[发明专利]一种高导热碳纤维预浸料及其制备方法

说明书

本发明公开了一种高导热碳纤维预浸料及其制备方法，包括纳米纤维膜、高导热碳纤维束A和高导热碳纤维束B，高导热碳纤维束A与高导热碳纤维束B交替间隔布置；纳米纤维膜依次交替穿插于高导热碳纤维束A与高导热碳纤维束B之间；高导热碳纤维束A与高导热碳纤维束B远离纳米纤维膜的一侧均含浸有热熔树脂。本发明通过纤维纱束错位排列两次热压浸胶制备负载纳米纤维膜的碳纤维预浸料，一方面，减少了引纱过程中的断丝率，提高了预浸料的性能、制备效率和由该高导热碳纤维预浸料制备的高导热复合材料的面内性能；另一方面，通过引入纳米纤维膜且在预浸料内贯穿厚度方向排布提高了由该高导热碳纤维预浸料制备的高导热复合材料的层间剪切性能。

技术领域

本发明涉及一种特殊碳纤维预浸料的制备方法，具体涉及一种高导热碳纤维预浸料及其制备方法。

背景技术

目前，制备高导热碳纤维预浸料的方法主要采用热熔法，即首先制备树脂膜，再通过排纱、浸胶、热压、冷却、覆膜、收卷等工艺过程制备预浸料，该方法已在PAN基高强碳纤维预浸料的制备中占据主要地位。然而，高导热碳纤维预浸料制备过程不同于普通碳纤维，其一，由于高导热碳纤维的固有高模量特性，纤维在排纱过程中的工艺性较差，断丝率高，制备效率低下，无法获得较好性能的预浸料，直接影响了复合材料的各项力学、热学性能。其二，高导热碳纤维石墨化程度高，通过表面处理改善纤维表面物理化学状态较为困难，致使纤维表面惰性强，与树脂的结合较差，得到的复合材料层间性能薄弱，无法较好地满足使用需求。

发明内容

为了解决上述问题，本发明采取了如下技术方案：

一种高导热碳纤维预浸料，包括纳米纤维膜、高导热碳纤维束A和高导热碳纤维束B，所述高导热碳纤维束A与所述高导热碳纤维束B交替间隔布置；所述纳米纤维膜依次交替穿插于所述高导热碳纤维束A与所述高导热碳纤维束B之间；所述高导热碳纤维束A与所述高导热碳纤维束B远离所述纳米纤维膜的一侧均含浸有热熔树脂。

一种高导热碳纤维预浸料的制备方法，包括以下步骤：

S10、制备高导热碳纤维预浸料A：将高导热碳纤维束A间隙布置，树脂膜和纳米纤维膜铺设于所述高导热碳纤维束A两侧，采用热熔预浸机含浸线以所述树脂膜、所述纳米纤维膜含浸制备得到高导热碳纤维预浸料A；

S20、制备高导热碳纤维预浸料B：将高导热碳纤维束B对应所述高导热碳纤维束A之间的间隙布置，树脂膜铺设于所述高导热碳纤维束B的一侧，采用热熔预浸机含浸线以所述树脂膜含浸制备得到高导热碳纤维预浸料B；

S30、将所述高导热碳纤维预浸料A、所述高导热碳纤维预浸料B别置于预浸料放卷装置上，对应预浸料卷安放方向与收卷时的方向一致；其中，所述高导热碳纤维预浸料B对应所述高导热碳纤维预浸料A的预留间隙设置，通过热压、冷却、覆膜、收卷工序制得高导热碳纤维预浸料。

进一步地，所述高导热碳纤维预浸料的幅宽为100～1000mm，纤维面密度为50～250gsm，含胶量为20～40％。

进一步地，构成所述高导热碳纤维预浸料A的所述高导热碳纤维束A之间的间隙均布设置；构成所述高导热碳纤维预浸料B的所述高导热碳纤维束B对应所述高导热碳纤维束A之间的间隙均布设置。

进一步地，所述高导热碳纤维预浸料A与所述高导热碳纤维预浸料B可互相替换，任意一种上负载所述纳米纤维膜。

进一步地，组成所述高导热碳纤维束A的高导热碳纤维包括中间相沥青基碳纤维，纤维束规格为1K-3K、线密度为200～800g/km，轴向导热系数400W/m·K-1000W/m·K。

进一步地，所述纳米纤维膜为尼龙纳米纤维膜、聚醚酰亚胺纳米纤维膜、聚砜纳米纤维膜、聚醚砜纳米纤维膜或聚醚酮纳米纤维膜中的一种。

进一步地，所述纳米纤维膜的面密度为1～10gsm，厚度为5～30μm。

有益效果：