一種超薄連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料及其制備方法
【專利摘要】本發(fā)明公開(kāi)了一種制備連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料的方法，包括如下步驟：(1)將連續(xù)纖維薄層化；(2)用熱塑性樹(shù)脂熔體浸漬在步驟(1)中制得的薄層化纖維。本發(fā)明尤其能夠?qū)崿F(xiàn)高溫高粘度聚醚醚酮樹(shù)脂對(duì)纖維的浸漬，獲得高性能的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料。
【專利說(shuō)明】
-種超薄連續(xù)纖維増強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料及其制備方法
技術(shù)領(lǐng)域
[0001] 本發(fā)明屬于熱塑性復(fù)合材料技術(shù)領(lǐng)域。具體地，本發(fā)明設(shè)及一種制備超薄連續(xù)纖 維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料的方法W及由此獲得的預(yù)浸料。
【背景技術(shù)】
[0002] 連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料具有優(yōu)異的高低溫抗沖擊性能和損傷容限，尤其是 連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，特別是連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬(PEEK)復(fù)合材料與熱固 性樹(shù)脂復(fù)合材料的拉伸強(qiáng)度和拉伸模量相當(dāng)，并且成型周期短，使用溫度區(qū)間廣，可通過(guò)加 熱烙融二次回收利用，因此近年來(lái)在航空航天及各工業(yè)領(lǐng)域得到了巨大的發(fā)展。
[0003] 目前為了提高連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的生產(chǎn)效率和成型質(zhì)量，國(guó)外大量采 用自動(dòng)鋪放工藝制備復(fù)合材料，其中原材料選用連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料。該工藝 具有機(jī)械強(qiáng)度高、綜合性能優(yōu)異的特點(diǎn)。然而，在制備復(fù)合材料時(shí)，自動(dòng)鋪放設(shè)備加熱源通 常為高溫的風(fēng)槍，熱塑性樹(shù)脂導(dǎo)熱性相對(duì)較差，因此在制造過(guò)程中熱量容易不均勻，從而造 成復(fù)合材料制件內(nèi)部產(chǎn)生缺陷并發(fā)生表觀翅曲。此外傳統(tǒng)連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料 在制備復(fù)雜曲面制件時(shí)預(yù)浸料變形較大，不利于體現(xiàn)出高的力學(xué)性能。
[0004] 預(yù)浸料的生產(chǎn)工藝包括粉末浸潰法、涂覆浸潰法、烙融浸潰法、溶液浸潰法、混編 法和烙體拉擠法。中國(guó)專利CN104669647A公開(kāi)了一種通過(guò)涂覆浸潰制造增厚型連續(xù)纖維熱 塑性預(yù)浸帶的制備設(shè)備及其制備方法，其制造的預(yù)浸帶厚度為0.6-1.0mm。中國(guó)專利 CN202242003U采用烙融浸潰法制造了一種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸帶，其預(yù)浸帶 厚度為0.25mm。中國(guó)專利CN104494170A通過(guò)溶液浸潰法制造了一種熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料 單向帶，采用熱塑性樹(shù)脂溶液浸潤(rùn)纖維，容易造成環(huán)境污染。
[0005] 現(xiàn)有的設(shè)及熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料制造技術(shù)的專利難W實(shí)現(xiàn)耐高溫高粘度熱塑性樹(shù) 脂體系對(duì)連續(xù)纖維的充分浸潤(rùn)并達(dá)到與熱固性樹(shù)脂預(yù)浸料相當(dāng)?shù)臋C(jī)械強(qiáng)度。此外，傳統(tǒng)連 續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料在制備復(fù)雜曲面制件時(shí)預(yù)浸料變形較大，不利于體現(xiàn)出高的 力學(xué)性能。
[0006] 本發(fā)明的目的是克服上述現(xiàn)有技術(shù)存在的缺點(diǎn)，從而提供一種制備超薄連續(xù)纖維 增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料的方法W及由此獲得的預(yù)浸料。
[0007]
【申請(qǐng)人】經(jīng)過(guò)長(zhǎng)期研究，出乎意料地發(fā)現(xiàn)，當(dāng)將連續(xù)纖維薄層化，然后用熱塑性樹(shù)脂 浸潰時(shí)，能解決上文所述的現(xiàn)有技術(shù)的問(wèn)題。薄層化的連續(xù)纖維有利于熱塑性樹(shù)脂對(duì)連續(xù) 纖維的浸潤(rùn)，減少缺陷。在將連續(xù)纖維薄層化后，即使在使用現(xiàn)有技術(shù)中無(wú)法獲得令人滿意 的浸潰效果的高烙點(diǎn)和/或高粘度熱塑性樹(shù)脂的情況下，也能獲得令人滿意的連續(xù)纖維浸 潰效果。此外，連續(xù)纖維的薄層化能提高鋪放過(guò)程中的熱傳導(dǎo)效率，提高鋪放質(zhì)量;并且有 利于鋪放復(fù)雜曲面制件，降低纖維變形，減少缺陷，提高質(zhì)量。
[000引
【申請(qǐng)人】還令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，在薄層化后，使用本發(fā)明的浸潰模頭，可實(shí)現(xiàn)熱塑性樹(shù) 脂烙體對(duì)纖維的快速接觸浸潰。更進(jìn)一步地，在浸潰后，對(duì)浸潰纖維進(jìn)行二次浸潰，能夠?qū)?現(xiàn)高溫高粘度的熱塑性樹(shù)脂與纖維的充分浸潰。因此，本發(fā)明的方法能快速且高質(zhì)量地生 產(chǎn)預(yù)浸料。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009] 因此，在一個(gè)方面中，本發(fā)明提出了一種超薄連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料及 其制備方法。
[0010] 就本發(fā)明而言，術(shù)語(yǔ)"超薄"是指經(jīng)過(guò)本發(fā)明減薄工藝獲得的連續(xù)纖維鋪層與未經(jīng) 任何處理的連續(xù)纖維鋪層相比，厚度減小20-90%，優(yōu)選減小30-80%，更優(yōu)選減小40-70%。
[0011] 由于本發(fā)明的連續(xù)纖維鋪層是超薄的，由此制得的熱塑性樹(shù)脂/碳纖維預(yù)浸料的 厚度通常小于0.10mm，優(yōu)選小于0.08mm，更優(yōu)選小于0.06mm;由本發(fā)明方法制得的熱塑性樹(shù) 月旨/玻璃纖維預(yù)浸料的厚度通常小于0.25mm，優(yōu)選小于0.20mm，更優(yōu)選小于0.15mm。
[0012] 具體地，本發(fā)明設(shè)及一種超薄連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料及其制備方法。
[0013] 本發(fā)明的制備連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料的方法包括如下步驟：
[0014] (1)將連續(xù)纖維薄層化；
[0015] (2)用熱塑性樹(shù)脂烙體浸潰在步驟(1)中獲得的薄層化纖維。
[0016] 在上述方法步驟（1)中，連續(xù)纖維的薄層化可采用任何能使連續(xù)纖維薄層化的方 法進(jìn)行，例如本領(lǐng)域技術(shù)人員所熟知的超聲波薄層化或者氣流薄層化;優(yōu)選地，連續(xù)纖維的 薄層化可借助本發(fā)明的纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)現(xiàn)。
[0017] 本發(fā)明的纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備包括多組，優(yōu)選2-10組，更優(yōu)選3-8組，更優(yōu)選4-6組交 錯(cuò)排列的張力漉。在纖維厚度調(diào)節(jié)期間，連續(xù)纖維依次經(jīng)過(guò)各組張力漉，在張力的作用下減 薄，從而實(shí)現(xiàn)薄層化。所述張力漉優(yōu)選具有小弧度，從而能夠快速高效地薄層化纖維。
[0018] 在本發(fā)明的方法中，由于連續(xù)纖維在預(yù)浸料生產(chǎn)的步驟（1)中經(jīng)過(guò)纖維厚度調(diào)節(jié) 設(shè)備實(shí)現(xiàn)薄層化，有利于熱塑性樹(shù)脂對(duì)連續(xù)纖維的浸潤(rùn)，減少缺陷。通過(guò)對(duì)纖維進(jìn)行薄層 化，使得由于具有高烙體粘度而采用現(xiàn)有技術(shù)無(wú)法獲得令人滿意的浸潰效果的熱塑性樹(shù)脂 也能獲得滿意的浸潰效果。因此本發(fā)明的方法特別有利地適于具有高烙體粘度的熱塑性樹(shù) 脂對(duì)連續(xù)纖維的浸潤(rùn)。
