CN102797157B - 一种碳纤维浸渍液及制备方法以及预浸料生产工艺 - Google Patents

Abstract

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种新的浸渍液和预浸料的生产工艺。一种新的碳纤维浸渍液，包括液料A和液料B制成。预浸料的生产工艺，包括1)浸渍液的制备。2)碳纤维或碳纤维织物的浸渍。3)预浸料的收卷和包装。步骤2)中将涂覆有浸渍液的上、下承载膜与待浸渍的碳纤维材料在SMC机组上浸渍。本发明不采用离型纸、不需要烘干、没有可挥发性溶剂，对环境无污染。本发明的设备简单、操作方便、节省能源、生产周期短、生产成本低，能制造出环境友好型高强度、低成本树脂基碳纤维模压复合材料。

Description

一种碳纤维浸渍液及制备方法以及预浸料生产工艺

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种碳纤维浸渍液和预浸料的生产工艺。

背景技术

碳纤维复合材料在成型前存在一种中间产品，这就是碳纤维预浸材料。预浸料自1948年上市以来，由于其所具有的优点而得到长足的发展。碳纤维预浸材料制造基本上有湿法和干法两种，湿法早已为人们所熟悉。干法的工艺流程通常为：各种组分在树脂混合机中在一定的温度下混合均匀，可温控的树脂熔化装置供给涂膜机。另外，从碳纤维纱架将纤维引出经展纱机，再与树脂膜在复合机中，然后，收卷包装。随着复合材料的研究和开发的不断进展，新的预浸料不断出现，预浸料的类型不断增加。

预浸料的最大特点是生产难度大，其后续的铺层法因每层需压实，固操作缓慢，一个使用预浸料成型的部件，生产周期至少需3.5小时以上。而且，通常的预浸料也不适合生产大量复杂的小半径的3D几何形状。在这方面，不如SMC、BMC方法，但SMC、BMC因其纤维短及纤维含量低而缺乏预浸料具有的高方向性机械强度。干法制备预浸料虽然比湿法有更多的优点，但生产装置复杂，昂贵。加之，碳纤维本身价格就高，制造费用更高，其制造费用占成本的45%左右，从而导致碳纤维制品只限于在生产航空、航天、军工类及高利润的体育休闲器材中使用，高价格严重制约了碳纤维在其他工业领域中的大量应用。

发明内容

本发明的目的在于，提供一种碳纤维浸渍液，解决以上技术问题。

本发明的另一目的在于，提供一种碳纤维浸渍液的制备方法，解决以上技术问题。

本发明的另一目的在于，提供一种预浸料生产工艺，解决以上技术问题。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种碳纤维浸渍液，其特征在于，包括液料A和液料B制成，所述液料A包括如下材料制成：树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、阻聚剂、消泡剂（配方材料均以PHR计）；

所述液料B采用增稠剂。

本发明采用包含增稠剂的浸渍液，替代传统预浸料所采用的挥发溶剂烘干的方法。由于没有可挥发的溶剂，因此对环境基本没有危害，本发明是低碳工艺生产方式，且在生产中没有传统预浸料所使用的离型纸，进一步节省了生产成本；

液料A中的树脂可以采用可增稠的热固性树脂，如乙烯基环氧树脂、不饱和聚酯树脂中的至少一种；

液料A中的固化剂可以采用1.1二叔丁基过氧化-3.3.5-三甲基环己烷（CH-335）、过氧化笨甲酸叔丁酯（TBPB）的复合型固化剂：0.5-1.5份；

所述液料A优选包括如下重量份数的材料：乙烯基环氧树脂：80.0-90.0份，QS-010N：10.0-20.0份，CH-335：0.5-1.5份；TBPB:0.5-1.5份；MODE：0.5-1.0份，邻苯二甲酸二烯丙酯（DAP）：2.0-4.0份，BYK-9076：0.6-2.0份，BYK-9065：2.0-4.0份，KH-580：1.0-3.0份，KH-550：0.5-1.0份；

