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一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制作方法

文檔序號(hào):40649461發(fā)布日期:2025-01-10 18:55閱讀:4來(lái)源:國(guó)知局
一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的制作方法

本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)復(fù)合材料,具體為一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,屬于復(fù)合材料。


背景技術(shù):

1、纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是由增強(qiáng)纖維材料,如玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維等,與基體材料經(jīng)過(guò)纏繞,模壓或拉擠等成型工藝而形成的復(fù)合材料。根據(jù)增強(qiáng)材料的不同,常見(jiàn)的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料分為玻璃纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(gfrp),碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(cfrp)以及芳綸纖維增強(qiáng)復(fù)合材料(afrp)。

2、中國(guó)專利號(hào)cn110713611b提供一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層間改性方法及纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,該方法包括:s1.將二元納米復(fù)合增強(qiáng)相漿料與基體樹(shù)脂混合,得到第一混合料;二元納米復(fù)合增強(qiáng)相漿料含有氧化石墨烯、氧化炭黑和有機(jī)溶劑;相對(duì)于1重量份的氧化石墨烯,氧化炭黑的用量為0.1~0.5重量份;s2.除去第一混合料中的有機(jī)溶劑,并與固化劑混合,得到第二混合料;s3.將第二混合料涂覆在至少兩層纖維增強(qiáng)復(fù)合材料子層板的表面,然后將至少兩層纖維增強(qiáng)復(fù)合材料子層板疊層并進(jìn)行熱壓固化,得到層間改性的纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。該方法將氧化石墨烯和氧化炭黑進(jìn)行合理組合得到二元納米復(fù)合增強(qiáng)相,二者互相協(xié)同增效,可以使纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層間斷裂韌性得到有效改善。

3、然而,上述中案例雖然可以使纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的層間斷裂韌性得到有效改善,但是復(fù)合絲制法因?yàn)橛捎谌垠w的極高粘度導(dǎo)致生產(chǎn)時(shí)需要極高的壓力,溫度和較長(zhǎng)的浸漬時(shí)間,其工藝并無(wú)法更好的浸漬纖維,導(dǎo)致纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的質(zhì)量相對(duì)較差。

4、有鑒于此特提出本發(fā)明。


技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本發(fā)明的目的就在于為了解決上述問(wèn)題而提供一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料。

2、本發(fā)明通過(guò)以下技術(shù)方案來(lái)實(shí)現(xiàn)上述目的,一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,包括未經(jīng)加工處理的纖維絲原料和熱塑性高分子聚合物原料,所述纖維絲為碳纖維,玻璃纖維,凱夫拉纖維,uhmwpe纖維,玄武巖纖維,竹纖維,麻纖維,金屬纖維的一種或多種,所述熱塑性高分子聚合物包括但不限于:聚乳酸(pla),聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet/petg),聚乙烯(pe),聚丙烯(pp),丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs),聚碳酸酯(pc),聚酰胺(pa),聚苯硫醚(pps),聚醚醚酮(peek)一種或多種混合,所述纖維絲制備成連續(xù)不斷并纏繞儲(chǔ)存等纖維絲或束,所述纖維絲具有連續(xù)性,所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造時(shí)進(jìn)行連續(xù)纖維制作步驟、紗線預(yù)處理、展紗、基體熱塑樹(shù)脂導(dǎo)入、基體樹(shù)脂改性擠出、浸漬、冷卻、檢測(cè)和收卷步驟。

3、進(jìn)一步地,所述碳纖維,玻璃纖維,芳綸纖維,滌綸纖維,玄武巖纖維,金屬纖維,竹纖維,亞麻纖維一種或多種未經(jīng)表面處理的連續(xù)纖維束,纖維束是一根或者多跟纖維束也可以是單跟纖維絲。

4、進(jìn)一步地,所述纖維絲每束現(xiàn)為中包含不同數(shù)量的纖維,如1根、100根、1000根,纖維絲的直徑在5微米-0.2毫米。

5、進(jìn)一步地,所述浸漬流程將主體分為三步,初步浸潤(rùn),冷卻,外層再次包覆,這一流程可以使制品最終截面均勻穩(wěn)定。

6、進(jìn)一步地,所述纖維上的張力通過(guò)控制本環(huán)節(jié)從而進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整的范圍是纖維拉伸強(qiáng)度的0%到100%。

