連續(xù)碳纖維增強熱塑性預(yù)浸帶工藝改進歷程
連續(xù)碳纖維增強熱塑性復(fù)合材料性能優(yōu)異,但是該項制備技術(shù)一直被國際上幾個行業(yè)巨頭所控制,國內(nèi)只能依靠進口,嚴重阻礙了這種高性能復(fù)合材料在國內(nèi)的深入應(yīng)用。我們無錫智上新材通過多次的模擬實驗和長達三年的生產(chǎn)實踐,逐步掌握了連續(xù)碳纖維增強熱塑性PPS、PI、PEEK等先進復(fù)合材料的制備技術(shù),縮小了與國外的技術(shù)差距,將這種過去僅用于多個領(lǐng)域的先進復(fù)合材料成功地引入高端醫(yī)療、電子電器、智能裝備等更多民用領(lǐng)域。下面根據(jù)我們無錫智上新材所采用的熔融浸漬法,介紹一下該工藝的有關(guān)發(fā)展歷程。
連續(xù)碳纖維增強熱塑性預(yù)浸帶制備技術(shù)的改進主要集中在兩個方面:
一是提升熱塑性樹脂對碳纖維的浸潤性。例如,通過螺旋擠出機實現(xiàn)對預(yù)浸料中樹脂含量的控制、設(shè)計多樹脂注入口,提高了浸漬系統(tǒng)的浸漬效率和均勻性、采用多級十字頭模具、通過分紗盒、分紗輥裝置及三輥浸漬和壓延輥加熱裝置使碳纖維在浸漬前均勻分散、在浸漬系統(tǒng)中將熔體分配流道設(shè)為多級分支結(jié)構(gòu),使每束纖維接觸的熔體壓力和流量都保持一致等等。這些改進措施保證了碳纖維得到均勻浸漬,有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和合格率。
二是提升連續(xù)性碳纖維增強熱塑性預(yù)浸帶的整體性能。例如,通過增設(shè)冷卻輥,使預(yù)浸帶纖維經(jīng)過冷卻定型后收卷,提高預(yù)浸帶的強度。又如,在浸漬系統(tǒng)前設(shè)計了纖維雙面受壓和二級加熱輥壓裝置,克服了傳統(tǒng)裝置纖維溫度低導(dǎo)致纖維拉斷的缺陷。再比如,借助展開輥來保證纖維均勻展開并使用 V 型烘箱延長纖維熱處理時間,避免了碳纖維直線運行時打捻狀況的出現(xiàn)等。這些碳纖維處理裝置,實現(xiàn)了對預(yù)浸料厚度和寬度的精確控制,同時降低了生產(chǎn)成本。
連續(xù)碳纖維增強熱塑性預(yù)浸帶制備技術(shù)的改進主要集中在兩個方面:
一是提升熱塑性樹脂對碳纖維的浸潤性。例如,通過螺旋擠出機實現(xiàn)對預(yù)浸料中樹脂含量的控制、設(shè)計多樹脂注入口,提高了浸漬系統(tǒng)的浸漬效率和均勻性、采用多級十字頭模具、通過分紗盒、分紗輥裝置及三輥浸漬和壓延輥加熱裝置使碳纖維在浸漬前均勻分散、在浸漬系統(tǒng)中將熔體分配流道設(shè)為多級分支結(jié)構(gòu),使每束纖維接觸的熔體壓力和流量都保持一致等等。這些改進措施保證了碳纖維得到均勻浸漬,有助于提高產(chǎn)品質(zhì)量的穩(wěn)定性和合格率。
二是提升連續(xù)性碳纖維增強熱塑性預(yù)浸帶的整體性能。例如,通過增設(shè)冷卻輥,使預(yù)浸帶纖維經(jīng)過冷卻定型后收卷,提高預(yù)浸帶的強度。又如,在浸漬系統(tǒng)前設(shè)計了纖維雙面受壓和二級加熱輥壓裝置,克服了傳統(tǒng)裝置纖維溫度低導(dǎo)致纖維拉斷的缺陷。再比如,借助展開輥來保證纖維均勻展開并使用 V 型烘箱延長纖維熱處理時間,避免了碳纖維直線運行時打捻狀況的出現(xiàn)等。這些碳纖維處理裝置,實現(xiàn)了對預(yù)浸料厚度和寬度的精確控制,同時降低了生產(chǎn)成本。