所述液料B优选包括如下重量份数的材料：饱和树脂：60-70份，苯乙烯：2-4份，活性的二价金属氧化物：30-40份，BYK-980：0.5-1.5份。

液料B中的活性的二价金属氧化物优选采用活性氧化镁、氢氧化镁或异氰酸酯类增稠剂中的至少一种。

一种碳纤维浸渍液的制备方法，其特征在于，包括如下方式：

步骤1）料液A的制备：

选取树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻聚剂，消泡剂，在搅拌釜中混合均匀，在搅拌过程中，温度不超过40℃，抽真空，脱气泡；所述液料A具体包括如下重量份数的材料：乙烯基环氧树脂：80.0-90.0份，QS-010N：10.0-20.0份，CH-335：0.5-1.5份；TBPB:0.5-1.5份，MODE：0.5-1.0份、邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)：2.0-4.0份，BYK-9076：0.6-2.0份，BYK-9065：2.0-4.0份，KH-580：1.0-3.0份，KH-550：0.5-1.0份；

将液料A所需的材料加入到搅拌釜中，边加边搅，搅拌速度为800-1200r/min，温度控制在36±1℃，搅拌10min后，抽真空，真空搅拌5min后，停止搅拌，粘度控制在4000±500cps，制成液料A；

步骤2）料液B的制备：

将饱和树脂，苯乙烯，活性的二价金属氧化物，BYK-980依次投入到搅拌罐中，启动高速分散机，搅拌均匀后，用不锈钢网过滤，配置成料液B；

所述液料B包括如下重量份数的材料投入到搅拌罐中：饱和树脂：60-70份，苯乙烯：2-4份，活性的二价金属氧化物：30-40份，BYK-980：0.5-1.5份；

将高速分散机的速度调至800-1200r/min，搅拌均匀后，采用不低于90目，优选采用100目的不锈钢网过滤，粘度控制在15000±5000cps，制成液料B；

步骤3）混合：

料液A和料液B的混合：将100份的料液A与2-3份的料液B经计量泵输入到在线混合器混合，制成碳纤维浸渍液；

对于大批量配制的浸渍液，浸渍液经计量泵分别输送到上、下浸胶槽中；对于小批量配制的浸渍液，加入增稠剂，搅拌1-2分钟后，可直接倒入刮刀槽。

预浸料生产工艺，包括1）浸渍液的制备；2）碳纤维的浸渍；3）预浸料的收卷和包装，其特征在于，步骤2）碳纤维的浸渍采用如下方式：

（1）复合：

a）在碳纤维材料在浸渍前，先调整刮刀间隙为0.7±0.1mm，浸渍槽的温度控制在38±2℃，加热导辊温度控制在38±2℃，浸渍液与碳纤维的质量比为40-60：60-40；

b）将步骤1）中的浸渍液导入刮刀槽中，均匀涂覆在上、下承载膜上，待与碳纤维材料复合，承载膜可选用不透苯乙烯的阻隔膜，厚度为0.024-0.03MM；

（2）浸渍，压实：浸渍时，将待浸渍的碳纤维均匀夹在中间，经压实机充分浸渍，压实机运行速度为3-12M/min，压力为35-45PSI。

本发明采用一种现行SMC设备，经改造后制造碳纤维预浸料，SMC机组上的电器设备及控制设备需实行屏蔽处理，防止碳纤维粉尘给电器设备造成短路，损坏设备。该碳纤维预浸料生产成本低、制作工艺简单、对环境基本无污染，适合于在工业及其他领域中推广使用。使用本发明制造的碳纤维模压料可将预浸料固化周期由3.5小时降低到2-3分钟。

步骤3）中，收卷，包装：对短切碳纤维预浸料也可采用箱式包装。

还包括步骤4）增稠：将碳纤维预浸料放在熟化室内增稠，增稠温度控制在38±2℃，粘度控制在1500±500万CPS。

还包括步骤5）模压：模压温度为130℃-150℃，模压压力为12Mpa-15Mpa，保压时间为55sec/mm。

步骤2）中所述碳纤维可以制成短切的碳纤维，碳纤维在导纱管中导出并进入纤维切割机，根据需要切割的碳纤维的切割尺寸，设置纤维切割机的切割比例，制成短切的碳纤维，纤维的切割尺寸可以根据需要设置，如：1/4、1/2、1、2英寸等规格的短切纤维。也可采用分别使用两组或两组以上的纤维切割机，分别切割不同规格的纤维，按需要分别设置切割比例的参数，然后与涂覆有浸渍液的上、下承载膜在SMC机组上复合；

