铺设于步骤(1)所得预处理后的热压模具上，而后依次进行抽真空处理、固化成型处理以及脱模后，得到碳纤维支撑板坯件；
15.(3)在步骤(2)所得碳纤维支撑板坯件的表面贴附热缩膜，而后进行激光处理，得到所述碳纤维支撑板。
16.本发明所述制备方法工艺过程简单，易于操作，制备得到的碳纤维支撑板外观良好，弯折效果优异，耐用性良好，可以满足20万次的弯折试验，满足市场需求。
17.优选地，步骤(1)所述预处理包括依次进行的清洁、均匀涂覆脱模剂以及静置。
18.优选地，所述清洁中使用的溶剂包括异丙醇。
19.本发明所述清洁过程中首次使用模具时，采用异丙醇去除模具中的油渍，然后使用干布擦净后涂抹脱模剂；正常使用后，每次采用机械清洁，不再使用异丙醇。
20.优选地，所述涂覆脱模剂的次数为2-5次，例如可以是2次、3次、4次货5次。
21.优选地，所述静置的时间为5-20min，例如可以是5min、8min、10min、12min、14min、16min、18min或20min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
22.优选地，步骤(1)所述热压模具包括铝模具平板。
23.优选地，步骤(2)所述碳纤维预浸布包括第一碳纤维预浸布与第二碳纤维预浸布。
24.优选地，所述第一碳纤维预浸布中的碳丝含量为18-25g/m2，例如可以是18g/m2、19g/m2、20g/m2、21g/m2、22g/m2、23g/m2、24g/m2、或25g/m2，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
25.优选地，所述第一碳纤维预浸布的厚度为0.015-0.025mm，例如可以是0.015mm、0.017mm、0.019mm、0.021mm、0.023mm或0.025mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
26.优选地，所述第二碳纤维预浸布中的碳丝含量为140-160g/m2，例如可以是140g/
m2、144g/m2、148g/m2、152g/m2、156g/m2、或160g/m2，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
27.优选地，所述第二碳纤维预浸布的厚度为0.14-0.15mm，例如可以是0.15mm、0.142mm、0.144mm、0.146mm、0.148mm或0.15mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
28.优选的，步骤(2)所述铺设中第一碳纤维预浸布与第二碳纤维预浸布交替设置。
29.优选地，步骤(2)所述铺设中相邻两个铺层的铺设角度垂直。
30.示例性的，本发明所述铺设中一层铺层的铺设角为0
°
，与之相邻的铺层的设角为90
°
。
31.优选地，步骤(2)所述铺设中铺层的总厚度为0.17-0.2mm，例如可以是0.17mm、0.175mm、0.18mm、0.185mm、0.19mm、0.195mm或0.2mm，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
32.本发明所述铺设中铺层的总厚度为0.17-0.2mm，总铺层过厚会导致无法满足手机
·
折叠手机轻薄的要求，过薄则无法达到支撑效果。
33.优选地，步骤(2)所述抽真空的真空度为-0.05至-0.15mpa，例如可以是-0.05mpa、-0.08mpa、-0.1mpa、-0.12mpa、-0.14mpa或-0.15mpa，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
34.优选地，步骤(2)所述固化成型在热压罐中进行。
35.优选地，步骤(2)所述固化成型的时间为2-4h，例如可以是2h、2.2h、2.4h、2.6h、2.8h、3h、3.2h、3.4h、3.6h、3.8h或4h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的同样适用。
36.优选地，步骤(2)所述固化成型包括依次进行的升温、保温以及随炉冷却。
37.优选地，所述升温的温度为120-150℃，例如可以是120℃、124℃、128℃、132℃、136℃、140℃、144℃、148℃或150℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的同样适用。
