[發明專利]一種連續碳纖維增強PEEK預浸料生產工藝及設備

在審

• 申請號: 202110698694.0
• 申請日: 2021-06-23
• 公開（公告）號: CN113334626A
• 公開（公告）日: 2021-09-03
• 發明（設計）人: 李易紅;范云星;余軍建;鞠川蘇
• 申請（專利權）人: 四川興宇航科技有限公司
• 主分類號: B29B15/12
• 分類號: B29B15/12;B29B15/14;B29C70/50;B29B13/02
• 代理公司: 成都華風專利事務所(普通合伙) 51223
• 代理人: 李曉

本發明公開了一種連續碳纖維增強PEEK預浸料生產工藝及設備，涉及連續碳纖維增強PEEK預浸料生產技術領域，主要用于解決目前國內的生產設備及生產工藝不成熟，不具備工業化生產條件的問題。包括以下步驟：一、穿紗及展紗；二、除上漿劑；三、雙面涂膠；四、浸膠；五、冷卻；六、在線檢測；七、收卷。其結構包括：包括紗架、導向輥組、篦子、展紗輥組、高溫烘箱、第一涂膠輥筒、第二涂膠輥筒、成型浸漬模具、冷卻平臺、在線測重儀、牽引輥組以及收卷裝置。本發明提供的一種連續碳纖維增強PEEK預浸料生產工藝及設備，利用該工藝及設備，能完成連續碳纖維增強PEEK預浸料的工業化生產。

技術領域

本發明涉及連續碳纖維增強PEEK預浸料生產技術領域，尤其涉及一種連續碳纖維增強PEEK預浸料生產工藝及設備。

背景技術

連續碳纖維增強PEEK預浸料，因其較熱固性預浸料具有韌性好、可回收重復利用、成型時間短、預浸料無需冷藏等優點，越來越受重視，近些年已成為各國材料研究單位的研究熱點，而且逐步在普通民品、汽車、軌道交通、艦船以及航空航天等領域得到推廣應用。

但是，盡管連續碳纖維增強PEEK預浸料相比于熱固性預浸料有很多優點，但連續碳纖維增強PEEK預浸料也有一些缺點——因為樹脂粘度太大，樹脂不易浸潤纖維，導致連續碳纖維增強PEEK預浸料的生產很難。這也是目前全世界只有少數幾個國家及單位能批量工業化生產的原因。目前，國內外制備連續碳纖維增強PEEK預浸料的工藝方法主要有3種：

1、薄膜法：首先把熱塑性樹脂制成薄膜，然后再通過雙鋼帶壓機熱壓，將薄膜與碳纖維制成預浸料。采用這種方法制成的預浸料的外觀質量及理化性能均很穩定。但是，高性能熱塑性樹脂制成質量穩定的薄膜很難，而且價格昂貴。并且，這一技術目前全世界只有少數幾個國家的幾家單位掌握，其生產設備和薄膜都不對中國銷售。

2、“泥漿”法：先把樹脂粉末配制成懸浮液——“泥漿”，然后碳纖維經過“泥漿”把樹脂粉末吸附在纖維表面，接著，再通過高溫揮發掉“泥漿”中的助劑，最后在樹脂熔融狀態下通過輥壓或其它方式使樹脂與纖維結合形成預浸料。這種方法的最大優點是解決了高粘度熱塑性樹脂很難浸潤碳纖維的問題。但是，它的缺點也很明顯——PEEK需要加工成很細的粉末才能使用，且PEEK加工成粉末非常難，通常需要在零下200多度進行研磨，這會導致原材料成本大大增加。此外，配制“泥漿”溶液需要添加各種助劑，而后續的工藝流程很難將這些助劑完全排除掉，影響后續復合材料性能。還有就是“泥漿”濃度不易控制，會導致最終預浸料的樹脂含量不均勻，因此不易大批量連續穩定生產。

3、撒粉法：將纖維展紗后，把樹脂粉末均勻的撒在纖維上，然后加熱熔融，再通過輥壓或其它方式使樹脂與纖維結合形成預浸料。但是，這種方法不僅對撒粉設備的要求很高，而且對樹脂粉末的粒徑均勻性要求也很高。這就會導致原材料成本大大增加。同時，因為該方法只能單面撒粉，因此不適合于制備較厚的預浸料。

總的來說，目前國內的連續碳纖維增強PEEK預浸料生產還處在起步階段，這是由于生產設備及生產工藝的不成熟，不具備工業化生產條件的緣故。這就導致國內目前基本只能提供一些實驗室級別的樣品，國內這方面的需求基本依賴于進口。

發明內容

本發明的目的是提供一種連續碳纖維增強PEEK預浸料生產工藝，利用該工藝，能完成連續碳纖維增強PEEK預浸料的工業化生產。

本發明要解決的另一技術問題是提供一種能實現上述方法的設備。

本發明解決前一技術問題的技術方案是：一種連續碳纖維增強PEEK預浸料生產工藝，包括以下步驟：

一、穿紗及展紗：將碳纖維從紗架引出，依次經過導向輥組、篦子以及展紗輥組，使碳纖維展開到需要的寬度并分布均勻；

二、除上漿劑：將展紗后的碳纖維送入帶有張力輥組的高溫烘箱；