[0019] 在本發(fā)明方法的步驟（1)之后，可任選對(duì)纖維進(jìn)行表面處理。纖維的表面處理是本 領(lǐng)域技術(shù)人員所已知的。表面處理通常包括去除纖維表面的原始上漿劑和/或補(bǔ)充與用于 浸潰的熱塑性樹(shù)脂相容的上漿劑。原始上漿劑的去除可例如使用可溶解相應(yīng)上漿劑的溶劑 (如丙酬等)進(jìn)行，運(yùn)例如通過(guò)使用溶劑洗涂槽進(jìn)行。然后，可任選將去除掉原始上漿劑的纖 維干燥，例如通過(guò)烘道干燥，所述烘道優(yōu)選為紅外烘道。然后，可任選使用與熱塑性浸潰樹(shù) 脂相容的上漿劑上漿。上漿優(yōu)選在上漿槽中進(jìn)行。在上漿后，可任選對(duì)纖維進(jìn)行干燥，優(yōu)選 使其通過(guò)紅外烘道而干燥。
[0020] 在本發(fā)明方法步驟（1)之后，可實(shí)施步驟(2)，即用熱塑性樹(shù)脂烙體浸潰在步驟(1) 中獲得的薄層化纖維，其中薄層化的纖維的比例為30-70wt%，優(yōu)選為40-60wt%，更優(yōu)選為 45-55wt%，基于纖維與熱塑性樹(shù)脂烙體的總重量;熱塑性樹(shù)脂烙體的比例為30-70wt%，優(yōu) 選為40-60wt%，更優(yōu)選為45-55wt%，基于碳纖維與熱塑性樹(shù)脂烙體的總重量。
[0021] 步驟(2)的浸潰可在任何適于浸潰的設(shè)備中，例如在常規(guī)的烙體浸潰槽中進(jìn)行。優(yōu) 選地，步驟(2)在本發(fā)明的浸潰模頭中進(jìn)行。預(yù)浸料中的纖維含量可通過(guò)調(diào)節(jié)與浸潰模頭對(duì) 接的擠出機(jī)擠出的熱塑性高溫烙體的擠出量W及所述浸潰模頭出口間距來(lái)控制。
[0022] 本發(fā)明的浸潰模頭包括擠出機(jī)接口、纖維入口和纖維出口。在浸潰期間，連續(xù)纖維 被牽引漉牽引通過(guò)浸潰模頭，同時(shí)擠出機(jī)將熱塑性樹(shù)脂烙體經(jīng)由擠出機(jī)對(duì)接口擠入浸潰模 頭中，從而浸潰連續(xù)纖維，經(jīng)浸潰的連續(xù)纖維從纖維出口牽引出去。在浸潰期間，為了避免 從擠出機(jī)中擠出的熱塑性烙體在浸潰模頭中冷卻，從而影響浸潰效果，所述浸潰模頭還包 括浸潰模頭高溫腔體。所述高溫腔體具有加熱功能，從而保持?jǐn)D出的熱塑性烙體具有足夠 的流動(dòng)性。取決于所用的熱塑性樹(shù)脂，所述高溫腔體工作溫度為100-500°C，優(yōu)選為200-450 °C，更優(yōu)選為300-450°C，最優(yōu)選為350-420°C。在浸潰期間，需要將熱塑性樹(shù)脂烙體經(jīng)由擠 出機(jī)對(duì)接口擠出到浸潰模頭中W浸潰纖維紗，在運(yùn)種情況下，由于樹(shù)脂烙體粘度大，僅從纖 維紗上表面或下表面單面滲透進(jìn)纖維內(nèi)部較困難。為了解決該問(wèn)題，浸潰模頭可具有兩個(gè) 擠出機(jī)對(duì)接口，從而同時(shí)從纖維紗上下表面接觸浸潰，運(yùn)大大提高了浸潰質(zhì)量和浸潰效率。 更進(jìn)一步地，為了確保充分浸潰，甚至可使用更多個(gè)擠出機(jī)對(duì)接口。
[0023] 通過(guò)使用本發(fā)明的浸潰模頭，可實(shí)現(xiàn)熱塑性樹(shù)脂烙體對(duì)纖維的快速接觸浸潰。由 于熱塑性樹(shù)脂烙體粘度較大，尤其是耐高溫的聚酸酸酬樹(shù)脂W及聚苯硫酸樹(shù)脂等，依靠傳 統(tǒng)漉壓等方式很難實(shí)現(xiàn)對(duì)纖維的良好浸潰。借助本發(fā)明的浸潰模頭，可W將從擠出機(jī)擠出 的高溫粘流態(tài)熱塑性烙體涂覆于纖維紗上下表面，并在浸潰模頭內(nèi)實(shí)現(xiàn)初步接觸浸潰，為 后續(xù)在二次浸潰設(shè)備中進(jìn)一步浸潰提供了基礎(chǔ)。該浸潰模頭是實(shí)現(xiàn)高粘度樹(shù)脂與纖維良好 浸潰的前提。
[0024] 在一個(gè)優(yōu)選的實(shí)施方案中，本發(fā)明的方法進(jìn)一步包括步驟(3)，即對(duì)步驟(2)獲得 的材料進(jìn)行二次浸潰。所述二次浸潰包括在高溫下對(duì)在步驟(2)中獲得的預(yù)浸料進(jìn)行反復(fù) 擠壓，從而使得樹(shù)脂充分浸潰纖維。
[0025] 在二次浸潰期間，可對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行加熱。加熱溫度取決于熱塑性塑料的具體種類， 通常為100-500°C，優(yōu)選為200-450°C，更優(yōu)選為300-450°C，最優(yōu)選為350-420°C。在一個(gè)優(yōu) 選的實(shí)施方案中，二次浸潰在本發(fā)明的二次浸潰設(shè)備中進(jìn)行。所述二次浸潰設(shè)備包括前高 溫加熱漉、后高溫加熱漉W及介于二者之間的小弧形熱板。所述二次浸潰設(shè)備可任選包含 高溫紅外箱，其中所述前高溫加熱漉、后高溫加熱漉和小弧形熱板置于該高溫紅外箱中。此 夕h所述高溫紅外箱前后兩側(cè)均有進(jìn)料的扁平入口及出口。在二次浸潰期間，將在步驟(2) 中獲得的預(yù)浸料牽引至高溫紅外箱中，使其通過(guò)前高溫加熱漉的漉間隙，經(jīng)小弧形熱板進(jìn) 一步加熱和擠壓;然后通過(guò)后高溫加熱漉的漉間隙。
[0026] 本發(fā)明的小弧形熱板由上下兩塊熱板構(gòu)成，所述上下兩塊熱板相對(duì)的表面上周期 性地設(shè)有凸起，從而在上下熱板的相對(duì)表面上形成相互對(duì)應(yīng)的波浪形流道。其中"相互對(duì) 應(yīng)"是指上下熱板的波浪形凸起相互對(duì)應(yīng)，即上熱板流道的波峰對(duì)應(yīng)于下熱板流道的波谷， 上熱板流道的波谷對(duì)應(yīng)于下熱板流道的波峰，反之亦然。
[0027] 在二次浸潰期間，擠壓可通過(guò)調(diào)節(jié)高溫加熱漉之間和小弧度熱板之間的間隙實(shí) 現(xiàn)。在本發(fā)明方法中，高溫加熱漉和小弧度熱板的間隙為〇.〇3-6mm可調(diào)，更優(yōu)選為0.03- 1mm，最優(yōu)選為0.03-0.40mm。加熱及擠壓時(shí)間與牽引漉牽引速率有關(guān)，牽引速率通常為 0.01-3m/min，優(yōu)選為 0.01-2m/min，更優(yōu)選為 0.1-lm/min，最優(yōu)選為 0.2-0.7m/min。
[0028] 在步驟(3)的二次浸潰過(guò)程中，從前端浸潰模頭出來(lái)的預(yù)浸料進(jìn)一步被前高溫漉 壓W及在波浪形流道內(nèi)反復(fù)擠壓，從而使得高粘度的熱塑性樹(shù)脂能夠有足夠的溫度、足夠 的壓力和時(shí)間充分浸潰到纖維絲束內(nèi)部，降低預(yù)浸料的缺陷。二次浸潰過(guò)程對(duì)高溫高粘度 的熱塑性樹(shù)脂(如聚酸酸酬和聚苯硫酸等)與纖維的充分浸潰有決定性作用。此外，該步驟 (3)有助于對(duì)預(yù)浸料的厚度和表面質(zhì)量進(jìn)行控制。經(jīng)步驟(3)二次浸潰的預(yù)浸料具有高表面 質(zhì)量和低孔隙率。一般而言，經(jīng)二次浸潰的預(yù)浸料的孔隙率不超過(guò)1 %。
[0029] 發(fā)明人令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，本發(fā)明的獨(dú)立且緊鄰的浸潰模頭和二次浸潰設(shè)備聯(lián)合使 用，即依靠浸潰模頭實(shí)現(xiàn)纖維與樹(shù)脂的初次接觸浸潰，緊接著通過(guò)二次浸潰設(shè)備進(jìn)一步提 高浸潰質(zhì)量，二者能夠?qū)崿F(xiàn)高溫高粘度的熱塑性樹(shù)脂與纖維的快速和充分浸潰，同時(shí)實(shí)現(xiàn) 對(duì)預(yù)浸料的厚度和表面質(zhì)量的控制。
[0030] 在另一優(yōu)選實(shí)施方案中，本發(fā)明還一步包括步驟(4)，即，對(duì)在步驟(3)制得的預(yù)浸 料進(jìn)行緊壓定型和冷卻，從而獲得最終的預(yù)浸料產(chǎn)品。預(yù)浸料緊壓定型設(shè)備由多組(優(yōu)選2- 6組，更優(yōu)選2-4組)冷漉構(gòu)成，冷漉間隙0.03-6mm可調(diào)，優(yōu)選為0.03-lmm，最優(yōu)選為0.03- 0.40mm。通過(guò)預(yù)浸料緊壓定型設(shè)備，獲得了表面質(zhì)量良好的預(yù)浸料并同時(shí)降低預(yù)浸料的溫 度W優(yōu)化預(yù)浸料厚度及形狀。
[0031] 在另一方面中，本發(fā)明還設(shè)及一種用于預(yù)浸料的浸潰設(shè)備，其包括浸潰模頭和二 次浸潰設(shè)置。所述浸潰模頭包括擠出機(jī)接口、纖維入口和纖維出口。所述二次浸潰設(shè)備包括 前高溫加熱漉、后高溫加熱漉W及介于二者之間的小弧形熱板，其中所述小弧形熱板由上 下兩塊熱板構(gòu)成，所述上下兩塊熱板相對(duì)的表面上周期性地設(shè)有凸起，從而在上下熱板的 相對(duì)表面上形成相互對(duì)應(yīng)的波浪形流道。所述二次浸潰設(shè)備可任選包含高溫紅外箱，其中 所述前高溫加熱漉、后高溫加熱漉和小弧形熱板置于該高溫紅外箱中。此外，所述高溫紅外 箱前后兩側(cè)均有進(jìn)料的扁平入口及出口。
[0032] 本發(fā)明的制備方法成功解決了高烙點(diǎn)和/或高粘度樹(shù)脂對(duì)纖維絲束的浸潰問(wèn)題， 并且制備的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料具有高表面質(zhì)量和低孔隙率。