步骤2）中所述碳纤维也可以采用单向碳纤维纱束，单向碳纤维纱束经导纱管中导出并进入展纱装置，将单向碳纤维纱束展开展平，经导向辊，与涂覆有浸渍液的上、下承载膜复合，制成单向碳纤维纱束预浸料；

步骤2）中所述碳纤维也可以采用单向连续碳纤维纱束与短切碳纤维混杂，在SMC机组上安装至少一组纤维切割机，以获得不同规格的短切碳纤维；另一组单向连续碳纤维纱束经导纱管中导出并进入展纱装置，将单向连续碳纤维纱束展开展平；短切碳纤维、单向连续碳纤维纱束与涂覆有浸渍液的上、下承载膜复合，制成单向连续碳纤维纱束与短切碳纤维混杂预浸料；

本工艺可以根据制品的需求，选择短切碳纤维的切割参数，并确定短切纤维与连续纤维的混杂比例，以期获得不同的强度。上述设计的碳纤维材料主要是由单向连续碳纤维与短切碳纤维复合，综合了连续纤维的高强度和短切纤维易分散流动的特点。因此该材料比一般纯短切的碳纤维更具有突出的理化性能，可满足各种工业产品对模压材料高强度、轻量化、低成本的要求；

步骤2）中所述碳纤维也可以采用碳纤维布，碳纤维布导出后并经展平辊展平，经导向辊与涂覆有浸渍液的上、下承载膜复合，经压实机，制成碳纤维预浸布；

上述各种类型的碳纤维预浸料可以在改造后的SMC机组生产，适用于短切纤维，单向纤维纱束，短切纤维与连续纤维混杂的预浸料及各种编织方式碳纤维布，碳纤维织物预浸料等的制备。

对各种编织方式碳纤维布，碳纤维织物预浸料等的制备也可以采用下述浸胶方式在浸胶机上生产：预浸料生产工艺，包括1）浸渍液的制备；2）碳纤维织物的浸渍；3）预浸料的收卷和包装，其特征在于，步骤2）碳纤维的浸渍采用如下方式：

将碳纤维织物经浸胶机中的浸渍液浸渍，碳纤维织物应在干燥的库房内存放，含水量小于0.05%；

将步骤1）中制备的浸渍液导入浸胶槽，碳纤维织物经展平辊导入浸胶槽，浸胶槽温度应恒定，控制在30±1℃，以便减少粘度的变化，并采用浸渍液面恒定装置，保持液面的稳定，碳纤维织物经浸胶辊，计量辊，保持碳纤维织物含胶量的稳定性，含胶量控制在35±2%。

步骤3）中，将浸胶后的碳纤维织物与上下承载膜复合后在浸胶机上收卷，用不透苯乙烯的复合膜包装。

还包括步骤4）增稠：将碳纤维织物预浸料放在熟化室内增稠，增稠温度控制在38±2℃，粘度控制在1500±500万CPS。

有益效果：由于采用了上述技术方案，本发明充分利用片状模塑料成熟的工业化生产方式，将设备进行改进，利用可增稠的浸渍液配方体系，便于碳纤维的浸透；不采用目前碳纤维材料通常使用传统的预浸料生产工艺，因此，设备费用低、制造费用低；

用本方法制备的短切纤维预浸料及长短纤维混杂的预浸料可采用工业化的模压方法，操作简便、便于实现自动化；

本工艺是对碳纤维材料采用片状模塑料增稠体系，不需要可挥发性的溶剂，不仅节省材料，而且对环境没有污染，属于低碳生产工艺；对各种编织方式碳纤维布，碳纤维织物预浸料等的制备，建议采用碳纤维织物预浸料的浸胶方式。对短切碳纤维或短切碳纤维与连续碳纤维混杂的预浸的制备，建议采用碳纤维预浸料的浸胶方式。