7、進(jìn)一步地,所述纖維預(yù)處理步驟分為兩步,第一步:確保被使用纖維的清潔;第二步:預(yù)處理,針對(duì)纖維種類,浸漬的熱塑性樹(shù)脂種類的不同,預(yù)處理可以分為兩個(gè)不同方案,化學(xué)預(yù)處理與物理預(yù)處理。

8、進(jìn)一步地,所物理預(yù)處理方式為在線等離子處理與高能量電流輻射,此種方式的優(yōu)勢(shì)為無(wú)污染,起效快,對(duì)纖維表面損傷程度低,使得纖維可以在預(yù)處理后快速投入下一生產(chǎn)步驟,所述化學(xué)預(yù)處理采用濕化學(xué)氧化法,利用化學(xué)溶劑對(duì)纖維表面進(jìn)行改性,此種方法操作簡(jiǎn)便,需要注意的是對(duì)化學(xué)溶劑的管控以及浸漬后的干燥會(huì)需要消耗更多的時(shí)間。

9、進(jìn)一步地,所述原材料-基體熱塑樹(shù)脂導(dǎo)入需要用樹(shù)脂,所述樹(shù)脂在導(dǎo)入料桶內(nèi)時(shí)可以按需要添加色母以及相容劑等,色母的添加比例為質(zhì)量比5%以下。

10、進(jìn)一步地,所述浸漬使用的熱塑性高分子聚合物,熔融溫度在150攝氏度到450攝氏度之間的熱塑性樹(shù)脂以及其混煉物,合金等。

11、進(jìn)一步地,所述浸漬的速度為1-30米每分鐘,浸漬模具的出口口徑是0.2mm-3mm,連續(xù)纖維在復(fù)合絲中的體積比可以是20%-50%之間,復(fù)合絲的截面為近似圓形,直徑為0.2mm-3mm。

12、本發(fā)明的技術(shù)效果和優(yōu)點(diǎn):(1)本發(fā)明采用的樹(shù)脂在導(dǎo)入料桶內(nèi)時(shí)可以按需要添加色母以及相容劑等,色母的添加比例為質(zhì)量比5%以下,部分高溫樹(shù)脂材料如peek、pi等不可以添加普通熱塑性材料的通用色母,相容劑等小料用以增加熱塑性樹(shù)脂與將要浸漬的纖維的結(jié)合性,提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的質(zhì)量,連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱塑性樹(shù)脂浸漬的用于熔融沉積工藝使用的線材;(2)本方案中采用的物理預(yù)處理方式為在線等離子處理與高能量電流輻射,此種方式的優(yōu)勢(shì)為無(wú)污染,起效快,對(duì)纖維表面損傷程度低,使得纖維可以在預(yù)處理后快速投入下一生產(chǎn)步驟;(3)本發(fā)明中其浸漬流程非常具有創(chuàng)意性的將主體分為三步,初步浸潤(rùn),冷卻,外層再次包覆。這一流程可以使制品最終截面均勻穩(wěn)定,有利于使用此產(chǎn)品的后工序的生產(chǎn)的穩(wěn)定性。



技術(shù)特征:

1.一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,包括未經(jīng)加工處理的纖維絲原料和熱塑性高分子聚合物原料,其特征在于:所述纖維絲為碳纖維,玻璃纖維,凱夫拉纖維,uhmwpe纖維,玄武巖纖維,竹纖維,麻纖維,金屬纖維的一種或多種,所述熱塑性高分子聚合物包括但不限于:聚乳酸(pla),聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(pet/petg),聚乙烯(pe),聚丙烯(pp),丙烯腈丁二烯苯乙烯(abs),聚碳酸酯(pc),聚酰胺(pa),聚苯硫醚(pps),聚醚醚酮(peek)一種或多種混合,所述纖維絲制備成連續(xù)不斷并纏繞儲(chǔ)存等纖維絲或束,所述纖維絲具有連續(xù)性,所述纖維增強(qiáng)復(fù)合材料制造時(shí)進(jìn)行連續(xù)纖維制作步驟、紗線預(yù)處理、展紗、基體熱塑樹(shù)脂導(dǎo)入、基體樹(shù)脂改性擠出、浸漬、冷卻、檢測(cè)和收卷步驟。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,其特征在于:所述碳纖維,玻璃纖維,芳綸纖維,滌綸纖維,玄武巖纖維,金屬纖維,竹纖維,亞麻纖維一種或多種未經(jīng)表面處理的連續(xù)纖維束,纖維束是一根或者多跟纖維束也可以是單跟纖維絲。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,其特征在于:所述纖維絲每束現(xiàn)為中包含不同數(shù)量的纖維,如1根、100根、1000根,纖維絲的直徑在5微米-0.2毫米。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,其特征在于:所述浸漬流程將主體分為三步,初步浸潤(rùn),冷卻,外層再次包覆,這一流程可以使制品最終截面均勻穩(wěn)定。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,其特征在于:所述纖維上的張力通過(guò)控制本環(huán)節(jié)從而進(jìn)行調(diào)整,調(diào)整的范圍是纖維拉伸強(qiáng)度的0%到100%。

