CN105346200A - 连续层压法制备的热塑性预浸料及其方法 - Google Patents

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Abstract

本发明涉及连续层压法制备的热塑性预浸料及其方法。现有层压法制备热塑性预浸料为间歇式生产，生产效率低。本发明在增强纤维卷的上、下方各设置一个树脂薄膜卷，通过收卷装置收卷；在增强纤维和树脂薄膜的行进路径上设置除杂、干燥喷头，然后汇聚到上下相对的定向辊组，进行定位；接着通过上下相对的预热设备组进行预热；再将定位、预热处理后的增强纤维和树脂薄膜通过带有加热和冷却装置且上下相对的连续层压设备组，进行预浸渍；收卷，裁边，得到预浸料。本发明采用连续化工艺，大大提高了生产效率，通过调整制备过程中各个段的线速度，对树脂和纤维可控性的施加预张力，提高产品性能，提高了产品性能。

Description

连续层压法制备的热塑性预浸料及其方法
技术领域
本发明属于树脂基复合材料技术领域，具体涉及一种连续层压法制备的热塑性预浸料及其方法。
背景技术
树脂基复合材料相比金属和无机材料等传统材料具有更高的比强度和比模量而得到广泛应用。树脂基复合材料分为热固性和热塑性复合材料，相比于热固性复合材料，热塑性复合材料具有成型周期短、环境友好、可回收利用等优点。但由于热塑性树脂在熔融状态下年度较大，常大于100Pa.s，因此常规制备过程中需要提供较大的压力才能保证浸渍效果。常用的浸渍方法主要包括直接浸胶法和挤出浸胶法，直接浸胶法是将增强纤维束或者纤维布通过树脂熔体的胶池；挤出浸渍法是将树脂热熔后通过挤出模头，涂覆在纤维表面，然后通过热压辊等设备达到树脂在纤维中浸渍的效果。但是真两种方法后期都需要热压辊提供一个大的压力，突变性的作用在预浸料上，容易导致纤维损伤，纤维走向，热熔的树脂在长时间高温下接触氧气，导致热氧降解等缺点。
层压法制备热塑性预浸料，是将裁剪成固定规格的纤维布和树脂薄膜在层压机中进行压制，制备性能优异的预浸料。但是此方法为间歇式生产，需频繁开模合模，生产效率较低。
发明内容
本发明的目的是提供一种连续层压法制备的热塑性预浸料及其方法，克服间歇式生产的缺陷，提高生产效率。
本发明所采用的技术方案为：
连续层压法制备热塑性预浸料的方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：根据胶含量准备增强纤维和树脂薄膜；
步骤二：在增强纤维卷的上、下方各设置一个树脂薄膜卷，增强纤维和树脂薄膜通过收卷装置收卷；
在增强纤维和树脂薄膜的行进路径上设置除杂、干燥喷头进行除杂、除尘、干燥处理；
步骤三：将增强纤维和树脂薄膜汇聚到上下相对的定向辊组，固定增强纤维和树脂薄膜的相对位置，进行定位；
步骤四：接着通过上下相对的预热设备组进行预热；
步骤五：再将定位、预热处理后的增强纤维和树脂薄膜通过带有加热和冷却装置且上下相对的连续层压设备组，进行预浸渍；
步骤六：收卷，裁边，得到预浸料。
步骤一中，胶含量为
胶含量为30-50%。
步骤一中:
增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维，存在状态为单向纤维布、纤维编制布或者纤维毡；
树脂薄膜由树脂材料通过吹塑法、流延法或双向拉伸法制得，树脂选自聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚苯醚树脂、聚砜树脂；
树脂薄膜的厚度为
。
步骤二中：
除杂、除尘方法为溶剂清洗、热风吹扫，温度选取在树脂熔点之下的10-20℃；
干燥处理方法为热风吹扫、红外干燥，温度选取在树脂熔点之下的10-20℃。
步骤三中，定位辊组的压力为0.4-2.0MPa。
步骤四中，预热温度介于树脂熔点之下20℃到熔点之间。
步骤五中，连续层压设备包括加热加压浸渍段和冷却脱模段；
加热加压浸渍段的温度梯度为0±15℃/m，压力梯度为0±2MPa/m；
冷却脱模段的温度梯度为-15~0℃/m，压力梯度为0±2MPa/m。
连续层压设备的线速度为0-3m/s，收卷装置的线速度为连续层压设备线速度的1.0-1.2倍，定位辊的线速度为连续层压设备线速度的0.1-1.0倍。
