[发明专利]一种基于等离子与熔融沉积技术的碳纳米管/连续纤维增强复合材料制备方法

权利要求书

1.一种基于等离子与熔融沉积技术的碳纳米管/连续纤维增强复合材料制备方法，其特征步骤如下：

步骤一：连续纤维首先经过连续纤维预处理装置，其中连续纤维处理装置中含有熔融状态的树脂材料，连续纤维经过预处理后成为外边包裹树脂材料的预浸润纤维丝束。

步骤二：预浸润丝束经过张紧轮装置进行张紧，张紧轮装置上配有热电偶进行加热，同时配以温度传感器进行温度的检测，保证张紧轮装置温度在树脂材料的玻璃化转变温度之上。

步骤三：预浸润丝束经过张紧加热后紧接着进入等离子碳纳米管喷涂装置，该装置主要有碳纳米管分散装置和碳纳米管回收箱组成，碳纳米管分散装置主要通过等离子放电将碳纳米管分散喷涂在预浸润纤维丝束上，同时碳纳米管回收箱能够将多余的碳纳米管进行吸附回收。

步骤四：预浸润丝束经过碳纳米均匀喷涂后，通过纤维连接头进入加热块。加热块共有两个进料口，其中一个进料口用于预浸润纤维丝束进入，另一个进料口用于树脂材料的进入。加热块表面嵌有热电偶进行加热，同时表面的温度传感器进行检查，加热至设定树脂材料熔融温度，上传信号至外接控制器，控制步进电机进行预浸润纤维束与树脂材料的输送。

步骤五：预浸润纤维束与树脂材料通过加热块中的内置管路进行熔融汇聚挤出，按照预定路径进行逐层打印，固化在成型平面上。待打印最后一层时，控制器控制等离子碳纳米管喷涂装置停止放喷涂，零件打印完成。

2.根据权利要求1所描述的一种基于等离子与熔融沉积技术的碳纳米管/连续纤维增强复合材料制备方法，其特征在于：

(1)、纤维束在经过预浸润、张紧浸润、碳纳米管均匀喷涂以及与树脂基体材料最后浸润挤出，实现了纤维预浸润、纤维改性以及试件成型同时进行。

(2)、等离子碳纳米管喷涂装置与打印装置同时组装在安装支架上，经过碳纳米管分散装置放电分散使得碳纳米管均匀的喷涂至正在固化成型的预浸润丝束上，使得预浸润纤维间均匀粘着碳纳米管，同时配以碳纳米管回收箱，将多余碳管进行吸附回收。

(3)、将碳纳米管与预浸润纤维结合，可以增大接触面积，提升两者接触面上的范德华力。增大层间的粗糙度，提升打印层间的啮合摩擦力。

(4)、连续纤维在经过碳纳米管喷涂以及浸润成型之前，通过连续纤维预处理装置进行预浸润处理，使得连续纤维丝束的浸润效果提高，同时保证了碳纳米管的均匀喷涂。

(5)、张紧轮装置通过张紧力进一步提高预浸润丝束的浸润效果，配以加热功能，使得预浸润丝束的温度在进入碳纳米管喷涂之前保持在树脂玻璃化转变温度之上。

(6)、该成型方法可应用的材料广泛，可用于多种热塑性树脂材料的层间粘结效果改善。