[0033] 本發(fā)明的方法能制備超薄連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂的預(yù)浸料，由此制得的熱塑性 樹(shù)脂/碳纖維預(yù)浸料的厚度通常小于0.1 Omm，優(yōu)選小于0.08mm，更優(yōu)選小于0.06mm;熱塑性 樹(shù)脂/碳纖維預(yù)浸料的厚度通常小于0.25mm，優(yōu)選小于0.20mm，更優(yōu)選小于0.15mm。所述的 方法制備的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料的幅寬可為2-1200mm。
[0034] 所述的方法制備的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料的孔隙率不超過(guò)1%，低的 孔隙率將有助于表現(xiàn)出復(fù)合材料優(yōu)異的性能。
[0035] 如上文所述，本發(fā)明的方法適于用具有高烙點(diǎn)和/或高粘度的熱塑性樹(shù)脂浸潰纖 維。適于本發(fā)明方法的熱塑性樹(shù)脂通常具有100-500°C，優(yōu)選200-450°C，更優(yōu)選300-450°C， 最優(yōu)選350-420°C的烙點(diǎn)。適于本發(fā)明方法的熱塑性樹(shù)脂通常具有約20-90g/10min，優(yōu)選約 20-80g/10min，更優(yōu)選約20-60g/10min，仍更優(yōu)選約20-40g/10min的烙融指數(shù)。烙融指數(shù)根 據(jù)GB/T3682-2000測(cè)定。特別地，所述熱塑性樹(shù)脂為聚酸酸酬、聚苯硫酸、聚酸諷、聚酷胺或 聚丙締;優(yōu)選地，所述熱塑性樹(shù)脂為聚酸酸酬、聚苯硫酸、聚酸諷、聚酷胺;更優(yōu)選地，本發(fā)明 的方法適用于聚酸酸酬樹(shù)脂對(duì)碳纖維的烙融浸潰，從而制得高質(zhì)量的預(yù)浸料。
[0036] 本發(fā)明方法中所用的纖維為碳纖維，玻璃纖維等，優(yōu)選為碳纖維。
[0037] 發(fā)明人令人驚訝地發(fā)現(xiàn)，通過(guò)使用本發(fā)明的方法，獲得了如下有利的技術(shù)效果：
[0038] 1、由于連續(xù)纖維在預(yù)浸料生產(chǎn)過(guò)程中經(jīng)過(guò)纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備實(shí)現(xiàn)薄層化，有利于 高烙體粘度的熱塑性樹(shù)脂對(duì)連續(xù)碳纖維的浸潤(rùn)，減少缺陷。在自動(dòng)化鋪放過(guò)程中，連續(xù)纖維 增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料容易受熱不均，從而影響層間結(jié)合性能，因此選擇將預(yù)浸料薄層化 是一個(gè)可靠且有益的方式。此外，對(duì)于采用熱塑性預(yù)浸料制備異形制件，變截面區(qū)域容易造 成較大的纖維變形等制造缺陷，而使用本發(fā)明法制備的超薄連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料將 極大程度減少纖維變形等制造缺陷，能夠用于自動(dòng)鋪帶技術(shù)W及成型復(fù)雜形狀制件，達(dá)到 低缺陷含量及輕質(zhì)高強(qiáng)的目的，可設(shè)計(jì)性強(qiáng)。
[0039] 2、將薄層化的纖維經(jīng)步驟(2)的初次接觸浸潰和步驟(3)的二次浸潰處理，運(yùn)實(shí)現(xiàn) 了熱塑性樹(shù)脂烙體和纖維的充分浸潰并保證其具有優(yōu)異的表面質(zhì)量，其孔隙率不超過(guò)1%。
[0040] 3、本發(fā)明連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料制備方法適用于具有高烙點(diǎn)和/或高粘 度的熱塑性樹(shù)脂。運(yùn)些樹(shù)脂通常是高性能熱塑性樹(shù)脂，由此制得的預(yù)浸料也具有高性能。
[0041] 具體地，本發(fā)明設(shè)及如下實(shí)施方案：
[0042] 1.-種制備連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料的方法，包括如下步驟：
[0043] (1)將連續(xù)纖維薄層化；
[0044] (2)用熱塑性樹(shù)脂烙體浸潰在步驟(1)中獲得的薄層化纖維。
[0045] 2.如實(shí)施方案1所述的方法，其中所述熱塑性樹(shù)脂的烙融指數(shù)為約20-90g/10min， 所述烙融指數(shù)根據(jù)GB/T3682-2000測(cè)定。
[0046] 3.如實(shí)施方案1或2所述的方法，其中在方法步驟(2)中，所述預(yù)浸料中的纖維比例 為30-70wt%，熱塑性樹(shù)脂烙體比例為30-70wt%，在每種情況下基于碳纖維與熱塑性樹(shù)脂 烙體的總重量。
[0047] 4.如實(shí)施方案1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述熱塑性樹(shù)脂為聚酸酸酬、聚苯硫 酸、聚酸諷、聚酷胺或聚丙締等;其中所述纖維為碳纖維或玻璃纖維等。
[0048] 5.如實(shí)施方案1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(2)在浸潰模頭中進(jìn)行，所述浸 潰模頭包括擠出機(jī)接口、纖維入口和纖維出口。
[0049] 6.如實(shí)施方案15中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括如下步驟：
[0050] (3)通過(guò)對(duì)由步驟(2)制得的材料進(jìn)行反復(fù)擠壓而實(shí)施二次浸潰。
[0051] 7.如實(shí)施方案6所述的方法，其中二次浸潰在包括前高溫加熱漉、后高溫加熱漉W 及介于二者之間的小弧形熱板的二次浸潰設(shè)備中實(shí)施。
[0052] 8.如實(shí)施方案7所述的方法，其中所述小弧形熱板由上下兩塊熱板構(gòu)成，所述上下 兩塊熱板相對(duì)的表面上周期性地設(shè)有凸起，從而在上下熱板的相對(duì)表面上形成相互對(duì)應(yīng)的 波浪形流道。
[0053] 9.如實(shí)施方案1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包括在步驟(1)之前對(duì)纖維進(jìn)行 表面處理的步驟;和/或在步驟(3)之后對(duì)獲得的預(yù)浸料進(jìn)行緊壓定型和冷卻的步驟。
【附圖說(shuō)明】
[0054] 圖1為用于制備本發(fā)明連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料的示例性設(shè)備的示意 圖。
[0055] 在圖1中，1.紗架、2.纖維紗、3.針形導(dǎo)紗設(shè)備、4.纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備、5.纖維表面 處理設(shè)備、6.橡膠牽引漉、7.擠出機(jī)、8.浸潰模頭、9.高溫紅外箱、10.前高溫加熱漉、11.小 弧形熱板、12.后高溫加熱漉、13.預(yù)浸料緊壓定型設(shè)備、14.冷卻設(shè)備、15.橡膠牽引漉、16. 預(yù)浸料、17.切割設(shè)備、18.預(yù)浸料小收卷軸、19.預(yù)浸料大收卷軸。
[0056] 在本發(fā)明方法的一個(gè)示例性的實(shí)施方案中，W碳纖維和聚酸酸酬為例闡述本發(fā)明 的方法。首先將連續(xù)碳纖維紗2置于紗架I上，在橡膠牽引漉6的作用下將連續(xù)碳纖維紗2牽 引至針形導(dǎo)紗設(shè)備3,使連續(xù)碳纖維紗2均勻排列;將均勻排列的連續(xù)碳纖維紗2穿過(guò)纖維厚 度調(diào)節(jié)設(shè)備4W調(diào)整碳纖維紗厚度，其中纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備4由6組張力漉組成，在纖維厚度 調(diào)節(jié)期間，均勻排列的纖維依次經(jīng)過(guò)各組張力漉，在張力的作用下減薄，從而實(shí)現(xiàn)薄層化； 隨后連續(xù)碳纖維紗2通過(guò)纖維表面處理設(shè)備5進(jìn)行表面處理，所述纖維表面處理設(shè)備5包括 溶劑洗涂槽和前紅外烘道和/或熱塑性上漿劑上漿槽和后紅外烘道，其中可除去纖維表面 的原始上漿劑并補(bǔ)充與熱塑性基體相容的上漿劑;在橡膠牽引漉14的作用下將表面處理后 的連續(xù)碳纖維紗2牽引至浸潰模頭8,同時(shí)設(shè)定擠出機(jī)7和浸潰模頭8溫度，采用擠出機(jī)7將聚 酸酸酬樹(shù)脂烙體擠入浸潰模頭8W浸潰連續(xù)碳纖維紗2;為了保證聚酸酸酬樹(shù)脂可W充分浸 潰連續(xù)碳纖維紗2,將通過(guò)浸潰模頭8中被聚酸酸酬樹(shù)脂烙體初次接觸浸潰的連續(xù)碳纖維紗 2牽引至高溫紅外箱9,通過(guò)前高溫加熱漉10的漉間隙；之后通過(guò)小弧形熱板11使聚酸酸酬 樹(shù)脂充分浸潰連續(xù)纖維紗2;再通過(guò)后高溫加熱漉12對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行厚度及表面質(zhì)量的控制； 隨后被充分浸潰的連續(xù)碳纖維紗2在橡膠牽引漉15的作用下依次通過(guò)預(yù)浸料緊壓定型設(shè)備 13,和冷卻設(shè)備14后得到預(yù)浸料16;最后采用切割設(shè)備17將預(yù)浸料16切邊，邊角料收卷至預(yù) 浸料小收卷軸18,中部質(zhì)量較好的預(yù)浸料大收卷軸19。
