连续碳纤维增强热塑性预浸料制备方面的新进展

连续碳纤维增强热塑性预浸料制备方面的新进展

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说到连续碳纤维增强热塑性预浸料制备方面的新进展我们无锡碳月工厂一直心怀梦想,争取在该领域有实质性的推动。经过几年的努力,我们在连续碳纤维增强热塑性预浸带的制备方面取得了一定的进展。

连续碳纤维增强热塑性预浸料制备方面的新进展

连续碳纤维增强热塑性预浸料制备方面的新进展

碳纤维复合材料在国内的发展和应用已取得令人瞩目的进步,但是大多数技术成果都集中在热固性碳纤维复合材料方面,性能优势更加突出的热塑性碳纤维复合材料在国内的应用一直停留在粉末或短切碳纤维增强阶段,在连续性碳纤维与热塑性树脂相结合方面发展非常迟滞,为此,我们无锡碳月工厂一直心怀梦想,争取在该领域有实质性的推动。经过几年的努力,我们在连续碳纤维增强热塑性预浸带的制备方面取得了一定的进展。 从理论上说,连续纤维增强热塑性预浸料的制备方法分为两大类:一是预浸渍法,即将流动的液态热塑性树脂基体逐渐浸渍到纤维的内部,具体可分为熔融浸渍法和溶液浸渍法;二是后浸渍法,即将热塑性树脂基体以粉末、纤维或薄膜形态与增强纤维材料合成在一起,包括薄膜层叠法、粉末浸渍法、纤维混杂法等。以连续性碳纤维作为热塑性树脂增强体制作预浸料时,从产品性能和实际操作等多方面考虑,更多的是采用预浸渍法来制备预浸料。下面就针对预浸渍法进行简略介绍。

溶液浸渍法:

选用合适的溶剂溶解树脂基体,制备成溶液,然后用这种溶液浸渍碳纤维束,通过烘干使溶剂挥发,最后压实制得预浸料。不过这种方法有一定的局限性,不是所有的热塑性基体都能溶于有机溶剂。

熔融浸渍法:

先将热塑性树脂基体熔融,然后让碳纤维从熔融的树脂基体中通过,在充分浸渍后成型固化。熔融浸渍法具体可分为以下几种:

1.拉挤熔融法:使碳纤维通过熔融基体后经过特定形状的口模拉挤成片材实现浸渍。因为楔形基体膜压力和挤出压力的共同作用,使熔体渗透到碳纤维束中,比较容易实现浸渍,但这种工艺对设备的要求非常高。

2.膜压法:将碳纤维单向带或碳纤维织物与基体薄膜交替层叠后加热加压,使碳纤维得到均匀浸渍,这种方法适用于任何能够成膜的热塑性基体,但热塑性基体普遍熔融粘度高,很难浸渍,所以这种方法制备出的复合材料性能都比较低。

3.砑光浸渍法:通过压辊的反向运动将熔体浸入碳纤维束中实现浸渍,这种方法效率高,但浸渍效果并不理想。

4.涂敷法:通过交叉口模挤出热塑性树脂熔体对碳纤维进行涂敷实现浸渍,因为浸渍压力较低,所以基体很难完全浸渍到纤维束中。

5.熔体注射法:由挤出机提供热塑性树脂熔体,然后将碳纤维从多个阴模上注射熔体的喷嘴上拉过实现浸渍,浸渍时务必要使碳纤维与喷嘴紧密接触,从喷嘴喷出的熔体也必须要有一定的压力才能实现充分浸渍。

每种工艺各有优缺点,我们无锡碳月工厂在对以上多种工艺进行实地考察研究和多次实验对比后,决定博采众长,在几种熔融浸渍工艺的基础上进行融合改进,最终形成了独具特色的连续碳纤维热塑性预浸带的制备方法。这种方法与溶液浸渍法相比,不仅可以节省材料、减少环境污染,而且能精确控制预浸料中基体的质量分数;与以上各种熔融浸渍法相比,这种兼容并长的新方法能够保证碳纤维在热塑性树脂基体中实现充分浸渍、均匀浸渍,从而有效保证了预浸料后期产品的整体性能。

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