連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸料及其制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001] 本發(fā)明屬于樹脂基復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù) 浸料及其制備方法。
【背景技術(shù)】
[0002] 樹脂基復(fù)合材料相比金屬和無機(jī)材料等傳統(tǒng)材料具有更高的比強(qiáng)度和比模量而 得到廣泛應(yīng)用。樹脂基復(fù)合材料分為熱固性和熱塑性復(fù)合材料，相比于熱固性復(fù)合材料，熱 塑性復(fù)合材料具有成型周期短、環(huán)境友好、可回收利用等優(yōu)點(diǎn)。
[0003] 常見熱塑性預(yù)浸料的制備方法是將預(yù)熱的纖維束通過熔體池，熔體池中充滿了高 溫高壓的樹脂熔體。對纖維束進(jìn)行樹脂的涂布，然后將涂有樹脂的纖維束通過定向輥和熱 壓輥等設(shè)備，在高溫(樹脂熔點(diǎn)之上）、高壓（10_20MPa)下完成樹脂的浸漬過程，浸漬好的纖 維束可以直接作為預(yù)浸料或者經(jīng)過二次加工夠制備成寬幅更大的預(yù)浸帶。這種預(yù)浸料的制 備方法有以下缺點(diǎn)： 1) 由于單向纖維布的固定點(diǎn)較少，纖維束承受的徑向力和橫向張力較大，容易造成纖 維損傷； 2) 在高壓條件下，樹脂的橫向流動(dòng)容易造成纖維變形，影響預(yù)浸料的質(zhì)量； 3) 由于熔融狀態(tài)的樹脂長期暴露在空氣環(huán)境中，容易造成樹脂的熱氧老化； 4) 在熱壓輥壓制時(shí)，由于力的作用方式為周期性壓應(yīng)力，有效作用時(shí)間短，所以需要更 大的壓力，才能保證浸漬效果，通常壓力需要達(dá)到10-20MPa; 5) 在纖維束通過熔體池的過程中，熔體壓力和纖維狀態(tài)的波動(dòng)都會(huì)導(dǎo)致單束纖維浸漬 的樹脂含量不同，最終導(dǎo)致預(yù)浸料的膠含量產(chǎn)生較大的波動(dòng)。
[0004] 將單向纖維布預(yù)熱后通過帶有涂布機(jī)的熱壓輥，此熱壓輥的一側(cè)或者兩層帶有涂 布機(jī)。這種方法有效的避免了熔體池內(nèi)死角存在物料堆積、分解等現(xiàn)象;而且使用單向纖維 布，可以直接制備寬幅度的預(yù)浸帶。同樣，由于通過熱壓輥完成樹脂向纖維束內(nèi)的浸漬，需 要連續(xù)通過多個(gè)熱壓輥，且需要保持熱壓過程中樹脂處于高溫態(tài)，容易造成樹脂熱分解，影 響最終制品的性能。再次，由于該方法使用的纖維布是單向纖維布，最終制備的預(yù)浸料各向 異性，需要在板材或異性材的制備過程中對預(yù)浸料二次排布，增加勞動(dòng)強(qiáng)度。
[0005] 通過靜電或者高壓噴涂等方法使樹脂粉末均勻的分布在纖維帶或纖維束表面，然 后將涂有樹脂粉末的纖維束通過熱壓輥，定向輥等設(shè)備，得到預(yù)浸料。此種方法制備預(yù)浸料 的優(yōu)點(diǎn)是樹脂在纖維中的浸潤性較好，但是由于生產(chǎn)過程中使用大量的聚合物粉末，容易 造成粉塵污染及眾多安全性問題。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0006] 本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸料及其制備方法，解決傳 統(tǒng)熱塑性預(yù)浸料的制備工藝中存在的技術(shù)問題。
[0007] 本發(fā)明所采用的技術(shù)方案為： 連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸料的制備方法，其特征在于： 由以下步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟一:根據(jù)膠含量準(zhǔn)備增強(qiáng)纖維和樹脂薄膜； 步驟二:對增強(qiáng)纖維和樹脂薄膜進(jìn)行裁剪； 步驟三:對增強(qiáng)纖維和樹脂薄膜進(jìn)行除雜、除塵、干燥處理； 步驟四：預(yù)熱壓機(jī)，模具上涂布脫模劑，備用； 步驟五:用兩層樹脂薄膜夾一層增強(qiáng)纖維，放入模具中，保持壓力進(jìn)行壓制； 步驟六:快速降溫，得到預(yù)浸料。
[0008]步驟一中，膠含量為
膠含量為30-50%。
[0009] 步驟一中： 增強(qiáng)纖維選自玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維，存在狀態(tài)為單向纖維布、纖維編制布或者 纖維氈； 樹脂薄膜由樹脂材料通過吹塑法、流延法或雙向拉伸法制得，樹脂選自聚丙烯樹脂、聚 乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚苯醚樹脂、聚砜樹脂； 樹脂薄膜的厚度為