【具體實(shí)施方式】
[0057]下面根據(jù)附圖和【具體實(shí)施方式】，對(duì)本發(fā)明進(jìn)一步說(shuō)明。
[005引 實(shí)施例1
[0059] 通過(guò)調(diào)節(jié)與浸潰模頭對(duì)接的擠出機(jī)擠出的熱塑性高溫烙體的擠出量W及所述浸 潰模頭出口間距而控制用于制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料的原材料和投料比如下：
[0060] 連續(xù)碳纖維（日本東麗T700SC，12K連續(xù)碳纖維）50wt%，
[0061 ] 聚酸酸酬樹(shù)脂(380°C下烙融指數(shù)為85g/10min) 50wt%;
[0062] 制備過(guò)程包括W下步驟：
[0063] 首先將連續(xù)碳纖維紗2置于紗架1上，在橡膠牽引漉6的作用下將連續(xù)碳纖維紗2牽 引至針形導(dǎo)紗設(shè)備3,使連續(xù)碳纖維紗2均勻排列;將均勻排列的連續(xù)碳纖維紗2穿過(guò)纖維厚 度調(diào)節(jié)設(shè)備4W調(diào)整碳纖維紗厚度為約60WI1和幅寬20cm，其中纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備4由6組張 力漉組成，在纖維厚度調(diào)節(jié)期間，均勻排列的纖維依次經(jīng)過(guò)各組張力漉，在張力的作用下減 薄，從而實(shí)現(xiàn)薄層化;隨后連續(xù)碳纖維紗2通過(guò)纖維表面處理設(shè)備5進(jìn)行表面處理，其中使連 續(xù)碳纖維紗2通過(guò)丙酬洗涂槽，在其中洗去碳纖維表面的原始上漿劑，然后通過(guò)紅外烘道進(jìn) 行干燥;在橡膠牽引漉14的作用下將表面處理后的連續(xù)碳纖維紗2牽引至浸潰模頭8(具有 兩個(gè)擠出機(jī)對(duì)接口），同時(shí)設(shè)定擠出機(jī)7和浸潰模頭8溫度為410°C，采用擠出機(jī)7將聚酸酸酬 樹(shù)脂烙體擠入浸潰模頭8W浸潰連續(xù)碳纖維紗2,浸潰模頭8出口高度設(shè)定為0.14mm;為了保 證聚酸酸酬樹(shù)脂可W充分浸潰連續(xù)碳纖維紗2,將通過(guò)浸潰模頭8中被聚酸酸酬樹(shù)脂烙體初 步浸潰的連續(xù)碳纖維紗2牽引至高溫紅外箱9,高溫紅外箱9溫度設(shè)定為41(TC，通過(guò)前高溫 加熱漉10的漉間，其間隙調(diào)整為0.12mm;之后通過(guò)小弧形熱板11使聚酸酸酬樹(shù)脂充分浸潰 連續(xù)纖維紗2,其間隙調(diào)整為0.12mm;再通過(guò)后高溫加熱漉12對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行厚度及表面質(zhì)量 的控制，其漉間距設(shè)定為0.10mm;隨后被充分浸潰的連續(xù)碳纖維紗2在橡膠牽引漉15的作用 下依次通過(guò)預(yù)浸料緊壓定型設(shè)備13,該冷卻定型設(shè)備間距設(shè)定為0.10mm，然后通過(guò)冷卻設(shè) 備14,從而得到預(yù)浸料16;最后采用切割設(shè)備17將預(yù)浸料16切邊，邊角料收卷至預(yù)浸料小收 卷軸18,中部質(zhì)量較好的預(yù)浸料大收卷軸19。最后得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù) 浸料厚度為100皿，表面質(zhì)量良好。按照GB/T 3365-2008測(cè)定預(yù)浸料的纖維體積分?jǐn)?shù)、孔隙 率和浸潤(rùn)情況，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0064] 將上述得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸料分切成寬度6mm的預(yù)浸帶，通 過(guò)W下步驟制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬復(fù)合材料：
[0065] 將上述得到的寬度為6mm，厚度為100皿的一軸連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸 料放置在熱氣加熱自動(dòng)鋪放設(shè)備上，并將預(yù)浸料牽引至鋪放頭部固定;在平板模具表面均 勻涂覆高溫脫模劑并等待至干燥;在自動(dòng)鋪放設(shè)備上單向鋪放24層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層 合板，設(shè)置鋪放速率為25.4mm/s，鋪放壓力為40kgF，熱氣流速為80化PM(即標(biāo)準(zhǔn)升/分鐘）， 熱氣噴口加熱溫度為800°C，熱氣噴口距離鋪放壓頭12mm，設(shè)置鋪放間隙為6mm，并設(shè)置相鄰 層鋪放位置補(bǔ)償為3mm;開(kāi)啟自動(dòng)鋪放程序，按上述設(shè)置鋪放復(fù)合材料平板;程序停止，冷卻 后脫模得到[0]24復(fù)合材料。
[0066] 將上述得到的24層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層合板按照GB/T 3365-2008測(cè)定纖維體 積分?jǐn)?shù)，按照ASTMD3039/D3039M-14制備成250mmX12.5mm的拉伸試樣，按照ASTMD790-10 制備成48mmX 12.5mm的軸向彎曲試樣，按照ASTM D2344/D2344M-13制備成12mmX4mm的短 梁剪切試樣，進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0067] 對(duì)比例1
[0068] 不采用纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備4,適當(dāng)根據(jù)纖維的實(shí)際厚度調(diào)節(jié)了各個(gè)后續(xù)設(shè)備的間 隙大小W保證纖維順利通過(guò)各間隙，其他條件與實(shí)施例1相同。具體流程如下：
[0069] 首先連續(xù)碳纖維紗2置于紗架1上，在橡膠牽引漉6的作用下將連續(xù)碳纖維紗2牽引 至針形導(dǎo)紗設(shè)備3,使連續(xù)碳纖維紗2均勻排列，且厚度為0.15mm，幅寬為20cm;隨后連續(xù)碳 纖維紗2通過(guò)纖維表面處理設(shè)備5進(jìn)行表面處理，其中使連續(xù)碳纖維紗2通過(guò)丙酬洗涂槽，在 其中洗去碳纖維表面的原始上漿劑，然后通過(guò)紅外烘道進(jìn)行干燥;在橡膠牽引漉14的作用 下將表面處理后的連續(xù)碳纖維紗2牽引至浸潰模頭8(具有兩個(gè)擠出機(jī)對(duì)接口），同時(shí)設(shè)定擠 出機(jī)7和浸潰模頭8溫度為410°C，采用擠出機(jī)7將聚酸酸酬樹(shù)脂烙體擠入浸潰模頭8W浸潰 連續(xù)碳纖維紗2,浸潰模頭8出口高度設(shè)定為0.30mm;為了保證聚酸酸酬樹(shù)脂可W充分浸潰 連續(xù)碳纖維紗2,將通過(guò)浸潰模頭8中被聚酸酸酬樹(shù)脂烙體初步浸潰的連續(xù)碳纖維紗2牽引 至高溫紅外箱9,高溫紅外箱9溫度設(shè)定為410°C，通過(guò)前高溫加熱漉10的漉間，其間隙調(diào)整 為0.25mm;之后通過(guò)小弧形熱板11使聚酸酸酬樹(shù)脂充分浸潰連續(xù)纖維紗2,其間隙調(diào)整為 0.25mm;再通過(guò)后高溫加熱漉12對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行厚度及表面質(zhì)量的控制，其漉間距設(shè)定為 0.20mm;前后高溫加熱漉W及小弧形熱板溫度均設(shè)定為410°C;隨后被充分浸潰的連續(xù)碳纖 維紗2在橡膠牽引漉15的作用5下依次通過(guò)預(yù)浸料緊壓定型設(shè)備13,該冷卻定型設(shè)備間距設(shè) 定為0.20mm，和冷卻設(shè)備14后得到預(yù)浸料16;最后采用切割設(shè)備17將預(yù)浸料16切邊，邊角料 收卷至預(yù)浸料小收卷軸18,中部質(zhì)量較好的預(yù)浸料大收卷軸19。最后得到的連續(xù)碳纖維增 強(qiáng)聚酸酸酬預(yù)浸料厚度為200皿，表面質(zhì)量良好。按照GB/T 3365-2008測(cè)定預(yù)浸料的纖維體 積分?jǐn)?shù)、孔隙率和浸潤(rùn)情況，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0070] 將上述得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸料分切成寬度6mm的預(yù)浸帶，通 過(guò)W下步驟制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬復(fù)合材料：
