[發明專利]一種連續碳纖維增強熱塑性預浸帶的制備方法

有效

• 申請號: 201110419234.6
• 申請日: 2011-12-14
• 公開（公告）號: CN103158209A
• 公開（公告）日: 2013-06-19
• 發明（設計）人: 高野
• 申請（專利權）人: 遼寧遼杰科技有限公司
• 主分類號: B29B15/14
• 分類號: B29B15/14
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，涉及一種碳纖維增強熱塑性樹脂預浸帶的制備方法。

背景技術

連續纖維增強熱塑性復合材料由于連續纖維在基體內有序排列，因此表現出很高的機械性能，也是近年來國內外研究的重點之一。碳纖維具有高強度、高模量，由連續碳纖維增強的復合材料具有了更高的強度和模量，其產品可以應用到很多高端領域，如軍工、航天等領域。但是目前碳纖維復合材料大多是熱固性基體，由于熱塑性樹脂有韌性好，可重復利用等優點也成了研究熱點。目前開發出的碳纖維增強熱塑性復合材料，熱塑性樹脂大多是聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亞胺(PEI)、聚芳醚砜酮(PPESK)等高熔點的工程塑料。例如中國專利一類連續纖維增強聚芳醚砜酮先進復合材料的制備(申請號：200410050246.6)中，采用溶劑法將聚芳醚砜酮(PPESK)溶解再浸漬碳纖維，再經纏繞拉起成型，制成連續纖維增強聚芳醚砜酮復合材料，但此工藝只適合可以溶解的熱塑性樹脂。

發明內容

本發明的目的在于針對現有技術的缺陷而提供了一種熱塑性樹脂預浸帶的制備方法。本發明采用了熔融浸漬槽方法，將經過高溫除膠、展開均勻的碳纖維充分浸漬，再經過定型輥擠壓，制備出連續碳纖維增強熱塑性樹脂預浸帶。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明采用熔融浸漬槽法制備連續碳纖維增強熱塑性樹脂預浸帶，具有樹脂浸漬碳纖維充分，碳纖維含量高等特點，設備通用性廣等特點。本發明通過位置交錯的展絲輥來展開碳纖維，展開均勻的碳纖維通過浸漬槽，經過浸漬槽中大輥的充分擠壓浸漬，定型得到浸漬充分的碳纖維預浸帶

一種連續碳纖維增強熱塑性預浸帶的制備方法，其特征在于：包含以下步驟：

(1)首先，將碳纖維加熱；

(2)將步驟(1)中加熱的碳纖維充分浸漬到熔融的熱塑性樹脂中，

(3)將浸漬后的碳纖維定型；

(4)切割、收卷得連續碳纖維增強熱塑性樹脂預浸帶。

所述的連續碳纖維增強熱塑性預浸帶的制備方法，具體包含以下步驟：

(1)將連續碳纖維安放在紗架單元的紗架軸上，經過紗架單元前段的小導絲排，引出碳纖維，再經過牽引單元的大導絲排使碳纖維分布均勻，經過張力調節輥調節使碳纖維受力均勻，經牽引輥牽引，進入展絲單元；

(2)在展絲單元，碳纖維經過展絲輥和烘箱加熱，使碳纖維充分展開，進入復合定型單元，在浸漬槽加熱，使熱塑性樹脂熔融，保持碳纖維走速為2-10m/min，碳纖維經過浸漬輥使樹脂充分浸漬碳纖維，再經過樹脂調節輥調節樹脂含量，由定型輥定型，確定預浸帶的厚度；

(3)再經過收卷單元的切刀切割成的預浸帶，最終由收卷機收卷，制備成連續碳纖維增強熱塑性樹脂預浸帶。

所述的步驟(2)中的熱塑性樹脂選自聚烯烴、聚酯、聚酰胺、通用樹脂或高性能工程塑料中的一種或一種以上。

所述的聚烯烴選自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯；所述的聚酯選自PET(聚對苯二甲酸乙二醇酯)、PTT(聚對苯二甲酸丙二醇酯)或PBT(聚對苯二甲酸丁二醇酯)等，所述的聚酰胺選自尼龍6、尼龍66、尼龍12、尼龍1212或尼龍612等；所述的通用樹脂選自聚氯乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)或耐沖擊性聚苯乙烯(HIPS)等；所述的高性能工程塑料選自聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、改性聚苯醚(MPPO)或聚醚酰亞胺(PEI)等中的一種或一種以上。

所述的預浸帶厚度為0.1～0.3mm，寬度為1～400mm。

所述的步驟(2)中浸漬槽的加熱溫度為到200～350℃。

所述的步驟(2)中烘箱的加熱溫度為200～250℃。

包括紗架單元、牽引單元、展絲單元、復合定型單元和收卷單元。

所述的紗架單元包含碳纖維、紗架軸和小導絲排。所述的碳纖維放置在紗架軸的上面，紗架軸位于紗架單元的一側，起承載碳纖維作用，紗架單元的前端為小導絲排，使碳纖維按順序引出。碳纖維放置在紗架軸的上面，碳纖維從紗架軸上引出，再經過小導絲排，最終碳纖維以一定的速度從紗架單元引出。