附图说明

图1为本发明的一种工艺步骤流程图；

图2为本发明的另一种工艺步骤流程图。

具体实施方式

为了本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本发明。

一种碳纤维浸渍液，包括液料A和液料B制成。液料A包括如下材料制成：树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻聚剂，消泡剂。液料A中的树脂可以采用乙烯基环氧树脂、不饱和聚酯树脂等可增稠的热固性树脂。液料A中的固化剂可以采用1.1二叔丁基过氧化-3.3.5-三甲基环己烷（CH-335）、过氧化笨甲酸叔丁酯（TBPB），PHR为0.5-1.5。液料A优选包括如下重量份数的材料：乙烯基环氧树脂：80.0-90.0份，QS-010N：10.0-20.0份，CH-335：0.5-1.5份，TBPB:0.5-1.5份，MODE：0.5-1.0份，邻苯二甲酸二烯丙酯（DAP）：2.0-4.0份，BYK-9076：0.6-2.0份，BYK-9065：2.0-4.0份，KH-580：1.0-3.0份，KH-550：0.5-1.0份。

液料B采用增稠剂。液料B优选包括如下重量份数的材料：饱和树脂：60-70份，苯乙烯：2-4份活性的二价金属氧化物：30-40份，BYK-980：0.5-1.5份。液料B中的活性的二价金属氧化物优选采用活性氧化镁、氢氧化镁或异氰酸酯类增稠剂。本发明采用包含增稠剂的浸渍液，替代传统预浸料所采用的挥发溶剂烘干的方法。由于没有可挥发的溶剂，因此对环境基本没有危害，本发明是低碳工艺生产方式，且在生产中没有传统预浸料所使用的离型纸，进一步节省了生产成本。

一种碳纤维浸渍液的制备方法，包括如下方式：

第一步，料液A的制备：选取树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻聚剂，消泡剂在搅拌釜中混合均匀，在搅拌过程中，温度不超过40℃，抽真空，脱气泡。液料A具体包括如下重量份数的材料：乙烯基环氧树脂：80.0-90.0份，QS-010N：10.0-20.0份，CH-335：0.5-1.5份、TBPB:0.5-1.5份，MODE：0.5-1.0份，邻苯二甲酸二烯丙酯（DAP）：2.0-4.0份，BYK-9076：0.6-2.0份，BYK-9065：2.0-4.0份，KH-580：1.0-3.0份，KH-550：0.5-1.0份。将液料A所需的上述材料加入到搅拌釜中，边加边搅，搅拌速度为800-1200r/min，温度控制在40±2℃，搅拌10min后，抽真空，真空搅拌5min后，停止搅拌，粘度控制在4000±500cps，制成液料A。

第二步，料液B的制备：将饱和树脂，苯乙烯、活性的二价金属氧化物、BYK-980依次投入到搅拌罐中，启动高速分散机，将速度调至800-1200r/min，搅拌均匀后，用不低于90目，优选采用100目的不锈钢网过，粘度控制在15000±5000cps，配置成增稠剂。液料B包括如下重量份数的材料投入到搅拌罐中：饱和树脂：60-70份，苯乙烯2.0-4.0份，活性的二价金属氧化物：30-40份，BYK-980：0.5-1.5份。

第三步，料液A和料液B的混合：将90-105份的料液A与2.0-3.0份的料液B经计量泵输入到在线混合器混合。

方案一：碳纤维预浸料的生产可以采用如下工艺：

预浸料生产工艺，包括1）浸渍液的制备；2）碳纤维的浸渍；3）预浸料的收卷和包装，步骤2）碳纤维的浸渍采用如下方式：

第四步，将涂覆浸渍液的上下承载膜与碳纤维复合，碳纤维可为短切纤维，规格为6mm、12mm,、24mm、48mm,也可为连续碳纤维；浸渍液与碳纤维的质量比为40-60：60-40。

a）调整刮刀间隙为0.7±0.1mm。

b）将第三步中的浸渍液导入刮刀槽中，对于大批量配制的浸渍液，浸渍液经计量泵分别输送到上、下浸胶槽中；对于小批量配制的浸渍液，加入增稠剂后可直接倒入刮刀槽。均匀涂覆在上下承载膜上，待与碳纤维材料复合。

c）将涂覆有浸渍液的上、下承载膜与待浸渍的碳纤维材料在SMC机组上复合。浸渍时，将待浸渍的碳纤维夹在中间，先经加热导辊，导辊温度控制在38±1℃，经压实机充分浸渍，压实机运行速度为3-12M/min，压力为35-45PSI。然后通过收卷，制成碳纤维预浸料。