[0071] 將上述得到的寬度為6mm，厚度為200皿的一軸連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸 料放置在熱氣加熱自動(dòng)鋪放設(shè)備上，并將預(yù)浸料牽引至鋪放頭部固定;在平板模具表面均 勻涂覆高溫脫模劑并等待至干燥;在自動(dòng)鋪放設(shè)備上單向鋪放12層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層 合板，設(shè)置鋪放速率為25.4mm/s，鋪放壓力為40k評(píng)，熱氣流速為80化PM，熱氣噴口加熱溫度 為80(TC，熱氣噴口距離鋪放壓頭12mm，設(shè)置鋪放間隙為6mm，并設(shè)置相鄰層鋪放位置補(bǔ)償為 3mm;開(kāi)啟自動(dòng)鋪放程序，按上述設(shè)置鋪放復(fù)合材料平板;程序停止，冷卻后脫模得到[0] 12復(fù) 合材料。
[0072] 將上述得到的12層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層合板按照GB/T 3365-2008測(cè)定纖維體 積分?jǐn)?shù)，按照ASTMD3039/D3039M-14制備成250mmX12.5mm的拉伸試樣，按照ASTMD790-10 制備成48mmX 12.5mm的軸向彎曲試樣，按照ASTM D2344/D2344M-13制備成12mmX4mm的短 梁剪切試樣，進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[007引 對(duì)比例2
[0074] 不采用由高溫紅外箱9,前高溫加熱漉10,小弧形熱板11W及后高溫加熱漉12構(gòu)成 的二次浸潰系統(tǒng)，按照實(shí)施例1中的條件和步驟實(shí)施。最后得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬 預(yù)浸料厚度為lOOwn，表面質(zhì)量一般。按照GB/T 3365-2008測(cè)定預(yù)浸料的纖維體積分?jǐn)?shù)、孔 隙率和浸潤(rùn)情況，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0075] 將上述得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸料分切成寬度6mm的預(yù)浸帶，通 過(guò)W下步驟制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬復(fù)合材料：
[0076] 將上述得到的寬度為6mm，厚度為100皿的一軸連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸 料放置在熱氣加熱自動(dòng)鋪放設(shè)備上，并將預(yù)浸料牽引至鋪放頭部固定;在平板模具表面均 勻涂覆高溫脫模劑并等待至干燥;在自動(dòng)鋪放設(shè)備上單向鋪放24層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層 合板，設(shè)置鋪放速率為25.4mm/s，鋪放壓力為40k評(píng)，熱氣流速為80化PM，熱氣噴口加熱溫度 為80(TC，熱氣噴口距離鋪放壓頭12mm，設(shè)置鋪放間隙為6mm，并設(shè)置相鄰層鋪放位置補(bǔ)償為 3mm;開(kāi)啟自動(dòng)鋪放程序，按上述設(shè)置鋪放復(fù)合材料平板;程序停止，冷卻后脫模得到復(fù)合材 料層合板。
[0077] 將上述得到的24層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層合板平板按照GB/T 3365-2008測(cè)定纖 維體積分?jǐn)?shù)，按照ASTM D3039/D3039M-14制備成250mm X 12.5mm的拉伸試樣，按照ASTM D790-10制備成48mmX12.5mm的軸向彎曲試樣，按照ASTMD2344/D2344M-13制備成12mmX 4mm的短梁剪切試樣，進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[007引 實(shí)施例2
[0079] 通過(guò)調(diào)節(jié)與浸潰模頭對(duì)接的擠出機(jī)擠出的熱塑性高溫烙體的擠出量W及所述浸 潰模頭出口間距而控制制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料原材料和投料比如下：
[0080] 連續(xù)碳纖維（日本東麗T700SC，12K連續(xù)碳纖維）50wt%，
[0081 ] 聚酸酸酬樹(shù)脂(380°C下烙融指數(shù)為85g/10min) 50wt% ;
[0082] 制備過(guò)程包括W下步驟：
[0083] 首先連續(xù)碳纖維紗2置于紗架1上，在橡膠牽引漉6的作用下將連續(xù)碳纖維紗2牽引 至針形導(dǎo)紗設(shè)備3,使連續(xù)碳纖維紗2均勻排列;將均勻排列的連續(xù)碳纖維紗2穿過(guò)纖維厚度 調(diào)節(jié)設(shè)備4W調(diào)整碳纖維紗厚度約為40WI1和幅寬20cm，其中纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備4由6組張力 漉組成，在纖維厚度調(diào)節(jié)期間，均勻排列的纖維依次經(jīng)過(guò)各組張力漉，在張力的作用下減 薄，從而實(shí)現(xiàn)薄層化;隨后連續(xù)碳纖維紗2通過(guò)纖維表面處理設(shè)備5進(jìn)行表面處理，其中使連 續(xù)碳纖維紗2通過(guò)丙酬洗涂槽，在其中洗去碳纖維表面的原始上漿劑，然后通過(guò)紅外烘道進(jìn) 行干燥;在橡膠牽引漉14的作用下將表面處理后的連續(xù)碳纖維紗2牽引至浸潰模頭8(具有 兩個(gè)擠出機(jī)對(duì)接口），同時(shí)設(shè)定擠出機(jī)7和浸潰模頭8溫度為410°C，采用擠出機(jī)7將聚酸酸酬 樹(shù)脂烙體擠入浸潰模頭8W浸潰連續(xù)碳纖維紗2,浸潰模頭8出口高度設(shè)定為0.12mm;為了保 證聚酸酸酬樹(shù)脂可W充分浸潰連續(xù)碳纖維紗2,將通過(guò)浸潰模頭8中被聚酸酸酬樹(shù)脂烙體初 步浸潰的連續(xù)碳纖維紗2牽引至高溫紅外箱9,高溫紅外箱9溫度設(shè)定為41(TC，通過(guò)前高溫 加熱漉10的漉間，其間隙調(diào)整為0.10mm;之后通過(guò)小弧形熱板11使聚酸酸酬樹(shù)脂充分浸潰 連續(xù)纖維紗2,其間隙調(diào)整為0.10mm;再通過(guò)后高溫加熱漉12對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行厚度及表面質(zhì)量 的控制，其漉間距設(shè)定為0.08mm;前后高溫加熱漉W及小弧形熱板溫度均設(shè)定為410°C;隨 后被充分浸潰的連續(xù)碳纖維紗2在橡膠牽引漉15的作用下依次通過(guò)預(yù)浸料緊壓定型設(shè)備 13，該冷卻定型設(shè)備間距設(shè)定為0.08mm，和冷卻設(shè)備14后得到預(yù)浸料16;最后采用切割設(shè)備 17將預(yù)浸料16切邊，邊角料收卷至預(yù)浸料小收卷軸18,中部質(zhì)量較好的預(yù)浸料大收卷軸19。 最后得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬預(yù)浸料厚度為sown,表面質(zhì)量良好。該材料的性能測(cè) 試結(jié)果見(jiàn)表1。按照GB/T 3365-2008測(cè)定預(yù)浸料的纖維體積分?jǐn)?shù)、孔隙率和浸潤(rùn)情況，測(cè)試 結(jié)果見(jiàn)表1。
[0084] 將上述得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸料分切成寬度6mm的預(yù)浸帶，通 過(guò)W下步驟制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬復(fù)合材料：
[0085] 將上述得到的寬度為6mm，厚度為80WI1的一軸連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸 料放置在熱氣加熱自動(dòng)鋪放設(shè)備上，并將預(yù)浸料牽引至鋪放頭部固定;在平板模具表面均 勻涂覆高溫脫模劑并等待至干燥;在自動(dòng)鋪放設(shè)備上單向鋪放30層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層 合板，設(shè)置鋪放速率為25.4mm/s，鋪放壓力為40k評(píng)，熱氣流速為80化PM，熱氣噴口加熱溫度 為80(TC，熱氣噴口距離鋪放壓頭12mm，設(shè)置鋪放間隙為6mm，并設(shè)置相鄰層鋪放位置補(bǔ)償為 3mm;開(kāi)啟自動(dòng)鋪放程序，按上述設(shè)置鋪放復(fù)合材料平板;程序停止，冷卻后脫模得到復(fù)合材 料層合板。
[0086] 將上述得到的30層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層合板按照GB/T 3365-2008測(cè)定纖維體 積分?jǐn)?shù)，按照ASTMD3039/D3039M-14制備成250mmX12.5mm的拉伸試樣，按照ASTMD790-10 制備成48mmX 12.5mm的軸向彎曲試樣，按照ASTM D2344/D2344M-13制備成12mmX4mm的短 梁剪切試樣，進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0087] 實(shí)施例3
[0088] 通過(guò)調(diào)節(jié)與浸潰模頭對(duì)接的擠出機(jī)擠出的熱塑性高溫烙體的擠出量W及所述浸 潰模頭出口間距而控制制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料原材料和投料比如下：