38.优选地，所述保温的时间为0.8-1.5h，例如可以是0.8h、0.9h、1h、1.1h、1.2h、1.3h、1.4h或1.5h，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的同样适用。
39.优选地，所述随炉冷却的温度≤50℃。例如可以是50℃、49℃、48℃、47℃、46℃、45℃、44℃、43℃、42℃、41℃或40℃，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的同样适用。
40.优选地，步骤(3)所述热缩膜包括pof热缩膜或乙烯－醋酸乙烯聚物农膜。
41.本发明在碳纤维支撑板坯件的表面贴附热缩膜的目的是：防止激光处理过程中由于热熔效应导致树脂集体变形，影响支撑板的使用效果。
42.优选地，步骤(3)所述激光处理的时间为1-20min，例如可以是1min、2min、4min、6min、8min、10min、12min、14min、16min、18min或20min，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的数值同样适用。
43.优选地，步骤(3)所述激光处理中采用的光源包括紫外光源。
44.优选地，所述紫外光源的波长为350-360nm，例如可以是350nm、351nm、352nm、353nm、354nm、355nm、356nm、357nm、358nm、359nm或360nm，但不限于所列举的数值，数值范
围内其他未列举的同样适用。
45.优选地，所述紫外光源的重复频率为60-80khz，例如可以是60khz、62khz、64khz、66khz、68khz、70khz、72khz、74khz、76khz、78khz或80khz，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的同样适用。
46.优选地，所述紫外光源的峰值功率为5.5-6.5kw，例如可以是5.5kw、5.6kw、5.7kw、5.8kw、5.9kw、6.0kw、6.1kw、6.2kw、6.3kw、6.4kw或6.5kw，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的同样适用。
47.优选地，所述紫外光源的脉冲能量为0.15-0.3mj，例如可以是0.15mj、0.17mj、0.19mj、0.21mj、0.23mj、0.25mj、0.27mj、0.29mj或0.3mj，但不限于所列举的数值，数值范围内其他未列举的同样适用。
48.作为本发明的优选技术方案，本发明第一方面提供的碳纤维支撑板的制备方法包括如下步骤：
49.(1)预处理热压模具；所述预处理包括：采用去离子水进行清洁铝模具平板、均匀涂覆脱模剂2-5次后静置5-20min；
50.(2)将碳纤维预浸布铺设于步骤(1)所得预处理后的热压模具上，而后进行抽真空处理至-0.05至-0.15mpa、在热压罐固化成型处理2-4h以及脱模后，得到碳纤维支撑板坯件；所述碳纤维预浸布包括第一碳纤维预浸布与第二碳纤维预浸布；所述铺设中第一碳纤维预浸布与第二碳纤维预浸布交替设置；所述铺设中相邻两个铺层的铺设角度垂直；所述铺设中铺层的总厚度为0.17-0.2mm；所述固化成型包括升温至120-150℃，保温0.8-1.5h，而后随炉冷却至温度≤50℃；
51.(3)在步骤(2)所得碳纤维支撑板坯件的表面贴附热缩膜，而后采用紫外光源激光处理1-20min，得到所述碳纤维支撑板；所述紫外光源的波长为350-360nm，脉冲能量为0.15-0.3mj，重复频率为60-80khz，峰值功率为5.5-6.5kw。
52.第二方面，本发明提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板采用第一方面提供的制备方法制备得到。
53.第三方面，本发明提供了一种采用第一方面提供的制备方法制备得到的碳纤维支撑板的应用，所述碳纤维支撑板用于制备手机折叠屏。
54.本发明所述的数值范围不仅包括上述例举的点值，还包括没有例举出的上述数值范围之间的任意的点值，限于篇幅及出于简明的考虑，本发明不再穷尽列举所述范围包括的具体点值。
55.与现有技术相比，本发明的有益效果为：
56.(1)本发明提供的碳纤维支撑板的制备方法简单，有利于工业化生产；