在进行浸渍时，SMC机组上的电器设备及控制设备需实行屏蔽处理，防止碳纤维粉尘给电器设备造成短路，损坏设备。

本发明采用一种现行SMC设备制造碳纤维预浸料，该碳纤维预浸料生产成本低、制作工艺简单、对环境基本无污染，适合于在工业及其他领域中推广使用。使用本发明制造的碳纤维模压料可将预浸料固化周期由3.5小时降低到2-3分钟。

碳纤维可以采用短切的碳纤维，碳纤维在导纱管中导出并进入纤维切割机，根据需要切割的碳纤维的切割尺寸，设置纤维切割机的切割比例，制成短切的碳纤维在涂覆有浸渍液的上、下承载膜与短切的碳纤维材料在SMC机组上浸渍，制成短切的碳纤维预浸料。也可采用分别使用两组或两组以上的纤维切割机，分别切割不同规格的纤维，按需要分别设置切割比例的参数。

碳纤维也可以采用单向碳纤维纱束，单向碳纤维纱束经导纱管中导出并进入展纱装置，将单向碳纤维纱束展开展平，经导向辊，与涂覆有浸渍液的上、下承载膜复合，制成单向碳纤维纱束预浸料。

碳纤维也可以采用单向连续碳纤维纱束与短切碳纤维混杂，在SMC机组上安装至少一组纤维切割机，以获得不同规格的短切碳纤维；另一组单向连续碳纤维纱束经导纱管中导出并进入展纱装置，单向连续碳纤维纱束展开展平；短切碳纤维、单向连续碳纤维纱束与涂覆有浸渍液的上、下承载膜复合，制成单向连续碳纤维纱束与短切碳纤维混杂预浸料。本发明可以根据制品的需求，选择短切碳纤维的切割参数，并确定短切纤维与连续纤维的混杂比例，以期获得不同的强度。上述设计的碳纤维材料主要是由单向连续碳纤维与短切碳纤维复合，综合了连续纤维的高强度和短切纤维易分散流动的特点。因此该材料比一般纯短切的碳纤维更具有突出的理化性能，可满足各种工业产品对模压材料高强度、轻量化、低成本的要求。

也可以采用碳纤维布，碳纤维布导出后并经展平辊展平，经导向辊与涂覆有浸渍液的上、下承载膜复合，制成碳纤维预浸布。

对碳纤维织物的浸渍，本发明建议优选方案二：

将第三步中的浸渍液导入浸胶机的胶槽中，碳纤维织物经导辊分别导入浸胶槽，浸胶槽温度应恒定，以便减少粘度的变化，通过计量棍控制含胶量，含胶量控制在35±0.5%，浸胶后的碳纤维织物与聚乙烯薄膜复合，经收卷机收卷，用不透苯乙烯的包装膜包装。

碳纤维预浸料在收卷后，需要进行稠化：将碳纤维预浸料在熟化室内增稠，熟化温度控制在38±2℃，粘度控制在1500±500万CPS。

本发明所用原料易得，均为市售产品。

其中：固化剂为CH-335，其化学名：1.1—双叔丁基过氧化—3.3.5—三甲基环己烷，分子式：C17H34O4，分子量：302.5，10小时半衰期温度92℃，1小时半衰期温度112℃，1分钟半衰期温度155℃；固化剂或为TBPB，其化学名：过氧化苯甲酸叔丁脂。

偶联剂为KH-580，是一种有机官能团硅烷偶联剂，对于提高玻纤增强和含无机填料的热固性树脂能提高它们的机械性能。

化学名称：γ-巯丙基三甲氧基硅烷，分子式：HS(CH2)3Si(OCH3)3，物化性质：本品为无色透明液体，可溶于多种有机溶剂中。分子量：238.4，密度(ρ20)g/cm：1.045，折光率(nD)：1.442±0.005。

湿润分散剂BYK-9076，化学组成：高分子量烷基铵盐共聚物，物化数据：胺值：44mg KOH/g，酸值:38mg KOH/g，不挥发份：96%，折射率：1.468，闪点：>100℃。