[0089] 連續(xù)碳纖維（日本東麗T700SC，12K連續(xù)碳纖維）50wt%，
[0090] 聚酸酸酬樹(shù)脂(380°C下烙融指數(shù)為85g/10min) 50wt%;
[0091] 制備過(guò)程包括W下步驟：
[0092] 首先連續(xù)碳纖維紗2置于紗架1上，在橡膠牽引漉6的作用下將連續(xù)碳纖維紗2牽引 至針形導(dǎo)紗設(shè)備3,使連續(xù)碳纖維紗2均勻排列;將均勻排列的連續(xù)碳纖維紗2穿過(guò)纖維厚度 調(diào)節(jié)設(shè)備4W調(diào)整碳纖維紗厚度約為30WI1和幅寬20cm，其中纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備4由6組張力 漉組成，在纖維厚度調(diào)節(jié)期間，均勻排列的纖維依次經(jīng)過(guò)各組張力漉，在張力的作用下減 薄，從而實(shí)現(xiàn)薄層化;隨后連續(xù)碳纖維紗2通過(guò)纖維表面處理設(shè)備5進(jìn)行表面處理，其中使連 續(xù)碳纖維紗2通過(guò)丙酬洗涂槽，在其中洗去碳纖維表面的原始上漿劑，然后通過(guò)紅外烘道進(jìn) 行干燥;在橡膠牽引漉14的作用下將表面處理后的連續(xù)碳纖維紗2牽引至浸潰模頭8(具有 兩個(gè)擠出機(jī)對(duì)接口），同時(shí)設(shè)定擠出機(jī)7和浸潰模頭8溫度為410°C，采用擠出機(jī)7將聚酸酸酬 樹(shù)脂烙體擠入浸潰模頭8W浸潰連續(xù)碳纖維紗2,浸潰模頭8出口高度設(shè)定為0.10mm;為了保 證聚酸酸酬樹(shù)脂可W充分浸潰連續(xù)碳纖維紗2,將通過(guò)浸潰模頭8中被聚酸酸酬樹(shù)脂烙體初 步浸潰的連續(xù)碳纖維紗2牽引至高溫紅外箱9,高溫紅外箱9溫度設(shè)定為41(TC，通過(guò)前高溫 加熱漉10的漉間，其間隙調(diào)整為0.08mm;之后通過(guò)小弧形熱板11使聚酸酸酬樹(shù)脂充分浸潰 連續(xù)纖維紗2,其間隙調(diào)整為0.06mm;再通過(guò)后高溫加熱漉12對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行厚度及表面質(zhì)量 的控制，其漉間距設(shè)定為0.06mm;前后高溫加熱漉W及小弧形熱板溫度均設(shè)定為410°C;隨 后被充分浸潰的連續(xù)碳纖維紗2在橡膠牽引漉15的作用下依次通過(guò)預(yù)浸料緊壓定型設(shè)備 13，該冷卻定型設(shè)備間距設(shè)定為0.06mm，和冷卻設(shè)備14后得到預(yù)浸料16;最后采用切割設(shè)備 17將預(yù)浸料16切邊，邊角料收卷至預(yù)浸料小收卷軸18,中部質(zhì)量較好的預(yù)浸料大收卷軸19。 最后得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬預(yù)浸料厚度為60WH，表面質(zhì)量良好。該材料的性能測(cè) 試結(jié)果見(jiàn)表1。按照GB/T 3365-2008測(cè)定預(yù)浸料的纖維體積分?jǐn)?shù)、孔隙率和浸潤(rùn)情況，測(cè)試 結(jié)果見(jiàn)表1。
[0093] 將上述得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸料分切成寬度6mm的預(yù)浸帶，通 過(guò)W下步驟制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬復(fù)合材料：
[0094] 將上述得到的寬度為6mm，厚度為60WI1的一軸連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸 料放置在熱氣加熱自動(dòng)鋪放設(shè)備上，并將預(yù)浸料牽引至鋪放頭部固定;在平板模具表面均 勻涂覆高溫脫模劑并等待至干燥;在自動(dòng)鋪放設(shè)備上單向鋪放40層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層 合板，設(shè)置鋪放速率為25.4mm/s，鋪放壓力為40k評(píng)，熱氣流速為80化PM，熱氣噴口加熱溫度 為80(TC，熱氣噴口距離鋪放壓頭12mm，設(shè)置鋪放間隙為6mm，并設(shè)置相鄰層鋪放位置補(bǔ)償為 3mm;開(kāi)啟自動(dòng)鋪放程序，按上述設(shè)置鋪放復(fù)合材料平板;程序停止，冷卻后脫模得到復(fù)合材 料層合板。
[00M]將上述得到的40層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層合板按照GB/T 3365-2008測(cè)定纖維體 積分?jǐn)?shù)，按照ASTMD3039/D3039M-14制備成250mmX12.5mm的拉伸試樣，按照ASTMD790-10 制備成48mmX 12.5mm的軸向彎曲試樣，按照ASTM D2344/D2344M-13制備成12mmX4mm的短 梁剪切試樣，進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0096] 實(shí)施例4
[0097] 通過(guò)調(diào)節(jié)與浸潰模頭對(duì)接的擠出機(jī)擠出的熱塑性高溫烙體的擠出量W及所述浸 潰模頭出口間距而控制制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料的原材料和投料比由包含下述 重量含量的組分構(gòu)成：
[0098] 連續(xù)碳纖維（日本東麗T700SC，12K連續(xù)碳纖維）40wt%，
[0099] 聚酸酸酬樹(shù)脂(380°C下烙融指數(shù)為85g/10min) 60wt%;
[0100] 制備過(guò)程包括W下步驟：
[0101] 首先連續(xù)碳纖維紗2置于紗架1上，在橡膠牽引漉6的作用下將連續(xù)碳纖維紗2牽引 至針形導(dǎo)紗設(shè)備3,使連續(xù)碳纖維紗2均勻排列;將均勻排列的連續(xù)碳纖維紗2穿過(guò)纖維厚度 調(diào)節(jié)設(shè)備4W調(diào)整碳纖維紗厚度約為60WI1和幅寬20cm，其中纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備4由6組張力 漉組成，在纖維厚度調(diào)節(jié)期間，均勻排列的纖維依次經(jīng)過(guò)各組張力漉，在張力的作用下減 薄，從而實(shí)現(xiàn)薄層化;隨后連續(xù)碳纖維紗2通過(guò)纖維表面處理設(shè)備5進(jìn)行表面處理，其中使連 續(xù)碳纖維紗2通過(guò)丙酬洗涂槽，在其中洗去碳纖維表面的原始上漿劑，然后通過(guò)紅外烘道進(jìn) 行干燥;在橡膠牽引漉14的作用下將表面處理后的連續(xù)碳纖維紗2牽引至浸潰模頭8(具有 兩個(gè)擠出機(jī)對(duì)接口），同時(shí)設(shè)定擠出機(jī)7和浸潰模頭8溫度為410°C，采用擠出機(jī)7將聚酸酸酬 樹(shù)脂烙體擠入浸潰模頭8W浸潰連續(xù)碳纖維紗2,浸潰模頭8出口高度設(shè)定為0.14mm;為了保 證聚酸酸酬樹(shù)脂可W充分浸潰連續(xù)碳纖維紗2,將通過(guò)浸潰模頭8中被聚酸酸酬樹(shù)脂烙體初 步浸潰的連續(xù)碳纖維紗2牽引至高溫紅外箱9,高溫紅外箱9溫度設(shè)定為41(TC，通過(guò)前高溫 加熱漉10的漉間，其間隙調(diào)整為0.12mm;之后通過(guò)小弧形熱板11使聚酸酸酬樹(shù)脂充分浸潰 連續(xù)纖維紗2,其間隙調(diào)整為0.12mm;再通過(guò)后高溫加熱漉12對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行厚度及表面質(zhì)量 的控制，其漉間距設(shè)定為0.10mm;隨后被充分浸潰的連續(xù)碳纖維紗2在橡膠牽引漉15的作用 下依次通過(guò)預(yù)浸料緊壓定型設(shè)備13,該冷卻定型設(shè)備間距設(shè)定為0.10mm，和冷卻設(shè)備14后 得到預(yù)浸料16;最后采用切割設(shè)備17將預(yù)浸料16切邊，邊角料收卷至預(yù)浸料小收卷軸18,中 部質(zhì)量較好的預(yù)浸料大收卷軸19。最后得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸料厚度為 100皿，表面質(zhì)量良好。按照GB/T 3365-2008測(cè)定預(yù)浸料的纖維體積分?jǐn)?shù)、孔隙率和浸潤(rùn)情 況，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0102] 將上述得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸料分切成寬度6mm的預(yù)浸帶，通 過(guò)W下步驟制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬復(fù)合材料：
[0103] 將上述得到的寬度為6mm，厚度為100皿的一軸連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸 料放置在熱氣加熱自動(dòng)鋪放設(shè)備上，并將預(yù)浸料牽引至鋪放頭部固定;在平板模具表面均 勻涂覆高溫脫模劑并等待至干燥;在自動(dòng)鋪放設(shè)備上單向鋪放24層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層 合板，設(shè)置鋪放速率為25.4mm/s，鋪放壓力為40k評(píng)，熱氣流速為80化PM，熱氣噴口加熱溫度 為80(TC，熱氣噴口距離鋪放壓頭12mm，設(shè)置鋪放間隙為6mm，并設(shè)置相鄰層鋪放位置補(bǔ)償為 3mm;開(kāi)啟自動(dòng)鋪放程序，按上述設(shè)置鋪放復(fù)合材料平板;程序停止，冷卻后脫模得到[0]24復(fù) 合材料。
