[发明专利]一种连续碳纤维增强热塑性预浸带的制备方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种碳纤维增强热塑性树脂预浸带的制备方法。

背景技术

连续纤维增强热塑性复合材料由于连续纤维在基体内有序排列，因此表现出很高的机械性能，也是近年来国内外研究的重点之一。碳纤维具有高强度、高模量，由连续碳纤维增强的复合材料具有了更高的强度和模量，其产品可以应用到很多高端领域，如军工、航天等领域。但是目前碳纤维复合材料大多是热固性基体，由于热塑性树脂有韧性好，可重复利用等优点也成了研究热点。目前开发出的碳纤维增强热塑性复合材料，热塑性树脂大多是聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚芳醚砜酮(PPESK)等高熔点的工程塑料。例如中国专利一类连续纤维增强聚芳醚砜酮先进复合材料的制备(申请号：200410050246.6)中，采用溶剂法将聚芳醚砜酮(PPESK)溶解再浸渍碳纤维，再经缠绕拉起成型，制成连续纤维增强聚芳醚砜酮复合材料，但此工艺只适合可以溶解的热塑性树脂。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷而提供了一种热塑性树脂预浸带的制备方法。本发明采用了熔融浸渍槽方法，将经过高温除胶、展开均匀的碳纤维充分浸渍，再经过定型辊挤压，制备出连续碳纤维增强热塑性树脂预浸带。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

本发明采用熔融浸渍槽法制备连续碳纤维增强热塑性树脂预浸带，具有树脂浸渍碳纤维充分，碳纤维含量高等特点，设备通用性广等特点。本发明通过位置交错的展丝辊来展开碳纤维，展开均匀的碳纤维通过浸渍槽，经过浸渍槽中大辊的充分挤压浸渍，定型得到浸渍充分的碳纤维预浸带

一种连续碳纤维增强热塑性预浸带的制备方法，其特征在于：包含以下步骤：

(1)首先，将碳纤维加热；

(2)将步骤(1)中加热的碳纤维充分浸渍到熔融的热塑性树脂中，

(3)将浸渍后的碳纤维定型；

(4)切割、收卷得连续碳纤维增强热塑性树脂预浸带。

所述的连续碳纤维增强热塑性预浸带的制备方法，具体包含以下步骤：

(1)将连续碳纤维安放在纱架单元的纱架轴上，经过纱架单元前段的小导丝排，引出碳纤维，再经过牵引单元的大导丝排使碳纤维分布均匀，经过张力调节辊调节使碳纤维受力均匀，经牵引辊牵引，进入展丝单元；

(2)在展丝单元，碳纤维经过展丝辊和烘箱加热，使碳纤维充分展开，进入复合定型单元，在浸渍槽加热，使热塑性树脂熔融，保持碳纤维走速为2-10m/min，碳纤维经过浸渍辊使树脂充分浸渍碳纤维，再经过树脂调节辊调节树脂含量，由定型辊定型，确定预浸带的厚度；

(3)再经过收卷单元的切刀切割成的预浸带，最终由收卷机收卷，制备成连续碳纤维增强热塑性树脂预浸带。

所述的步骤(2)中的热塑性树脂选自聚烯烃、聚酯、聚酰胺、通用树脂或高性能工程塑料中的一种或一种以上。

所述的聚烯烃选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯；所述的聚酯选自PET(聚对苯二甲酸乙二醇酯)、PTT(聚对苯二甲酸丙二醇酯)或PBT(聚对苯二甲酸丁二醇酯)等，所述的聚酰胺选自尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212或尼龙612等；所述的通用树脂选自聚氯乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)或耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)等；所述的高性能工程塑料选自聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、改性聚苯醚(MPPO)或聚醚酰亚胺(PEI)等中的一种或一种以上。

所述的预浸带厚度为0.1～0.3mm，宽度为1～400mm。

所述的步骤(2)中浸渍槽的加热温度为到200～350℃。

所述的步骤(2)中烘箱的加热温度为200～250℃。

包括纱架单元、牵引单元、展丝单元、复合定型单元和收卷单元。

所述的纱架单元包含碳纤维、纱架轴和小导丝排。所述的碳纤维放置在纱架轴的上面，纱架轴位于纱架单元的一侧，起承载碳纤维作用，纱架单元的前端为小导丝排，使碳纤维按顺序引出。碳纤维放置在纱架轴的上面，碳纤维从纱架轴上引出，再经过小导丝排，最终碳纤维以一定的速度从纱架单元引出。