[發明專利]碳纖維預浸料的制備方法

在審

• 申請號: 201310672545.2
• 申請日: 2013-12-12
• 公開（公告）號: CN104708836A
• 公開（公告）日: 2015-06-17
• 發明（設計）人: 盛江峰;王運明;張睿
• 申請（專利權）人: 振石集團華美復合新材料有限公司
• 主分類號: B29C70/50
• 分類號: B29C70/50
• 代理公司: 杭州天欣專利事務所(普通合伙) 33209
• 代理人: 馮新偉

技術領域

本發明涉及一種碳纖維預浸料的制備方法。

背景技術

碳纖維是由有機纖維經碳化及石墨化處理而得到的微晶石墨材料。碳纖維的微觀結構類似人造石墨，是亂層石墨結構。預浸料（Prepreg）是增強纖維（Reinforced?Fiber）或織物浸漬在基體（Matrix）中制成的半固化片材，是復合材料的中間材料。碳纖維是一種力學性能優異的新材料，它的比重不到鋼的1/4，碳纖維樹脂復合材料抗拉強度一般都在3500Mpa以上，是鋼的7~9倍，抗拉彈性模量為23000~43000Mpa亦高于鋼。同時具有優異的導電性、化學惰性、耐蝕性、耐溫性等。廣泛應用于民用，軍用，建筑，化工，工業，航天以及超級跑車領域，需求量逐年增加。

碳纖維預浸料是將碳纖維或織物與樹脂基體復合制成的半固化片材，是制造復合材料結構件的主要中間材料。目前碳纖維預浸料的應用發展很快，大都由專業化工廠生產已經有大量定型產品供用戶選用。生產方法大致可以分為兩類：干法和濕法。濕法是用樹脂固化體系溶液浸漬纖維，經干燥除去溶劑，成為具有一定粘性的材料。因濕法制作過程中需大量溶劑，故環境友好性較差。干法是不用溶劑的預浸料生產方法，按其工藝不同可以分為：熱熔法和膠膜法。干法制備預浸料其優點是不用溶劑，樹脂含量易控制，生產效率高，但設備要求較高。

目前與本發明相似實現方案有：1.專利CN103350513A所述使用單向纖維制備預浸料；2.專利CN102513264A所述采用自制浸膠機采用浸膠法制備碳纖維軟氈預浸料；3.專利CN102294846A所述采用干法涂膠法制備碳纖維網片增強型預浸料；4.專利CN101956306A所述涂膠碳纖維預浸料生產線。

目前預浸料的最大特點是生產難度大，傳統濕法需使用大量有機溶劑，污染嚴重。干法制備預浸料雖然比濕法有更多的優點，但工序繁瑣、生產裝置復雜、昂貴。其后續的鋪層法生產操作緩慢，生產周期長。而且，通常的預浸料也不適合生產復雜幾何形狀產品，靈活性較差，在這方面，不及SMC、BMC方法。加之碳纖維本身價格就高，制造費用更高，從而導致碳纖維制品只限于在生產航空、航天、軍工類及高利潤的體育休閑器材中使用，高價格嚴重制約了碳纖維在其他工業領域中的大量應用。

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發明內容

本發明解決的技術問題為克服現有技術的上述缺陷，而提供一種碳纖維預浸料的制備方法。通過簡易改裝當前SMC生產線，節約投資和成本，簡化生產工序，提高生產效率，可按客戶需求靈活采用生產類型。

本發明解決上述技術問題所采用的技術方案為：一種碳纖維預浸料的制備方法，其特征是所述制備方法采用片狀模塑料機組，所述片狀模塑料機組刮糊槽外圍設置有恒溫保溫裝置，收卷機構采用卷筒式收卷裝置及配套料架，主要步驟包括樹脂糊制作，樹脂糊采用占樹脂糊總重的50%-60%的樹脂、30%-40%的填料、10%的小料混合制成，制成的樹脂糊粘度在2000-5000?mPa·s；樹脂糊、液體增稠劑在線混合，液體增稠劑選用氧化鎂粉末加載體樹脂進行配制，氧化鎂粉末重量占液體增稠劑總重量的百分比為35%-40%，在500rpm轉速的攪拌機下攪拌混合20min，在線混合后的糊料粘度在5000?mPa·s以下；碳纖維與在線混合后的糊料復合浸漬，在線混合后的糊料投放到安有過濾網的刮糊槽中，使在線混合后的糊料均勻刮附于承載膜上，開啟碳纖維輸送機構，使碳纖維鋪設在上下兩層附有糊料的承載膜之間，經浸漬滾筒完成碳纖維與在線混合后的糊料的滲透復合，采用卷筒式收卷裝置完成收卷；熟化。

本發明所述碳纖維為短切碳纖維、成品短切碳纖維、成卷碳纖維、成卷碳纖維織物中的一種或幾種；對于短切碳纖維，在紗箱內裝置打紗輥；對于成品短切碳纖維，增設碳纖維送料機構和計量輥；對于成卷碳纖維，在線切割裝置采用導電切割滾筒；對于成卷碳纖維織物，增設載物架及附屬氣動緊固張緊裝置。本發明充分利用現有的片狀模塑料機組，并針對不同的碳纖維原料采用相應的設備，擴大了片狀模塑料機組的應用范圍，使得其同時具備生產片狀模塑料和碳纖維預浸料的功能。

本發明所述碳纖維與在線混合后的糊料復合浸漬步驟中的刮糊厚度為0.2-1mm，刮糊幅寬500-1100mm，機組運行速度3-20m/min，浸漬壓力為0.4-0.5MPa。

本發明所述熟化步驟中的烘房溫度為40-45℃，熟化時間為48-72h。

本發明具有簡潔方便，充分利用片狀模塑料機組，成本低，生產效率高，污染小等特點。

附圖說明