[0104] 將上述得到的24層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層合板按照GB/T 3365-2008測(cè)定纖維體 積分?jǐn)?shù)，按照ASTMD3039/D3039M-14制備成250mmX12.5mm的拉伸試樣，按照ASTMD790-10 制備成48mmX 12.5mm的軸向彎曲試樣，按照ASTM D2344/D2344M-13制備成12mmX4mm的短 梁剪切試樣，進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0…引 實(shí)施例5
[0106] 通過(guò)調(diào)節(jié)與浸潰模頭對(duì)接的擠出機(jī)擠出的熱塑性高溫烙體的擠出量W及所述浸 潰模頭出口間距而控制制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料的原材料和投料比如下：
[0107] 連續(xù)碳纖維（日本東麗T700SC，12K連續(xù)碳纖維）50wt%，
[010引聚酷胺66(200°C下烙融指數(shù)為40g/10min) SOwt %；
[0109] 制備過(guò)程包括W下步驟：
[0110] 首先連續(xù)碳纖維紗2置于紗架1上，在橡膠牽引漉6的作用下將連續(xù)碳纖維紗2牽引 至針形導(dǎo)紗設(shè)備3,使連續(xù)碳纖維紗2均勻排列;將均勻排列的連續(xù)碳纖維紗2穿過(guò)纖維厚度 調(diào)節(jié)設(shè)備4W調(diào)整碳纖維紗厚度約為40WI1和幅寬20cm，其中纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備4由6組張力 漉組成，在纖維厚度調(diào)節(jié)期間，均勻排列的纖維依次經(jīng)過(guò)各組張力漉，在張力的作用下減 薄，從而實(shí)現(xiàn)薄層化;隨后連續(xù)碳纖維紗2通過(guò)纖維表面處理設(shè)備5進(jìn)行表面處理，其中使連 續(xù)碳纖維紗2通過(guò)丙酬洗涂槽，在其中洗去碳纖維表面的原始上漿劑，然后通過(guò)紅外烘道進(jìn) 行干燥;在橡膠牽引漉14的作用下將表面處理后的連續(xù)碳纖維紗2牽引至浸潰模頭8(具有 兩個(gè)擠出機(jī)對(duì)接口），同時(shí)設(shè)定擠出機(jī)7和浸潰模頭8溫度為320°C，采用擠出機(jī)7將聚酷胺66 樹(shù)脂烙體擠入浸潰模頭8W浸潰連續(xù)碳纖維紗2,浸潰模頭8出口高度設(shè)定為0.12mm;為了保 證聚酷胺66樹(shù)脂可W充分浸潰連續(xù)碳纖維紗2,將通過(guò)浸潰模頭8中被聚酷胺66樹(shù)脂烙體初 步浸潰的連續(xù)碳纖維紗2牽引至高溫紅外箱9,高溫紅外箱9溫度設(shè)定為32(TC，通過(guò)前高溫 加熱漉10的漉間，其間隙調(diào)整為0.10mm;之后通過(guò)小弧形熱板11使聚酷胺66樹(shù)脂充分浸潰 連續(xù)纖維紗2,其間隙調(diào)整為0.10mm;再通過(guò)后高溫加熱漉12對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行厚度及表面質(zhì)量 的控制，其漉間距設(shè)定為0.08mm;前后高溫加熱漉W及小弧形熱板溫度均設(shè)定為320°C;隨 后被充分浸潰的連續(xù)碳纖維紗2在橡膠牽引漉15的作用下依次通過(guò)預(yù)浸料緊壓定型設(shè)備 13，該冷卻定型設(shè)備間距設(shè)定為0.08mm，和冷卻設(shè)備14后得到預(yù)浸料16;最后采用切割設(shè)備 17將預(yù)浸料16切邊，邊角料收卷至預(yù)浸料小收卷軸18,中部質(zhì)量較好的預(yù)浸料大收卷軸19。 最后得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酷胺66預(yù)浸料厚度為sown,表面質(zhì)量良好。該材料的性能測(cè) 試結(jié)果見(jiàn)表1。按照GB/T 3365-2008測(cè)定預(yù)浸料的纖維體積分?jǐn)?shù)、孔隙率和浸潤(rùn)情況，測(cè)試 結(jié)果見(jiàn)表1。
[0111] 將上述得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酷胺66樹(shù)脂預(yù)浸料分切成寬度6mm的預(yù)浸帶，通 過(guò)W下步驟制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酷胺66復(fù)合材料：
[0112] 將上述得到的寬度為6mm，厚度為80WI1的一軸連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酷胺66樹(shù)脂預(yù)浸 料放置在熱氣加熱自動(dòng)鋪放設(shè)備上，并將預(yù)浸料牽引至鋪放頭部固定;在平板模具表面均 勻涂覆高溫脫模劑并等待至干燥;在自動(dòng)鋪放設(shè)備上單向鋪放30層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層 合板，設(shè)置鋪放速率為25.4mm/s，鋪放壓力為40k評(píng)，熱氣流速為80化PM，熱氣噴口加熱溫度 為50(TC，熱氣噴口距離鋪放壓頭12mm，設(shè)置鋪放間隙為6mm，并設(shè)置相鄰層鋪放位置補(bǔ)償為 3mm;開(kāi)啟自動(dòng)鋪放程序，按上述設(shè)置鋪放復(fù)合材料平板;程序停止，冷卻后脫模得到復(fù)合材 料層合板。
[0113] 將上述得到的30層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層合板按照GB/T 3365-2008測(cè)定纖維體 積分?jǐn)?shù)，按照ASTMD3039/D3039M-14制備成250mmX12.5mm的拉伸試樣，按照ASTMD790-10 制備成48mmX 12.5mm的軸向彎曲試樣，按照ASTM D2344/D2344M-13制備成12mmX4mm的短 梁剪切試樣，進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0114] 實(shí)施例6
[0115] 通過(guò)調(diào)節(jié)與浸潰模頭對(duì)接的擠出機(jī)擠出的熱塑性高溫烙體的擠出量W及所述浸 潰模頭出口間距而控制制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料的原材料和投料比如下：
[0116] 連續(xù)碳纖維（日本東麗T700SC，12K連續(xù)碳纖維）50wt%，
[0117] 聚丙締(200°C 下烙融指數(shù)為 40g/10min) SOwt %；
[011引制備過(guò)程包括W下步驟：
[0119]首先連續(xù)碳纖維紗2置于紗架1上，在橡膠牽引漉6的作用下將連續(xù)碳纖維紗2牽引 至針形導(dǎo)紗設(shè)備3,使連續(xù)碳纖維紗2均勻排列;將均勻排列的連續(xù)碳纖維紗2穿過(guò)纖維厚度 調(diào)節(jié)設(shè)備4W調(diào)整碳纖維紗厚度約為40WI1和幅寬20cm，其中纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備4由6組張力 漉組成，在纖維厚度調(diào)節(jié)期間，均勻排列的纖維依次經(jīng)過(guò)各組張力漉，在張力的作用下減 薄，從而實(shí)現(xiàn)薄層化;隨后連續(xù)碳纖維紗2通過(guò)纖維表面處理設(shè)備5進(jìn)行表面處理，其中使連 續(xù)碳纖維紗2通過(guò)丙酬洗涂槽，在其中洗去碳纖維表面的原始上漿劑，然后通過(guò)紅外烘道進(jìn) 行干燥;在橡膠牽引漉14的作用下將表面處理后的連續(xù)碳纖維紗2牽引至浸潰模頭8(具有 兩個(gè)擠出機(jī)對(duì)接口），同時(shí)設(shè)定擠出機(jī)7和浸潰模頭8溫度為220°C，采用擠出機(jī)7將聚丙締樹(shù) 脂烙體擠入浸潰模頭8W浸潰連續(xù)碳纖維紗2,浸潰模頭8出口高度設(shè)定為0.12mm;為了保證 聚丙締樹(shù)脂可W充分浸潰連續(xù)碳纖維紗2,將通過(guò)浸潰模頭8中被聚丙締樹(shù)脂烙體初步浸潰 的連續(xù)碳纖維紗2牽引至高溫紅外箱9,高溫紅外箱9溫度設(shè)定為220°C，通過(guò)前高溫加熱漉 10的漉間，其間隙調(diào)整為0.10mm;之后通過(guò)小弧形熱板11使聚丙締樹(shù)脂充分浸潰連續(xù)纖維 紗2,其間隙調(diào)整為0.10mm;再通過(guò)后高溫加熱漉12對(duì)預(yù)浸料進(jìn)行厚度及表面質(zhì)量的控制， 其漉間距設(shè)定為0.08mm;前后高溫加熱漉W及小弧形熱板溫度均設(shè)定為220°C;隨后被充分 浸潰的連續(xù)碳纖維紗2在橡膠牽引漉15的作用下依次通過(guò)預(yù)浸料緊壓定型設(shè)備13,該冷卻 定型設(shè)備間距設(shè)定為0.08mm，和冷卻設(shè)備14后得到預(yù)浸料16;最后采用切割設(shè)備17將預(yù)浸 料16切邊，邊角料收卷至預(yù)浸料小收卷軸18,中部質(zhì)量較好的預(yù)浸料大收卷軸19。最后得到 的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙締預(yù)浸料厚度為sown,表面質(zhì)量良好。該材料的性能測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表 1。按照GB/T 3365-2008測(cè)定預(yù)浸料的纖維體積分?jǐn)?shù)、孔隙率和浸潤(rùn)情況，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0120] 將上述得到的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙締樹(shù)脂預(yù)浸料分切成寬度6mm的預(yù)浸帶，通過(guò) W下步驟制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙締復(fù)合材料：