57.(2)本发明提供的碳纤维支撑板外观良好，弯折效果优异，耐用性良好，可以满足20万次的弯折试验，满足市场需求。
具体实施方式
58.下面通过具体实施方式来进一步说明本发明的技术方案。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅是帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
59.实施例1
60.本实施例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法包括如下步骤：
61.(1)预处理热压模具；所述预处理包括：采用异丙醇进行清洁铝模具平板、均匀涂覆脱模剂3次后静置15min；
62.(2)将碳纤维预浸布铺设于步骤(1)所得预处理后的热压模具上，而后进行抽真空处理至-0.1mpa、在热压罐固化成型处理2.8h以及脱模后，得到碳纤维支撑板坯件；所述碳纤维预浸布包括第一碳纤维预浸布与第二碳纤维预浸布；所述铺设中厚度为0.02mm第一碳纤维预浸布与厚度为0.145mm第二碳纤维预浸布交替设置；所述铺设中相邻两个铺层的铺设角度垂直；所述铺设中铺层的总厚度为0.185mm；所述固化成型包括升温至130℃，保温1h，而后随炉冷却至温度为45℃；所述第一碳纤维预浸布的铺设角为0
°
，所述第二碳纤维预浸布的铺设角为90
°
；
63.(3)在步骤(2)所得碳纤维支撑板坯件的表面贴附pof热缩膜，而后采用紫外光源激光处理10min，得到所述碳纤维支撑板；所述紫外光源的波长为355nm，脉冲能量为0.2mj，重复频率为70khz，峰值功率为6kw。
64.将本实施例提供的碳纤维支撑板制备成手机折叠屏，在室温下可以满足20万次折叠试验，满足市场需求。
65.实施例2
66.本实施例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法包括如下步骤：
67.(1)预处理热压模具；所述预处理包括：采用异丙醇进行清洁铝模具平板、均匀涂覆脱模剂2次后静置5min；
68.(2)将碳纤维预浸布铺设于步骤(1)所得预处理后的热压模具上，而后进行抽真空处理至-0.05mpa、在热压罐固化成型处理4h以及脱模后，得到碳纤维支撑板坯件；所述碳纤维预浸布包括第一碳纤维预浸布与第二碳纤维预浸布；所述铺设中厚度为0.015mm第一碳纤维预浸布与厚度为0.14mm第二碳纤维预浸布交替设置；所述铺设中相邻两个铺层的铺设角度垂直；所述铺设中铺层的总厚度为0.17mm；所述固化成型包括升温至120℃，保温1.5h，而后随炉冷却至温度为50℃；所述第一碳纤维预浸布的铺设角为90
°
，所述第二碳纤维预浸布的铺设角为0
°
；
69.(3)在步骤(2)所得碳纤维支撑板坯件的表面贴附热缩膜，而后采用紫外光源激光处理1min，得到所述碳纤维支撑板；所述紫外光源的波长为350nm，脉冲能量为0.15mj，重复频率为60khz，峰值功率为5.5kw。
70.将本实施例提供的碳纤维支撑板制备成手机折叠屏，在室温下可以满足20万次折叠试验，满足市场需求。
71.实施例3
72.本实施例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法包括如下步骤：
73.(1)预处理热压模具；所述预处理包括：采用异丙醇进行清洁铝模具平板、均匀涂覆脱模剂5次后静置20min；
74.(2)将碳纤维预浸布铺设于步骤(1)所得预处理后的热压模具上，而后进行抽真空
处理至-0.15mpa、在热压罐固化成型处理4h以及脱模后，得到碳纤维支撑板坯件；所述碳纤维预浸布包括第一碳纤维预浸布与第二碳纤维预浸布；所述铺设中厚度为0.025mm第一碳纤维预浸布与厚度为0.15mm第二碳纤维预浸布交替设置；所述铺设中相邻两个铺层的铺设角度垂直；所述铺设中铺层的总厚度为0.2mm；所述固化成型包括升温至150℃，保温1h，而后随炉冷却至温度为40℃；所述第一碳纤维预浸布的铺设角为0
°
，所述第二碳纤维预浸布的铺设角为90
°
；
75.(3)在步骤(2)所得碳纤维支撑板坯件的表面贴附热缩膜，而后采用紫外光源激光处理20min，得到所述碳纤维支撑板；所述紫外光源的波长为360nm，脉冲能量为0.3mj，重复频率为80khz，峰值功率为6.5kw。
76.将本实施例提供的碳纤维支撑板制备成手机折叠屏，在室温下可以满足20万次折叠试验，满足市场需求。
77.实施例4
