[發(fā)明專利]一種撒粉工藝制備碳纖維增強熱塑性預(yù)浸料的方法

在審

• 申請?zhí)枺?/td>: 201410557308.6
• 申請日: 2014-10-20
• 公開（公告）號: CN105583961A
• 公開（公告）日: 2016-05-18
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 竺鋁濤;黃翔宇;王永梅;鄧文彬;梅詩宇
• 申請（專利權(quán)）人: 中國石油化工股份有限公司;中國石化上海石油化工股份有限公司
• 主分類號: B29B11/00
• 分類號: B29B11/00
• 代理公司: 上海新天專利代理有限公司 31213
• 代理人: 張寧展

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種碳纖維增強熱塑性預(yù)浸料的制備方法，屬于復(fù)合材料中間體的設(shè)計與制備技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

碳纖維復(fù)合材料由于具有輕質(zhì)高強、抗疲勞性能好、可設(shè)計性強等優(yōu)點，在航空航天、一般工業(yè)和體育休閑等領(lǐng)域得到了越來越廣泛的應(yīng)用。碳纖維預(yù)浸料是碳纖維的主要應(yīng)用形式，它是將樹脂基體浸涂到纖維或織物上，通過一定的處理后貯存?zhèn)溆玫闹虚g材料。自50年代樹脂基復(fù)合材料問世以來的幾十年，一直以熱固性樹脂基復(fù)合材料為主流發(fā)展方向。上世紀80年代，熱塑性樹脂及其復(fù)合材料引起了人們很大的興趣，并取得了很大進展。相比于熱固性復(fù)合材料，熱塑性復(fù)合材料具有較強的柔韌性和抗沖擊性能、良好的抗破壞能力和阻尼性能，它還具有成型加工周期短，可重復(fù)使用且性能不下降等優(yōu)點。近10年來，熱塑性復(fù)合材料以年均25％的速度增長，發(fā)展速度比熱固性復(fù)合材料高數(shù)倍。

熱塑性樹脂基復(fù)合材料傳統(tǒng)的加工方法，很難滿足增強纖維和基體樹脂均勻分布和基體樹脂對增強纖維完全浸漬的要求，這給復(fù)合材料的樹脂浸漬和成型加工造成了困難。

目前，采用粉末工藝生產(chǎn)連續(xù)碳纖維增強熱塑性預(yù)浸料的研究方法很多。像靜電流態(tài)化床工藝法是在流態(tài)化床上，通過靜電作用使樹脂粉末帶電沉積和附著于碳纖維上，經(jīng)加熱熔融浸漬，冷卻成型收卷。但是該工藝需要靜電環(huán)境，使附近的空氣電離，形成電離區(qū)，靜電電壓強度越大，空氣的電離程度越厲害，使帶電的空氣與樹脂粉末接觸，粉末即可帶電，從而實現(xiàn)靜電流態(tài)化工藝。但是靜電電壓具有操作上的不安全因素，另外流態(tài)化床操作也不是很穩(wěn)定。

本發(fā)明通過撒粉裝置將熱塑性樹脂粉末均勻撒在單向碳布上，然后通過烘箱加熱熔融，冷卻壓平后收卷成型，具有工藝流程短，所得產(chǎn)品性能優(yōu)良的特點。

迄今為止，采用專門的撒粉機構(gòu)，通過撒粉方法來制備熱塑性預(yù)浸料的工藝還未見報道。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種高效、低成本的碳纖維增強熱塑性預(yù)浸料的制備方法。

為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種撒粉工藝制備碳纖維增強熱塑性預(yù)浸料的方法，包括以下步驟：

(1)預(yù)先織造碳纖維單向碳布作為預(yù)浸料的增強材料備用；

(2)將單向碳布置于放卷裝置，碳布平整穩(wěn)定放卷，在一定張力下通過撒粉裝置，撒粉裝置通過振動，使熱塑性樹脂均勻撒在單向碳布的上表面；

(3)單向碳布完成撒粉后，在履帶和張力機構(gòu)牽引下連續(xù)行進，通過烘箱加熱裝置，在一定溫度下，樹脂粉末熔融浸漬在碳布上；

(4)完成浸漬后，單向碳布經(jīng)過壓輥冷卻壓平后收卷成型，制得碳纖維增強熱塑性預(yù)浸料。

上述步驟(1)中，碳纖維單向碳布的綁定緯紗為在外面涂覆熱熔膠的玻璃纖維。其中的碳纖維為T300，12K碳纖維。用碳纖維制備單向碳布時，上漿劑是熱塑性上漿劑。

上述步驟(2)中，所述的熱塑性樹脂為尼龍樹脂。

上述步驟(3)中，所述的烘箱加熱裝置采用遠紅外加熱。

上述步驟(4)得到的碳纖維增強熱塑性預(yù)浸料，其樹脂重量含量為35％～45％，名義厚度為0.22mm～0.32mm

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下：

(1)制備方法簡單，成本較低，性能穩(wěn)定，可以很好的滿足產(chǎn)品要求；

(2)設(shè)備構(gòu)造簡單，工藝流程短，能連續(xù)快速生產(chǎn)熱塑性浸漬料；

(3)采用遠紅外加熱方式，具有加熱溫度場均勻，避免熱風加熱造成樹脂粉末飛揚的缺點。

附圖說明

圖1為撒粉工藝制備碳纖維增強熱塑性預(yù)浸料的工藝流程。

圖2是本發(fā)明實施例2得到的碳纖維增強熱塑性預(yù)浸料的SEM圖。

圖3是本發(fā)明利用實施例1和實施例2得到的預(yù)浸料制備的復(fù)合材料的SEM圖。

圖中標號：1-放卷裝置；2-碳纖維單向碳布；3-撒粉裝置；4-碳布傳導(dǎo)輥；5-遠紅外烘箱；6-冷卻壓輥；7-收卷裝置。

具體實施方式

下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應(yīng)理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀了本發(fā)明的內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。

如圖1所示為撒粉法制備碳纖維增強熱塑性預(yù)浸料的裝置流程示意圖，包括放卷裝置1、碳纖維單向碳布2、撒粉裝置3、碳布傳導(dǎo)棍4、遠紅外烘箱5、冷卻壓輥6、收卷裝置7。