[0121] 將上述得到的寬度為6mm，厚度為80WI1的一軸連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚丙締預(yù)浸料放置 在熱氣加熱自動(dòng)鋪放設(shè)備上，并將預(yù)浸料牽引至鋪放頭部固定;在平板模具表面均勻涂覆 高溫脫模劑并等待至干燥;在自動(dòng)鋪放設(shè)備上單向鋪放30層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層合板， 設(shè)置鋪放速率為25.4mm/s，鋪放壓力為40kgF，熱氣流速為80化PM，熱氣噴口加熱溫度為400 °C，熱氣噴口距離鋪放壓頭12mm，設(shè)置鋪放間隙為6mm，并設(shè)置相鄰層鋪放位置補(bǔ)償為3mm; 開(kāi)啟自動(dòng)鋪放程序，按上述設(shè)置鋪放復(fù)合材料平板;程序停止，冷卻后脫模得到復(fù)合材料層 合板。
[0122] 將上述得到的30層預(yù)浸料制備復(fù)合材料層合板按照GB/T 3365-2008測(cè)定纖維體 積分?jǐn)?shù)，按照ASTMD3039/D3039M-14制備成250mmX12.5mm的拉伸試樣，按照ASTMD790-10 制備成48mmX 12.5mm的軸向彎曲試樣，按照ASTM D2344/D2344M-13制備成12mmX4mm的短 梁剪切試樣，進(jìn)行性能測(cè)試，測(cè)試結(jié)果見(jiàn)表1。
[0123] 表1
[0124]
[0125] 熱塑性預(yù)浸料自動(dòng)化鋪放過(guò)程中的預(yù)浸料纖維體積含量與最終復(fù)合材料纖維體 積含量大致一致。
[01%]實(shí)施例1、2、3和4W及對(duì)比例1和2均采用聚酸酸酬熱塑性樹(shù)脂，主要是證明該預(yù)浸 料制備工藝能夠制備高溫高粘度的聚酸酸酬預(yù)浸料。其中，在實(shí)施例1、實(shí)施例2和實(shí)施例3 的制備過(guò)程中，所采用的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)聚酸酸酬樹(shù)脂預(yù)浸料厚度分別為100Mi、80wii和60 WH，在鋪放時(shí)有利于熱氣迅速均勻加熱預(yù)浸料，并避免由于厚度過(guò)大受熱不均造成的預(yù)浸 料權(quán)皺，從而降低所制備復(fù)合材料中的缺陷。
[0127]從表1中實(shí)施例1、實(shí)施例2及實(shí)施例3的對(duì)比可W看出，在碳纖維束經(jīng)過(guò)纖維厚度 調(diào)節(jié)設(shè)備均勻排布的前提下，隨著調(diào)整浸潰模頭出口、高溫加熱漉、小弧形熱板間隙W及緊 壓定型設(shè)備的間隙，可W制備不同厚度的預(yù)浸料，同時(shí)不會(huì)提高預(yù)浸料中孔隙率含量，且表 面質(zhì)量良好。當(dāng)然預(yù)浸料越薄，纖維分離得越開(kāi)，因此預(yù)浸料中的纖維含量將些許降低，機(jī) 械性能測(cè)試結(jié)果盡管表明拉伸強(qiáng)度及模量，軸向彎曲強(qiáng)度及模量和短梁剪切強(qiáng)度均有一定 降低，但是若歸一化到同一纖維體積含量其力學(xué)性能基本上一致。
[012引從表1中實(shí)施例1和對(duì)比例1的對(duì)比可W看出，對(duì)比例1中未經(jīng)過(guò)纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備 處理的纖維束厚度較大，導(dǎo)致其纖維在厚度方向上較為集中，不利于高粘度聚酸酸酬樹(shù)脂 對(duì)其充分浸潰，因此所制得預(yù)浸料的厚度較大，對(duì)比例1中預(yù)浸料內(nèi)部含有較多的未浸透干 纖維，因此纖維體積分?jǐn)?shù)會(huì)偏高;且由于聚酸酸酬樹(shù)脂不能充分浸潰纖維束內(nèi)部，孔隙率高 于2%，導(dǎo)致對(duì)比例1的機(jī)械性能明顯低于實(shí)施例1。
[0129] 從表1中實(shí)施例1、對(duì)比例1和對(duì)比例2的對(duì)比可W看出，對(duì)比例帥未經(jīng)過(guò)二次浸潰 系統(tǒng)處理的預(yù)浸料表面質(zhì)量一般，但由于其纖維束經(jīng)過(guò)纖維厚度調(diào)節(jié)設(shè)備處理，相比于對(duì) 比例1有利于聚酸酸酬樹(shù)脂的浸潰，因此對(duì)比例2的預(yù)浸料孔隙率低于對(duì)比例1，但由于其未 進(jìn)行二次浸潰處理，孔隙率仍高于1 %，導(dǎo)致機(jī)械性能的降低。
[0130] 從實(shí)施例4可W看出，經(jīng)過(guò)不同的纖維和樹(shù)脂投料比變化，可W改變預(yù)浸料中的纖 維體積含量，樹(shù)脂投料比例越高，則制得的預(yù)浸料的纖維體積含量越低。但其孔隙率及其它 力學(xué)性能仍然可W維持在較好的水平。從表1中實(shí)施例5和實(shí)施例6可W看出，該連續(xù)碳纖維 增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料裝備亦可生產(chǎn)制備多種熱塑性樹(shù)脂的預(yù)浸料，實(shí)施例5是采用聚酷 胺66樹(shù)脂而實(shí)施例6是采用聚丙締樹(shù)脂，但是運(yùn)兩種樹(shù)脂的性能相對(duì)于聚酸酸酬低很多，從 低的彎曲性能及層剪性能可W看出，其它指標(biāo)基本穩(wěn)定。
[0131] 因此，通過(guò)使用本發(fā)明的方法，可實(shí)現(xiàn)熱塑性樹(shù)脂烙體和纖維的充分浸潰并保證 其具有優(yōu)異的表面質(zhì)量，其孔隙率不超過(guò)1%，且制得的復(fù)合材料具有優(yōu)異的機(jī)械性能。
[0132] 本發(fā)明不限于上述實(shí)施例和對(duì)比例，本領(lǐng)域技術(shù)人員根據(jù)本發(fā)明的掲示，不脫離 本發(fā)明范疇所做出的改進(jìn)和變化都應(yīng)該在本發(fā)明的保護(hù)范圍之內(nèi)。
【主權(quán)項(xiàng)】
1. 一種制備連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹(shù)脂預(yù)浸料的方法，包括如下步驟： (1) 將連續(xù)纖維薄層化； (2) 用熱塑性樹(shù)脂熔體浸漬在步驟(1)中獲得的薄層化纖維。2. 如權(quán)利要求1所述的方法，其中所述熱塑性樹(shù)脂的熔融指數(shù)為約20-90g/10min，所述 熔融指數(shù)根據(jù)GB/T3682-2000測(cè)定。3. 如權(quán)利要求1或2所述的方法，其中在方法步驟（2)中，所述預(yù)浸料中的纖維比例為 30-70wt%，熱塑性樹(shù)脂熔體比例為30-70wt%，在每種情況下基于碳纖維與熱塑性樹(shù)脂熔 體的總重量。4. 如權(quán)利要求1-3中任一項(xiàng)所述的方法，其中所述熱塑性樹(shù)脂為聚醚醚酮、聚苯硫醚、 聚醚砜、聚酰胺或聚丙烯等;其中所述纖維為碳纖維或玻璃纖維等。5. 如權(quán)利要求1-4中任一項(xiàng)所述的方法，其中步驟(2)在浸漬模頭中進(jìn)行，所述浸漬模 頭包括擠出機(jī)接口、纖維入口和纖維出口。6. 如權(quán)利要求15中任一項(xiàng)所述的方法，進(jìn)一步包括如下步驟： (3) 通過(guò)對(duì)由步驟(2)制得的材料進(jìn)行反復(fù)擠壓而實(shí)施二次浸漬。7. 如權(quán)利要求6所述的方法，其中二次浸漬在包括前高溫加熱輥、后高溫加熱輥以及介 于二者之間的小弧形熱板的二次浸漬設(shè)備中實(shí)施。8. 如權(quán)利要求7所述的方法，其中所述小弧形熱板由上下兩塊熱板構(gòu)成，所述上下兩塊 熱板相對(duì)的表面上周期性地設(shè)有凸起，從而在上下熱板的相對(duì)表面上形成相互對(duì)應(yīng)的波浪 形流道。9. 如權(quán)利要求1-8中任一項(xiàng)所述的方法，其進(jìn)一步包括在步驟（1)之前對(duì)纖維進(jìn)行表面 處理的步驟;和/或在步驟(3)之后對(duì)獲得的預(yù)浸料進(jìn)行緊壓定型和冷卻的步驟。
【文檔編號(hào)】B29B15/14GK105904611SQ201610230286
【公開(kāi)日】2016年8月31日
【申請(qǐng)日】2016年4月14日
【發(fā)明人】肇研, 王凱, 陳俊林, 董安琪, 李學(xué)寬, 樊星
【申請(qǐng)人】北京航空航天大學(xué)