78.本实施例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法包括如下步骤：
79.(1)预处理热压模具；所述预处理包括：采用异丙醇进行清洁铝模具平板、均匀涂覆脱模剂3次后静置15min；
80.(2)将碳纤维预浸布铺设于步骤(1)所得预处理后的热压模具上，而后进行抽真空处理至-0.12mpa、在热压罐固化成型处理2.8h以及脱模后，得到碳纤维支撑板坯件；所述碳纤维预浸布包括第一碳纤维预浸布与第二碳纤维预浸布；所述铺设中厚度为0.02mm第一碳纤维预浸布与厚度为0.145mm第二碳纤维预浸布交替设置；所述铺设中相邻两个铺层的铺设角度垂直；所述铺设中铺层的总厚度为0.185mm；所述固化成型包括升温至142℃，保温1.2h，而后随炉冷却至温度为35℃；所述第一碳纤维预浸布的铺设角为0
°
，所述第二碳纤维预浸布的铺设角为90
°
；
81.(3)在步骤(2)所得碳纤维支撑板坯件的表面贴附热缩膜，而后采用紫外光源激光处理15min，得到所述碳纤维支撑板；所述紫外光源的波长为355nm，脉冲能量为0.2mj，重复频率为75khz，峰值功率为5.8kw。
82.将本实施例提供的碳纤维支撑板制备成手机折叠屏，在室温下可以满足20万次折叠试验，满足市场需求。
83.实施例5
84.本实施例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法与实施例1的区别仅在于：本实施例省略步骤(1)所述的均匀涂覆脱模剂与静置的过程。
85.实施例6
86.本实施例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法与实施例1的区别仅在于：本实施例将步骤(2)所述抽真空处理的真空度更改为-0.2mpa。
87.实施例7
88.本实施例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法与实施例1的区别仅在于：本实施例将步骤(2)所述固化成型的温度更改为110℃。
89.实施例8
90.本实施例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法与实施例1的
区别仅在于：本实施例将步骤(2)所述固化成型的温度更改为160℃。
91.实施例9
92.本实施例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法与实施例1的区别仅在于：本实施例将步骤(2)所述铺设中铺层的总厚度更改为0.33mm。将本实施例提供的碳纤维支撑板制备成手机折叠屏，在室温下可以满足20万次折叠试验，满足市场需求，但是由于铺层的总厚度过厚，无法满足折叠手机轻薄的要求。
93.实施例10
94.本实施例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法与实施例1的区别仅在于：本实施例将步骤(2)所述铺设中铺层只有交替设置的厚度为0.02mm第一碳纤维预浸布与厚度为0.145mm第二碳纤维预浸布，铺层的总厚度为0.165mm。
95.将本实施例提供的碳纤维支撑板制备成手机折叠屏，在室温下可以满足20万次折叠试验，满足市场需求。
96.对比例1
97.本对比例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法与实施例1的区别仅在于：本对比例省略步骤(2)所述抽真空处理。
98.对比例2
99.本对比例提供了一种碳纤维支撑板，所述碳纤维支撑板的制备方法与实施例1的区别仅在于：本对比例省略步骤(3)所述热缩膜。
100.采用本对比例所述制备方法，制备过程中由于省略了热缩膜，使得在后续激光加工时，由于热熔效应，导致树脂变形，影响了碳纤维支撑板的使用。
101.综上所述，本发明提供的碳纤维支撑板的制备方法工艺简单，有利于工业化生产；所述碳纤维支撑板外观良好，弯折效果优异，耐用性良好，可以满足20万次的弯折试验，满足市场需求。
102.以上所述的具体实施例，对本发明的目的、技术方案和有益效果进行了进一步详细说明，所应理解的是，以上所述仅为本发明的具体实施例而已，并不用于限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所做的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。