[0010] 步驟三中： 除雜、除塵方法為溶劑清洗、熱風(fēng)吹掃； 干燥處理方法為熱風(fēng)吹掃，烘箱干燥。
[0011] 步驟四中，預(yù)熱壓機(jī)預(yù)熱溫度范圍為熱塑性樹脂熔點(diǎn)以下20°c至熔點(diǎn)以上50°C之 內(nèi)。
[0012] 步驟五中，壓制溫度設(shè)定在樹脂熔點(diǎn)之上20-60°C，壓力設(shè)置為0.2_2MPa，時(shí)間設(shè) 定為60-240s。
[0013] 步驟五中，壓制程序選自： (1) 溫度為210°(3，壓力為1.51^壓制18〇8，保持壓力1.51^; (2) 溫度為230°(3，壓力為0.4]\0^壓制6〇8，繼續(xù)升壓至0.810^壓制6〇8，保持壓力 0·8Mpa; (3) 溫度為320°C，壓力為0.4MPa壓制60s，然后升溫至330°C，升壓至0.8MPa壓制60s，保 持壓力〇.8Mpa。
[0014] 步驟六中，降溫速率設(shè)定為5_15°C/min，降溫至樹脂軟化點(diǎn)以下10_20°C停止。
[0015] 如所述的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸料的制備方法制得的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑 性樹脂預(yù)浸料。
[0016]本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)： 1、本發(fā)明選用的樹脂為預(yù)先制備的樹脂薄膜，可以確保預(yù)浸料制備過程中樹脂含量， 保證產(chǎn)品膠含量的穩(wěn)定性。
[0017] 2、本發(fā)明采用加壓方式為整個(gè)預(yù)浸料全部受壓，可以有效的避免局部壓力過大導(dǎo) 致的纖維走向。
[0018] 3、本發(fā)明預(yù)浸料制備過程中，纖維不需要承受較大的徑向力和張力，纖維損傷小， 預(yù)浸料性能更加優(yōu)異。
[0019] 4、本發(fā)明制備過程中，樹脂熔體在模具內(nèi)部，不需要接觸空氣，有效的避免了樹脂 的熱氧老化。
[0020] 5、本發(fā)明壓制操作中使用的壓力較低，均小于2MPa，而傳統(tǒng)工藝壓力都大于 IOMPa0
【附圖說明】
[0021] 圖1是預(yù)浸料制備過程的示意圖。
[0022] 圖中： 1-上加熱板，7-下加熱板，2-上模具，6-下模具，3-上層樹脂薄膜，5-下層樹脂薄膜，4-纖維布。
【具體實(shí)施方式】
[0023]下面結(jié)合【具體實(shí)施方式】對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)的說明。
[0024]本發(fā)明涉及的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂預(yù)浸料的制備方法，由以下步驟實(shí)現(xiàn)： 步驟一:根據(jù)膠含量準(zhǔn)備增強(qiáng)纖維和樹脂薄膜； 步驟二:對增強(qiáng)纖維和樹脂薄膜進(jìn)行裁剪； 步驟三:對增強(qiáng)纖維和樹脂薄膜進(jìn)行除雜、除塵、干燥處理； 步驟四：預(yù)熱壓機(jī)，模具上涂布脫模劑，備用； 步驟五:用兩層樹脂薄膜夾一層增強(qiáng)纖維，放入模具中，保持壓力進(jìn)行壓制； 步驟六:快速降溫，得到預(yù)浸料。
[0025] 1、步驟一中： 膠含量為
膠含量為30-50%，纖維含量為50-70%。
[0026] 增強(qiáng)纖維選自玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維，存在狀態(tài)為單向纖維布、纖維編制布 或者纖維氈。
[0027] 樹脂薄膜由樹脂材料通過吹塑法、流延法或雙向拉伸法制得，樹脂選自聚丙烯樹 月旨、聚乙烯樹脂、聚苯乙烯樹脂、聚苯醚樹脂、聚砜樹脂。
[0028] 樹脂薄膜的厚度為
[0029] 2、步驟二中： 增強(qiáng)纖維和樹脂薄膜被裁減成400 X 400mm的正方形，或其他需求的尺寸及形狀。
[0030] 3、步驟三中： 除雜、除塵方法為溶劑清洗、熱風(fēng)吹掃； 干燥處理方法為熱風(fēng)吹掃、烘箱干燥（105°C)。
[0031 ] 4、步驟四中： 預(yù)熱壓機(jī)預(yù)熱溫度范圍為熱塑性樹脂熔點(diǎn)以下20°C至熔點(diǎn)以上50°C之內(nèi)。脫模劑應(yīng)耐 受所選用的最高加工溫度。
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