6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,其特征在于:所述纖維預(yù)處理步驟分為兩步,第一步:確保被使用纖維的清潔;第二步:預(yù)處理,針對(duì)纖維種類,浸漬的熱塑性樹(shù)脂種類的不同,預(yù)處理可以分為兩個(gè)不同方案,化學(xué)預(yù)處理與物理預(yù)處理。

7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,其特征在于:所物理預(yù)處理方式為在線等離子處理與高能量電流輻射,此種方式的優(yōu)勢(shì)為無(wú)污染,起效快,對(duì)纖維表面損傷程度低,使得纖維可以在預(yù)處理后快速投入下一生產(chǎn)步驟,所述化學(xué)預(yù)處理采用濕化學(xué)氧化法,利用化學(xué)溶劑對(duì)纖維表面進(jìn)行改性,此種方法操作簡(jiǎn)便,需要注意的是對(duì)化學(xué)溶劑的管控以及浸漬后的干燥會(huì)需要消耗更多的時(shí)間。

8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,其特征在于:所述原材料-基體熱塑樹(shù)脂導(dǎo)入需要用樹(shù)脂,所述樹(shù)脂在導(dǎo)入料桶內(nèi)時(shí)可以按需要添加色母以及相容劑等,色母的添加比例為質(zhì)量比5%以下。

9.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,其特征在于:所述浸漬使用的熱塑性高分子聚合物,熔融溫度在150攝氏度到450攝氏度之間的熱塑性樹(shù)脂以及其混煉物,合金等。

10.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,其特征在于:所述浸漬的速度為1-30米每分鐘,浸漬模具的出口口徑是0.2mm-3mm,連續(xù)纖維在復(fù)合絲中的體積比可以是20%-50%之間,復(fù)合絲的截面為近似圓形,直徑為0.2mm-3mm。


技術(shù)總結(jié)
本發(fā)明涉及一種增強(qiáng)復(fù)合材料,具體的說(shuō)是一種纖維增強(qiáng)復(fù)合材料,包括未經(jīng)加工處理的纖維絲原料和熱塑性高分子聚合物原料,纖維絲為碳纖維,玻璃纖維,凱夫拉纖維,UHMWPE纖維,玄武巖纖維,竹纖維,麻纖維,金屬纖維的一種或多種,熱塑性高分子聚合物包括但不限于:聚乳酸(PLA),聚對(duì)苯二甲酸乙二醇酯(PET/PETG),聚乙烯(PE),聚丙烯(PP),丙烯腈丁二烯苯乙烯(ABS),聚碳酸酯(PC),聚酰胺(PA),聚苯硫醚(PPS),聚醚醚酮(PEEK)一種或多種混合。本發(fā)明相容劑等小料用以增加熱塑性樹(shù)脂與將要浸漬的纖維的結(jié)合性,提高纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的質(zhì)量,連續(xù)纖維增強(qiáng)的熱塑性樹(shù)脂浸漬的用于熔融沉積工藝使用的線材。

技術(shù)研發(fā)人員:田然,周姍姍,徐洪亮,趙銳
受保護(hù)的技術(shù)使用者:青島海鐵復(fù)合材料有限公司
技術(shù)研發(fā)日:
技術(shù)公布日:2025/1/9
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