内脱模剂为BYK-9065，可全面替代或部分替代硬脂酸锌。

防相分离剂为BYK-9076，用于防止树脂与低收缩性组分之间发生的相分离。

化学组成：高分子量嵌段共聚体的溶液，物化数据：胺值：11mg KOH/g，不挥发份：30%，密度20℃：1.02g/ml，折射率：1.438，闪点：38。

阻聚剂为MODE，用于提高材料的流动性。由5%的对苯醌(PBQ)和5%的2,6-二叔丁基对甲酚（BHT）溶于90%的邻苯二甲酸二烯丙酯(DAP)中配制而成。其中，化学名：对苯醌(PBQ)，分子式：C8H4O2分子量：108.1，含量：≥99%。化学名：2,6-二叔丁基对甲酚（BHT），分子式：C15H24O，分子量：220.0。

活性氧化镁是用于树脂的增稠剂，分子式：MgO，分子量：40.30，碘吸附值：≧165。

碳纤维的规格为：12K、24K、48K或60K。

实施方式一：碳纤维汽车保险杠的制备

汽车保险杠是汽车前后安全防护装置，是被动安全系统的重要部件。为使汽车轻量化，采用本发明的生产工艺制备预浸料模压保险杠加强梁。保险杠上有许多安装孔，在模压时需一次成型，连续纤维在模压时难于流动，固需100%面积铺料。由于模具有侧芯，要求材料有良好的流动性，故碳纤维材料选用方案一的方式，既采用单向连续纤维纱束与短切纤维混杂复合制备预浸料的方式。

一种用于制造碳纤维汽车保险杠的碳纤维预浸料制备如下：包括液料A和液料B的碳纤维浸渍液的制成，液料A包括如下材料：树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻聚剂，消泡剂。液料A中的树脂采用乙烯基环氧树脂，液料A中的固化剂，采用1.1二叔丁基过氧化-3.3.5-三甲基环己烷（CH-335）、过氧化苯甲酸叔丁酯（TBPB）复合型固化剂；液料B中的活性的二价金属氧化物优选采用活性氧化镁。

参照图1，料液A配制（1）：液料A具体包括如下重量份数的材料：乙烯基环氧树脂：90.0份，QS-010N：10.0份，CH-335：1.0份、TBPB:0.5份，MODE：0.8份，邻苯二甲酸二烯丙酯（DAP）：4.0份，BYK-9076：1.5份，BYK-9065：3.0份，KH-580：2.5份，KH-550：1.0份。将液料A所需的上述材料加入到搅拌釜中，边加边搅，搅拌速度为800-1200r/min，温度控制在36±2℃，搅拌10min后，抽真空，真空搅拌5min后，停止搅拌，粘度控制在4000±500cps，制成液料A。

料液B配置（2）：液料B包括如下重量份数的材料投入到搅拌罐中：饱和树脂：65.0份，苯乙烯3.0份，活性的二价金属氧化物：35.0份，BYK-980：1.0份；启动高速分散机，将速度调至800-1200r/min，搅拌均匀后，用不低于90目，优选采用100目的不锈钢网过，粘度控制在15000±5000cps，配置成增稠剂。

料液A和料液B的混合（3）：将100份的料液A与2.5份的料液B经计量泵输入到在线混合器混合。

将涂覆浸渍液的上下承载膜与碳纤维复合，碳纤维可为短切纤维，规格为48mm，同时铺复连续碳纤维，浸渍液与碳纤维的质量比为50：50，其中：短切碳纤维与连续碳纤维的比例为30：20，既：一组纤维束经导纱管进入纤维切割机，切成1英寸的短纤维，含量按30%设计，另一组为单向连续纤维纱束不需切割，含量为20%。

a）调整刮刀间隙为0.7±0.1mm。

b）将（3）中的浸渍液导入刮刀槽中，对于大批量配制的浸渍液，浸渍液经计量泵分别输送到上、下浸胶槽中，均匀涂覆在上下承载膜上，待与碳纤维材料复合。

复合（4）：将涂覆有浸渍液的上、下承载膜与待浸渍的碳纤维材料在SMC机组上复合。

浸渍，压实（5）：浸渍时，将待浸渍的碳纤维夹在中间，先经加热导辊，导辊温度控制在38±1℃，经压实机充分浸渍，压实机运行速度为6M/min，压力为35-45PSI。

