[發(fā)明專利]一種結(jié)晶性CFRTP的成形加工方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201910576477.7
• 申請日: 2019-06-28
• 公開（公告）號(hào): CN110328834B
• 公開（公告）日: 2020-04-21
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王健;張廣武;朱偉;付昌云;鄭學(xué)豐;李佳騰
• 申請（專利權(quán)）人: 燕山大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C51/10
• 分類號(hào): B29C51/10;B29C51/18;B29C51/26;B29C51/46;B29C51/42;B29C71/02
• 代理公司: 北京孚睿灣知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(普通合伙) 11474
• 代理人: 張冬花

本發(fā)明提供了一種結(jié)晶性CFRTP的成形加工方法，屬于復(fù)合材料加工成形領(lǐng)域。該成形加工方法包括：將CFRTP加熱至CFRTP呈完全熔化狀態(tài)后，將CFRTP放入冷卻介質(zhì)中，進(jìn)行淬火處理；將冷卻后的CFRTP加熱至CFRTP呈橡膠態(tài)后，開始對(duì)CFRTP進(jìn)行成形處理，并繼續(xù)對(duì)CFRTP加熱，在CFRTP完全熔化之前完成對(duì)CFRTP的成形處理；以及將成形處理后的CFRTP繼續(xù)加熱至完全熔化狀態(tài)后，自然冷卻。這種成形加工方法可實(shí)現(xiàn)CFRTP制備和成形的分離，利于標(biāo)準(zhǔn)化的實(shí)施；且該方法中成形溫度在樹脂完全熔化溫度以下，有效避免了樹脂流動(dòng)造成的纖維束流動(dòng)問題，提高了成形后CFRTP的力學(xué)性能。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及復(fù)合材料加工領(lǐng)域，具體而言，涉及一種結(jié)晶性CFRTP的成形加工方法。

背景技術(shù)

CFRTP，為連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑復(fù)合材料。熱塑性纖維增強(qiáng)層板，因?yàn)槠渚哂械妮p質(zhì)、高比模量、高比強(qiáng)度、耐腐蝕等優(yōu)良性能，已經(jīng)在航空航天、汽車工業(yè)、風(fēng)力發(fā)電和體育休閑器械等領(lǐng)域有非常廣泛的應(yīng)用。

CFRTP的傳統(tǒng)成形工藝，需要把CFRTP加熱到高分子聚合物的熔融結(jié)束溫度以上，在此溫度下CFRTP呈完全熔化狀態(tài)，從而具有較好的流動(dòng)性。在此情況下對(duì)CFRTP進(jìn)行成形加工，成形壓力會(huì)迫使增強(qiáng)纖維在樹脂流動(dòng)下改變排列方向，嚴(yán)重削弱了樹脂里纖維的增強(qiáng)作用，極大的影響成形加工后的CFRTP的力學(xué)性能。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于提供一種結(jié)晶性CFRTP的成形加工方法，以克服CFRTP在成形過程中，樹脂的纖維增強(qiáng)作用減弱的問題。

為了實(shí)現(xiàn)本發(fā)明的上述目的，特采用以下技術(shù)方案：

一種結(jié)晶性CFRTP的成形加工方法，其包括：

將CFRTP加熱至所述CFRTP呈完全熔化狀態(tài)后，將所述CFRTP放入冷卻介質(zhì)中，進(jìn)行淬火處理；

將冷卻后的所述CFRTP加熱至所述CFRTP呈橡膠態(tài)后，開始對(duì)所述CFRTP進(jìn)行成形處理，并同時(shí)繼續(xù)對(duì)所述CFRTP加熱，在所述CFRTP完全融化之前完成對(duì)所述CFRTP的成形處理；以及將成形處理后的所述CFRTP加熱至完全熔化狀態(tài)后，自然冷卻。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，在對(duì)冷卻后的所述CFRTP進(jìn)行加熱的過程中，加熱速率為10-20℃/min。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，在對(duì)冷卻后的所述CFRTP進(jìn)行加熱的過程中，當(dāng)溫度達(dá)到所述CFRTP的熔融開始溫度后，繼續(xù)以10-20℃/min的加熱速率對(duì)所述CFRTP進(jìn)行加熱，并同時(shí)開始對(duì)所述CFRTP進(jìn)行成形處理。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，對(duì)所述CFRTP進(jìn)行成形處理的時(shí)間為30-45s。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，對(duì)冷卻后的所述CFRTP進(jìn)行加熱處理的最終溫度為熔融結(jié)束溫度之上的15-25℃。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，在加熱所述CFRTP至熔融結(jié)束溫度之上的15-25℃后，保溫10-15min，再自然冷卻。

進(jìn)一步地，在本發(fā)明較佳的實(shí)施例中，在進(jìn)行淬火處理的過程中，對(duì)所述CFRTP進(jìn)行加熱的最終溫度為熔融結(jié)束溫度之上的15-25℃。

與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果為：

本發(fā)明提供的這種CFRTP的成形加工方法，通過先升溫再快速降溫的淬火處理，改變樹脂內(nèi)部的結(jié)晶度和球晶的大小，在快速降溫的情況下，高分子聚合物分子鏈得不到充分的結(jié)晶，使得樹脂中不完全結(jié)晶晶體增多，從而當(dāng)CFRTP再次加熱時(shí)會(huì)出現(xiàn)類似無定型聚合物橡膠態(tài)。同時(shí)，相比原始的CFRTP，淬火后的CFRTP的熔融開始溫度降低10-15℃，熔融結(jié)束溫度基本保持不變，即經(jīng)過淬火處理后的CFRTP的熔融區(qū)間增大10-15℃，從而為CFRTP在橡膠態(tài)的成形提供了變形時(shí)間。