[發明專利]碳纖維/滌綸工業絲復合材料、制備裝置及制備工藝

在審

• 申請號: 201710848823.3
• 申請日: 2017-09-20
• 公開（公告）號: CN107571585A
• 公開（公告）日: 2018-01-12
• 發明（設計）人: 段夢軒;朱昊;王榮根;劉娜
• 申請（專利權）人: 紹興市華紳紡織品整理有限公司
• 主分類號: B32B27/02
• 分類號: B32B27/02;B32B9/00;B32B9/04;B32B7/12;B32B27/12;B32B37/12;B32B37/06;B32B37/10;B32B37/14;B32B37/08
• 代理公司: 紹興市越興專利事務所(普通合伙)33220
• 代理人: 蔣衛東

技術領域

本發明屬于復合材料技術領域，特別涉及一種碳纖維/滌綸工業絲復合材料、制備裝置及制備工藝。

背景技術

碳纖維以其質輕、高強度、高模量、耐高低溫和耐腐蝕等特點最早應用于航天及國防領域，如大型飛機、軍用飛機、無人機及導彈、火箭、人造衛星和雷達罩等。民用方面，碳纖維較早開始應用于高爾夫球桿和釣魚竿、自行車、網球拍、羽毛球拍等體育用品生產。在工業領域，碳纖維廣泛應用在汽車、電纜、風能發電、壓力容器、海洋產業、電子器件、工業器材和土木建筑等。碳纖維很少直接應用，大多是經過深加工制成中間產物或復合材料使用，常見的主要是碳纖維增強樹脂基復合材料 (CFRP)，具有輕質、高強、耐高溫、抗腐蝕、熱力學性能優良等特點，被廣泛應用作結構材料及耐高溫燒蝕材料。碳纖維增強樹脂復合材料所用樹脂基體主要分為兩類，一類是熱固性樹脂，另一類是熱塑性樹脂。碳纖維增強熱塑性塑料是指碳纖維為分散質，熱塑性塑料為基體的纖維增強塑料。用碳纖維增強熱塑性塑料近年來發展較快，其特點是：強度與剛性高，蠕變小，熱穩定性高，線膨脹系數小，減摩耐磨，不損傷磨件，阻尼特性優良。碳纖維增強熱固性塑料是以熱固性塑料為基體，以碳纖維及其織物為分散質的纖維增強塑料。碳纖維及其織物與環氧、酚醛等樹脂制成的復合材料具有強度高、模量高、密度小、減摩耐磨、自潤滑、耐腐蝕、耐疲勞、抗蠕變、熱膨脹系數小、導熱率大，耐水性好等特點。

碳纖維復合材料作為結構件或功能件，現已廣泛應用在航空航天、軍工及民用工業、體育休閑用品三大領域。隨著碳纖維的不斷發展，碳纖維在工業領域和航空航天領域的應用范圍不斷擴大，占比也呈上升趨勢，預計到2020年，碳纖維的需求總量將達到15.73萬噸，年均復合增長率達到13.62%；到2024年全世界總體需求有望達到21.92萬噸，盡管增速有所放緩，但復合增長率仍達到11.38%。其中增速最快的工業領域，未來十年復合增長率將達到14.52%，工業領域碳纖維消費占總消費的比例將從2015年的63.55%逐步提升至81.63%。航空航天領域的需求在未來5年進入快速發展期，而體育休閑領域在世界范圍內應用相對成熟，需求量每年穩定增加。

以往碳纖維復合材料的使用，只是以碳纖維束絲及其經編或機織布為骨架與熱固性樹脂、熱塑性樹脂或工程塑料等基體材料的簡單包埋復合。最終材料雖然具有很高的抗拉伸和沖擊性能，但沖擊或劇烈彎曲后，由于樹脂或塑料基材的脆化龜裂容易導致裂縫處碳纖維因劇烈彎曲而折斷，在終端產品整體形態外表出現凹陷龜裂的同時，發生材料內部骨架局部斷裂的“硬傷”。

發明內容

為了克服這種現象、提高復合材料抗沖擊能力和使用壽命，實現更為劇烈沖擊工況下的材料穩定性和耐久性，本發明提出一種碳纖維/滌綸工業絲復合材料、制備裝置及其制備方法，在碳纖維束絲經編或機織成布后，再與滌綸工業絲網狀針織物等進行涂膠熱熔粘合，形成具有耐沖擊力緩沖層的復合骨架雙側保護結構。

為達到上述目的，本發明的具體方案如下：

一種碳纖維/滌綸工業絲復合材料，依次包括上滌綸工業絲針織網眼布層、上溶膠塑滴層、碳纖維經編布層、下溶膠塑滴層和下滌綸工業絲針織網眼布層。

碳纖維/滌綸工業絲復合材料的制備裝置，包括：

根據進碳纖維經編布的方向，依次包括碳布卷布輥，層擠壓復合輥，高溫層壓箱，吹風冷卻箱，復合材料卷繞輥；

根據上、下進滌綸工業絲針織網眼布的方向，還依次包括滌綸工業絲針織網眼布卷布輥，點膠輥，層擠壓復合輥，高溫層壓箱，吹風冷卻箱，復合材料卷繞輥；

所述上、下滌綸工業絲針織網眼布分別與碳纖維經編布正反面復合后共同經過的路徑包括層擠壓復合輥，高溫層壓箱，吹風冷卻箱，復合材料卷繞輥。

優選的，

所述層擠壓復合輥包括第一層擠壓復合輥和第二層擠壓復合輥。

所述碳纖維/滌綸工業絲復合材料的制備裝置還包括粘合劑膠槽，所述粘合劑膠槽內設置有蘸膠輥，所述點膠輥與蘸膠輥接觸設置。

所述高溫層壓箱內包括三對上下高溫壓輥。

所述高溫層壓箱上方設置有冷凝液化與余熱回收裝置。

所述吹風冷卻箱上設置有鼓風機，所述吹風冷卻箱內底部設置有噴嘴，鼓風機與噴嘴連接；所述吹風冷卻箱內頂部設置有熱空氣收集罩，所述吹風冷卻箱上還設置有空氣凈化與預熱回收器，所述熱空氣收集罩與空氣凈化與預熱回收器連接。

碳纖維/滌綸工業絲復合材料制備工藝，包括以下步驟：

第一步，將碳纖維經編布從碳布卷布棍上退解出來；