[发明专利]一种热塑性碳纤维预浸料及其制备方法

说明书

技术领域

本发明属于材料科学中的高分子复合材料领域，涉及一种热塑性碳纤维预浸料及其制备方法。本发明特别涉及包括由多根碳纤维单纱构成的碳纤维束和含浸于所述碳纤维束的热塑性基体树脂的碳纤维预浸料及其制备方法，所涉及的方法简便，得到的碳纤维预浸料及其后续制品性能优异，且回收利用率高。通过本发明的碳纤维预浸料，可提供外观及品质优良的碳纤维增强复合材料。

背景技术

碳纤维（CF）作为新一代增强材料，具有良好的力学性能，耐高温、耐腐蚀性能优良，耐有机溶剂、酸、碱性好。

    在实际应用中，碳纤维常常用作增强纤维，碳纤维增强复合材料具有高强度、高刚性与轻量化的特性，用途广泛。碳纤维复合材料因其优异的性能，广泛应用于航空航天、船舶重工以及深海油田等领域。近年来，随着全球经济的快速发展，人们更加倾向于对高端产品的追求。

    目前碳纤维的实际应用过程中，70%以上是通过碳纤维预浸料的方式实现的。预浸料是一种纤维与树脂通过相应的层叠方式和工艺制备的未达到固化状态前的产品，是碳纤维制品经常使用的半成品。碳纤维预浸料因其性能优异，广泛应用于航空航天、船舶重工以及深海油田等领域。近年来，随着全球经济的快速发展，人们更加倾向于对高端产品的追求，其中碳纤维预浸料深受很多高档汽车制造厂商的青睐，如奔驰、宝马、奥迪等几乎都开始试应用或己经采用了各种碳纤维预浸料复合材料。碳纤维预浸料作为汽车材料，最大的优点是质量轻、强度大，质量仅相当于钢材的20%-30%， 硬度却是钢材的10倍以上，所以采用碳纤维材料可以使汽车的轻量化取得突破性进展，并带来节省能源的效益。为此，开发出一种性能优异、回收利用率高且环保的碳纤维预浸料显得尤为迫切，具有重大应用价值与深远意义。

发明内容

本发明的目的是为解决热固性碳纤维预浸料回收利用率低的问题，而提供一种提高预浸料或后续制品的回收利用率，起到环保功效的预浸料及其制备方法。

实现本发明目的的技术解决方案为：采用热熔法，利用由多跟碳纤维单纱构成的炭纤维束和含浸于所述碳纤维束的热塑性基体树脂制备成碳纤维预浸料，其中每1m²所述碳纤维预浸料包含的碳纤维质量（FAW）为100～200g。所述碳纤维束为平行连续的碳纤维束，每股碳纤维束包含的碳纤维单纱数量为3-5根；所述热塑性基体树脂为聚丙烯（PP）树脂，包括PP（F401）、PP（T30S）、PP（BX3800）中的一种或几种。

根据本发明所获得的热塑性碳纤维预浸料具有优异的力学性能，而且提高了预浸料或后续制品的回收利用率，起到了环保的功效。

具体实施方式

    下面通过具体实施例，对本发明上述内容进行举例说明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

实施例一

基体树脂种类                                   PP（F401）

每股碳纤维束包含的碳纤维单纱根数                   3

FAW（g/m²）                                      150

实施例二

基体树脂种类                                   PP（F401）

每股碳纤维束包含的碳纤维单纱根数                   4

FAW（g/m²）                                      150

实施例三

基体树脂种类                                   PP（F401）

每股碳纤维束包含的碳纤维单纱根数                   5

FAW（g/m²）                                      150

实施例四

基体树脂种类                                   PP（T30S）

每股碳纤维束包含的碳纤维单纱根数                   3

FAW（g/m²）                                      150

实施例五

基体树脂种类                                   PP（T30S）