連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料性能優(yōu)異，但是該項(xiàng)制備技術(shù)一直被國際上幾個(gè)行業(yè)巨頭所控制，國內(nèi)只能依靠進(jìn)口，嚴(yán)重阻礙了這種高性能復(fù)合材料在國內(nèi)的深入應(yīng)用。無錫智上新材通過多次的模擬實(shí)驗(yàn)和長達(dá)三年的生產(chǎn)實(shí)踐，逐步掌握了連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性PPS、PI、PEEK等先進(jìn)復(fù)合材料的制備技術(shù)，縮小了與國外的技術(shù)差距，將這種過去僅用于航空航天領(lǐng)域的先進(jìn)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)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)知識。
碳纖維熱塑性預(yù)浸帶
碳纖維熱塑性預(yù)浸帶
采用熔融浸漬法制作連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶的基本程序是將連續(xù)碳纖維放在紗架后，經(jīng)過輥輪調(diào)節(jié)使其受力均勻地進(jìn)入分絲系統(tǒng)，在這個(gè)系統(tǒng)中，碳纖維經(jīng)過展開輥和預(yù)熱后充分展開后進(jìn)入浸漬系統(tǒng)中，在高溫高壓下，熔融的熱塑性樹脂滲入并浸潤碳纖維，待定型后再牽引收卷得到連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶。
碳纖維預(yù)浸帶
連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶相關(guān)制備技術(shù)的改進(jìn)：
連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶制備技術(shù)的改進(jìn)主要集中在兩個(gè)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(jī)實(shí)現(xiàn)對預(yù)浸料中樹脂含量的控制、設(shè)計(jì)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(jìn)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(qiáng)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(qiáng)度。又如，在浸漬系統(tǒng)前設(shè)計(jì)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(shí)間，避免了碳纖維直線運(yùn)行時(shí)打捻狀況的出現(xiàn)等。這些碳纖維處理裝置，實(shí)現(xiàn)了對預(yù)浸料厚度和寬度的精確控制，同時(shí)降低了生產(chǎn)成本。
碳纖維熱塑性預(yù)浸帶
連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶的評價(jià)指標(biāo)和影響因素：
對連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶質(zhì)量的評價(jià)主要著眼于以下幾個(gè)方面的指標(biāo)：
指標(biāo)一：看含膠量是否穩(wěn)定，即預(yù)浸帶中所含的樹脂的量是否精確可控，只有預(yù)浸帶中樹脂含量穩(wěn)定才能保證制品孔隙率和剪切強(qiáng)度等指標(biāo)達(dá)到理想值；
指標(biāo)二：看浸漬是否均勻，即熱塑性樹脂是否完全滲透碳纖維并在其中均勻分布；
指標(biāo)三：看尺寸是否具有穩(wěn)定性，即制成的預(yù)浸帶在成型過程以及后續(xù)使用過程中尺寸是否會發(fā)生明顯改變；
指標(biāo)四：看是否適用于高效率生產(chǎn)，即在成型過程中碳纖維是否能平穩(wěn)行進(jìn)、整個(gè)過程是否可以不斷重復(fù)且成品率高。
在整個(gè)制造流程中，影響連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶質(zhì)量的因素是多方面的，包括模具、展絲和熔融溫度等等，任何一道工序、一個(gè)工藝參數(shù)都有可能對預(yù)浸帶的性能產(chǎn)生重要影響。例如，浸漬模具是影響浸漬均勻性、含膠量穩(wěn)定性的關(guān)鍵因素，碳纖維展絲時(shí)所能實(shí)現(xiàn)的展開程度也會對浸漬的均勻性產(chǎn)生直接影響，熔融溫度必須要保證熱塑性樹脂能夠達(dá)到達(dá)到最佳狀態(tài)。
熔融浸漬法與其它制備工藝的優(yōu)勢比較：
與其它連續(xù)性碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸帶制備工藝相比，熔融浸漬工藝優(yōu)勢比較明顯，適用于該工藝的成型方法和設(shè)備相對成熟，制備出的預(yù)浸帶在含膠量、尺寸穩(wěn)定性等方面控制得比較好。與之相比，粉末懸浮工藝在生產(chǎn)設(shè)備方面雖然要求不高，成本相對要低，制備出的預(yù)浸料浸漬效果好，但是成品尺寸穩(wěn)定性不高，含膠量較低；混編模壓工藝制備出的預(yù)浸料尺寸穩(wěn)定性高且含膠量可控，可用于制備尺寸復(fù)雜的制品，卻不適合大批量生產(chǎn)，所以在現(xiàn)實(shí)中應(yīng)用較少。目前，無錫智上新材采用熔融浸漬法制備出的連續(xù)碳纖維增強(qiáng)PPS/PI/PEEK復(fù)合材料，孔隙率低、含膠量可控，已成功用于多種高端裝備的配套成型。
碳纖維熱塑性預(yù)浸帶
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