收卷，包装（6）。

稠化（7）：在稠化室内稠化。

称量，模压（8）：待增稠度达到1500±500万CPS后，即可用于保险杠的模压。

保险杠这一类产品对物理性能要求高，而产品型面又相当复杂，而现有技术中用于模压的预浸料又无法适应这一工艺要求。采用本发明的生产工艺则能达到工业化生产的目的。

用本发明的生产工艺可以根据制品对强度的实际需求进行设计，保险杠采用了单向连续碳纤维和短切碳纤维的预浸料。增强纤维全部为连续纤维的材料，实际上是不常用的。由短切纤维增强的SMC不管含量高低，其各向基本同性，而长纤维只是在延着纤维方向强度高，由于这种材料各向异性，所以，必须根据制品的受力状态进行工艺设计。要得到很高的复合强度，增强用的纤维强度必须要大于基体强度，而且纤维的体积比要具有最大值。实际上，纤维的体积比大于70%时，因起粘结作用的基体太少，纤维不能被树脂浸透，会造成空隙，使强度降低。短切纤维与连续纤维的增强作用有本质上的不同，短切纤维主要通过树脂基体的变形，应力传到其它纤维上，而连续纤维则主要通过平行纤维间树脂基体的变形，实现应力的传递。因此，短切纤维所承担的平均抗应力小于连续纤维的抗应力。而且纤维与基体之间的剪切应力起更大的作用，当负荷超过界面剪切强度时，纤维由基体中滑脱，使材料遭到损坏。在实际应用中，必须根据产品的实际受力状况及工艺性来选择纤维的比例，以满足实际需求的强度。

实施方式二：碳纤维平板的制备

碳纤维板是应用范围较广的碳纤维复合材料制品，目前，基本采用环氧树脂预浸料，设备贵，制造成本高。按本发明的方案二实施，可制备低成本的碳纤维板预浸料。

料液A配置（1）：液料A具体包括如下重量份数的材料：乙烯基环氧树脂：85.0份，QS-010N：15.0份，CH-335：1.0份、TBPB:0.5份，MODE：0.6份，邻苯二甲酸二烯丙酯（DAP）：3.0份，BYK-9076：1.5份，BYK-9065：2.0份，KH-580：2.5份，KH-550：1.2份。将液料A所需的上述材料加入到搅拌釜中，边加边搅，搅拌速度为800-1200r/min，温度控制在36±2℃，搅拌10min后，抽真空，真空搅拌5min后，停止搅拌，粘度控制在4000±500cps，制成液料A。

料液B配置（2）：液料B包括如下重量份数的材料投入到搅拌罐中：饱和树脂：65.0份，苯乙烯3.0份，活性的二价金属氧化物：35.0份，BYK-980：1.0份；启动高速分散机，将速度调至800-1200r/min，搅拌均匀后，用不低于90目，优选采用100目的不锈钢网过，粘度控制在15000±5000cps，配置成增稠剂。

料液A和料液B的混合（3）：将100份的料液A与2.5份的料液B经计量泵输入到在线混合器混合。

浸胶（4）：将碳纤维织物经浸胶机中的浸渍液浸渍，碳纤维织物应在干燥的库房内存放，含水量小于0.05%。将步骤3）中制备的浸渍液导入浸胶槽，碳纤维织物经展平辊导入浸胶槽，浸胶槽温度应恒定，控制在30±1℃，以便减少粘度的变化，并采用浸渍液面恒定装置，保持液面的稳定，碳纤维织物经浸胶辊，计量辊，保持碳纤维织物含胶量的稳定性，含胶量控制在35±2%。

收卷，包装（5）：将浸胶后的碳纤维织物与上下承载膜复合后在浸胶机上收卷，用不透苯乙烯的复合膜包装。

稠化（6）：在稠化室内稠化。

称量，模压（7）：待增稠度达到1500±500万CPS后，即可用于碳纤维板的模压。

以上显示和描述本发明的基本原理和主要特征本发明的优点。本行业的技术人员应该了解本发明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和说明书中描述的只是说本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护本发明范围内本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物界定。

Claims (9)

1.一种碳纤维浸渍液，其特征在于，包括液料A和液料B制成，所述液料A包括如下材料制成：树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻聚剂，消泡剂； 

所述液料B包括如下材料制成：饱和树脂、苯乙烯、活性二价金属氧化物、防沉降剂； 

所述液料B包括如下重量份数的材料：饱和树脂：60-70份，苯乙烯：2-4份，活性的二价金属氧化物：30-40份，BYK-980：0.5-1.5份。 

2.根据权利要求1所述的一种碳纤维浸渍液，其特征在于：所述阻聚剂为MODE，由5%的对苯醌和5%的2,6-二叔丁基对甲酚溶于90%的邻苯二甲酸二烯丙酯中配制而成； 

