[发明专利]一种低孔隙率的连续纤维增强热塑性树脂预浸带的熔融浸渍制备方法

说明书

本发明涉及预浸带制备领域，公开了一种低孔隙率的连续纤维增强热塑性树脂预浸带的熔融浸渍制备方法，包括：(1)连续纤维预处理：在连续纤维表面喷洒预处理液，将连续纤维在50‑60℃、65‑75％相对湿度的环境下闷制处理24‑48h；(2)浸渍处理：对预处理后的连续纤维进行清洗、干燥，再经过导丝后，在减压条件下，在热塑性树脂熔融液中进行浸渍处理；(3)热压成型：对步骤(2)得到的中间产品依次进行干燥、热压处理；(4)收卷：经过切割、收卷后制得成品。本发明方法对熔融浸渍工艺进行了改良，使得热塑性树脂对纤维的浸润性好，两者之间结合度好，且热塑性树脂固化后基体中的孔隙率低，制得的预浸带孔隙率低。

技术领域

本发明涉及预浸带制备领域，尤其涉及一种低孔隙率的连续纤维增强热塑性树脂预浸带的熔融浸渍制备方法。

背景技术

连续纤维增强热塑性树脂复合材料因为纤维在基体内连续分布，表现出很高的机械性能。同时又因为其成型速度快，可以循环使用等优点，成为目前关注的焦点。一般常用的热塑性树脂有聚丙烯，聚乙烯、PET、尼龙等几种；常用的增强纤维有玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等几种。

目前预浸带的制备方法有熔融浸渍法、溶液浸渍法、粉末浸渍法和淋膜法等几种。如申请号为201110419234.6的中国专利公开了一种连续碳纤维增强热塑性预浸带的制备方法，其包含以下步骤：将连续碳纤维安放在纱架单元的纱架轴上，经过纱架前段的小导丝排，使碳纤维引出，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；在展丝单元，烘箱加热，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，在浸渍槽中加热，使热塑性树脂熔融，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；再经切割、收卷，制成连续碳纤维增强热塑性树脂预浸带。该发明具有树脂浸渍碳纤维充分，碳纤维含量高等特点。

虽然上述预浸带具有其一定优势，但是其也存在不足之处：一方面，熔融浸渍工艺在纤维浸渍过程中，热塑性树脂熔融液中含有空气，其固化后在基体上会形成较多孔隙；另一方面，由于热塑性树脂具有很高的粘性，对纤维的浸润性较差，导致纤维与热塑性树脂无法充分结合。综上两方面的因素，导致制得的预浸带成品的孔隙率较高，影响产品的机械强度等性能。

发明内容

为了解决上述技术问题，本发明提供了一种低孔隙率的连续纤维增强热塑性树脂预浸带的熔融浸渍制备方法。本发明方法对熔融浸渍工艺进行了改良，使得热塑性树脂对纤维的浸润性好，两者之间结合度好，且热塑性树脂固化后基体中的孔隙率低，制得的预浸带孔隙率低。

本发明的具体技术方案为：一种低孔隙率的连续纤维增强热塑性树脂预浸带的熔融浸渍制备方法，包括以下步骤：

(1)连续纤维预处理：在连续纤维表面喷洒预处理液，将连续纤维在50-60℃、65-75％相对湿度的环境下闷制处理24-48h。

(2)浸渍处理：对预处理后的连续纤维进行清洗、干燥，再经过导丝后，在减压条件下，在热塑性树脂熔融液中进行浸渍处理。

(3)热压成型：对步骤(2)得到的中间产品依次进行干燥、热压处理。

(4)收卷：经过切割、收卷后制得成品。

步骤(1)中，本发明预先对连续纤维进行预处理，喷洒预处理液后，在特定温度和湿度环境下对纤维闷制处理，闷制后纤维的膨松度提高，使得在后续浸渍工艺中热塑性树脂熔融液对纤维的浸润性大幅提高，热塑性树脂能够充分渗透进入纤维内部并与之结合。与现有技术中对纤维进行开纤的方法相比，开纤过程会损伤纤维，使得纤维表面变得毛糙，而本发明预处理方法不会对纤维造成负面影响。