[发明专利]一种连续性热塑树脂基体纤维预浸料的制备生产线及制备方法

说明书

本发明涉及一种连续性热塑树脂基体纤维预浸料的制备生产线，按照纤维纱的走向，所述制备生产线由碳纤维丝束扩展设备、碳纤维丝束纱筒架、导向辊、第一牵引装置、热浸装置、压延机构、喷涂机构、辊压机构、导出辊、冷却箱、第二牵引装置、预浸料厚度检测机构、收卷辊依次衔接构成；热浸装置包括热浸槽，热浸槽内部设有若干整理辊；压延机构包括一对第一热轧辊；辊压机构包括一对第二热轧辊；一对所述第二热轧辊之间的距离大于一对所述第一热轧辊之间的距离，且一对所述第二热轧辊的表面温度低于一对所述第一热轧辊表面的温度。本发明能够克服预浸料中树脂分布不均、树脂含量不好控制且含量低、强度低、制得的预浸料宽幅较小等问题。

技术领域

本发明属于复合材料预浸料技术领域，尤其涉及一种连续性热塑树脂基体纤维预浸料的制备生产线及制备方法。

背景技术

热塑性树脂基复合材料是以热塑性树脂为基体，以纤维及其织物为增强材料，通过适当的方法复合成的一种新材料。与热固性树脂基复合材料相比，热塑性树脂基复合材料具有优异的抗冲击韧性、耐疲劳损伤性能、成型周期短、生产效率高、可长期贮存、可进行修补和回收再利用等一系列优点。因而在航空航天、医疗、电子、机械等领域得到了越来越广泛的发展和应用。特别是随着刚性、耐热性及耐介质性好的新型芳香族热塑性树脂基体复合材料的出现，使得热塑性复合材料克服了以往弹性模量低、抗溶剂性差、纤维与树脂结合强度低等缺点，可用于性能要求较高的结构材料。

目前，连续纤维增强热塑性树脂的预浸料的生产工艺主要有以下几种:溶液浸渍法、熔融浸渍法、粉末工艺法等。这些工艺方法都一些局限性，例如溶液浸渍法，需要选择一种合适的溶剂，或者是几种溶剂配成的混合溶剂，将热塑性树脂完全溶解，制得低粘度的溶液，并以此浸渍纤维，然后将溶剂挥发制得预浸料，该工艺不仅浪费材料，造成环境污染，而且只能通过喂纱架的形式输送单向平行的纤维丝束，仅能制备单向热塑性预浸料。熔融浸渍法虽然可省去喂纱架部件，但该工艺要求和纤维复合的热塑性树脂先制备成胶膜，将树脂压入具有一定张力的纤维中形成预浸料，但其多适于树脂粘度相对较低或预浸料相对较薄时浸胶，当树脂粘度较高或浸渍的纤维较厚时，树脂压入纤维就很困难,现在使用得比较多的单面浸胶法就存在以上问题，并且，这样就要增设制膜的胶膜机，并且需要热塑性树脂满足在成膜温度下形成稳定胶膜的限制，从而约束了热塑性树脂种类的选择。粉末工艺法是将粉状树脂以各种不同方式施加到纤维上，这种工艺生产速度快，效率高，工艺控制方便，目前粉末工艺法主要的形式有悬浮液浸渍法、流态化床浸渍工艺、静电流态化床工艺、热塑性纤维预浸束工艺，要么需要引入溶剂(悬浮液浸渍法)，要么需要增设设备(流态化床浸渍工艺需要流态化床、静电流态化床工艺需要静电流化室)，这样就会造成设备结构复杂，价格昂贵；如专利号为CN105583961A的“一种撒粉工艺制备碳纤维增强热塑性预浸料的方法”，该方法通过撒粉装置将热塑性树脂粉末均匀撒在单向碳布上，然后通过烘箱加热熔融，冷却压平后收卷成型，能够连续生产碳纤维增强热塑性预浸料，具有工艺流程短等特点，但是仅仅对单向碳布的单面撒树脂粉末进行加工制备碳纤维增强热塑性预浸料，导致碳纤维增强热塑性预浸料中上下两面的树脂分布不均，产品强度低；专利号为CN201410557345.7的“一种采用双面撒粉工艺制备热塑性预浸料的方法”，该方法先通过第一撒粉装置将热塑性树脂粉末均匀撒在单向织物的第一面，通过第一烘箱加热熔融，出烘箱后冷却压平，然后织物通过导辊翻面，通过第二撒粉装置在织物的第二面撒粉，同样通过第二烘箱加热熔融，再经压辊冷却压平后收卷成型，能够连续生产热塑性预浸料，能够在织物的两面都均匀撒上热塑性树脂，但是在第二次撒粉时需要将单向织物通过导辊翻面，翻面效果直接影响二次撒粉，增加了加工设备和操作难度。

因此，基于这些问题，提供一种能够克服预浸料中树脂分布不均、树脂含量不好控制且含量低、强度低、制得的预浸料宽幅较小等问题的连续性热塑树脂基体纤维预浸料的制备生产线及制备方法，具有重要的现实意义。

发明内容

本发明的目的在于克服现有技术的不足，提供一种能够克服预浸料中树脂分布不均、树脂含量不好控制且含量低、强度低、制得的预浸料宽幅较小等问题的连续性热塑树脂基体纤维预浸料的制备生产线及制备方法。