所述液料A包括如下重量份数的材料：乙烯基环氧树脂：80.0-90.0份，QS-010N：10.0-20.0份，CH-335：0.8-1.5份，TBPB:0.5-1.5份，MODE：0.5-1.0份，邻苯二甲酸二烯丙酯：2.0-4.0份，BYK-9076：0.6-2.0份，BYK-9065：2.0-4.0份，KH-580：1.0-3.0份，KH-550：0.5-1.0份。 

3.根据权利要求1所述的一种碳纤维浸渍液，其特征在于：所述的固化剂为CH-335或TBPB中的一种，以及CH-335和TBPB的复合型固化剂。 

4.根据权利要求1所述的一种碳纤维浸渍液，其特征在于：所述的偶联剂为：KH-580，KH-550。 

5.一种碳纤维浸渍液的制备方法，其特征在于，包括如下方式： 

1）料液A的制备：选取树脂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻聚剂、增韧剂、消泡剂，在搅拌釜中混合均匀，在搅拌过程中，温度36±2℃，抽真空，脱气泡； 

2）料液B的制备：将饱和树脂、苯乙烯、活性的二价金属氧化物、BYK-980依次投入到搅拌罐中，启动高速分散机，搅拌均匀后，用不锈钢网过滤，配制成增稠剂； 

3）料液A和料液B的混合及涂覆：将90-100份的料液A与2-3份的料液B经计量泵输入到在线混合器混合，搅拌1-2分钟，混合后形成浸渍液。 

6.根据权利要求5所述的一种碳纤维浸渍液的制备方法，其特征在于：步骤1）中，所述液料A包括如下重量份数的材料：乙烯基环氧树脂：80.0-90.0份，QS-010N：10.0-20.0份，CH-335：0.5-1.5份，TBPB：0.5-1.5份，MODE：0.5-1.0份，DAP：2.0-4.0份,BYK-9076：0.6-2.0份,BYK-9065：2.0-4.0份,KH-580：1.0-3.0份,KH-550：0.5-1.0份； 

将液料A所需的材料加入到搅拌釜中，边加边搅，搅拌速度为800-1200r/min，温度控制在36±2℃，搅拌10min后，抽真空，真空搅拌5min后，停止搅拌，粘度控制在4000±500cps，制成液料A。 

7.根据权利要求5所述的一种碳纤维浸渍液的制备方法，其特征在于：步骤2）中，所述阻聚剂为MODE，由5%的对苯醌和5%的2,6-二叔丁基对甲酚溶于90%的邻苯二甲酸二烯丙酯中配制而成； 

所述液料B包括如下重量份数的材料投入到搅拌罐中：饱和树脂：60-70份，苯乙烯：2-4份，活性的二价金属氧化物：30-40份，BYK-980：0.5-1.0份。 

8.预浸料生产工艺，包括1）采用权利要求5所述的制备方法制备浸渍液；2）碳纤维的浸渍；3）预浸料的收卷和包装，其特征在于，步骤2）碳纤维的浸渍采用如下方式： 

a）将步骤1）中的浸渍液导入刮刀槽中，均匀涂覆在上、下承载膜上，待与碳纤维材料复合； 

b）将涂覆有浸渍液的上、下承载膜与待浸渍的碳纤维材料在SMC机组上浸渍；浸渍时，将待浸渍的碳纤维夹在中间，先经加热导辊，经压实机充分浸渍，然后通过步骤3）收卷，制成碳纤维预浸料。 

9.预浸料生产工艺，包括1）采用权利要求5所述的制备方法制备浸渍液；2）碳纤维的浸渍；3）预浸料的收卷和包装，其特征在于，步骤2）碳纤维的浸渍采用如下方式： 

将步骤1）配制的浸渍液导入浸胶槽中，碳纤维织物经展平辊展平后，经导辊导入浸胶槽，浸胶槽温度应恒定，以便减少粘度的变化，浸胶后的碳纤维织物与隔离膜复合，经收卷，稠化，制成碳纤维织物预浸料。