如所述的连续层压法制备热塑性预浸料的方法制得的热塑性预浸料。
本发明具有以下优点：
1、本发明选用的树脂为预先制备的树脂薄膜，可以确保预浸料制备过程中树脂含量，保证产品胶含量的稳定性。
2、本发明采用加压方式为整个预浸料全部受压，可以有效的避免局部压力过大导致的纤维走向。
3、本发明预浸料制备过程中，纤维不需要承受较大的径向力和张力，纤维损伤小，预浸料性能更加优异。
4、本发明制备过程中，树脂熔体在模具内部，不需要接触空气，有效的避免了树脂的热氧老化。
5.本发明采用连续化工艺，大大提高了生产效率。
6.本发明生产过程中，通过调整制备过程中各个段的线速度，能够对树脂和纤维可控性的施加预张力，提高产品性能。
附图说明
图1是预浸料制备过程的示意图。
图中：1-树脂薄膜卷，2-增强纤维卷，3-除杂、干燥喷头，4-定向辊，5-预热装置，6-连续层压装置，7-收卷装置。
具体实施方式
下面结合具体实施方式对本发明进行详细的说明。
本发明涉及的连续层压法制备热塑性预浸料的方法，由以下步骤实现：
步骤一：根据胶含量准备增强纤维和树脂薄膜；
步骤二：在增强纤维卷的上、下方各设置一个树脂薄膜卷，增强纤维和树脂薄膜通过收卷装置收卷；
在增强纤维和树脂薄膜的行进路径上设置除杂、干燥喷头进行除杂、除尘、干燥处理；
步骤三：将增强纤维和树脂薄膜汇聚到上下相对的定向辊组，固定增强纤维和树脂薄膜的相对位置，进行定位；
步骤四：接着通过上下相对的预热设备组进行预热；
步骤五：再将定位、预热处理后的增强纤维和树脂薄膜通过带有加热和冷却装置且上下相对的连续层压设备组，进行预浸渍；
步骤六：收卷，裁边，得到预浸料。
1、步骤一中：
胶含量为
胶含量为30-50%，纤维含量为50-70%。
增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维，存在状态为单向纤维布、纤维编制布或者纤维毡。
树脂薄膜由树脂材料通过吹塑法、流延法或双向拉伸法制得，树脂选自聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚苯醚树脂、聚砜树脂。
树脂薄膜的厚度为
。
薄膜和纤维的宽度为0-2米。也可以是客户要求的任意宽度。
2、步骤二中：
除杂、除尘方法为溶剂清洗、热风吹扫，温度选取在树脂熔点之下的10-20℃；干燥处理方法为热风吹扫、红外干燥，温度选取在树脂熔点之下的10-20℃。
3、步骤三中：
定位辊组的压力为0.4-2.0MPa。
4、步骤四中：
预热温度介于树脂熔点之下20℃到熔点之间。
5、步骤五中：
连续层压设备包括加热加压浸渍段和冷却脱模段；加热加压浸渍段的温度梯度为0±15℃/m，压力梯度为0±2MPa/m；冷却脱模段的温度梯度为-15~0℃/m，压力梯度为0±2MPa/m。
连续层压设备的线速度为0-3m/s，收卷装置的线速度为连续层压设备线速度的1.0-1.2倍，定位辊的线速度为连续层压设备线速度的0.1-1.0倍。
实施例1：
选用密度为0.949g/cm3，厚度为0.0458mm，宽为400mm的高密度聚乙烯树脂薄膜基体，电子级玻纤布7628作为连续增强材料，控制胶含量为30%；
将除杂、干燥喷头3的温度设为150℃，使用热空气对原料进行处理；
定向辊4的线速度设为0.99m/s，压力设为0.4MPa；
预热装置5的温度设定为170℃；
连续层压装置6的线速度为1m/s，初始压力设为0.8MPa，压力梯度设为0MPa/m，初始温度设为230℃，加热加压浸渍段升温梯度为0℃/m，冷却脱模段的温度梯度为-20℃/m；
收卷装置7的线速度设定为1.2m/s，如上稳定运行，即可得到连续化作业的纤维增强热塑性预浸料。
实施例2：
选用密度为1.32g/cm3，厚度为0.05mm，宽为800mm的聚醚醚酮薄膜基体，电子级玻纤布7628作为连续增强材料，控制胶含量为40%；
将除杂、干燥喷头3的温度设为250℃，使用热空气对原料进行处理；
定向辊4的线速度设为1.98m/s，压力设为0.4MPa；
预热装置5的温度设定为330℃；
连续层压装置6的线速度为2m/s，初始压力设为0.4MPa，压力梯度设为0.2MPa/m，初始温度设为360℃，加热加压浸渍段升温梯度为0℃/m，冷却脱模段的温度梯度为-20℃/m，压力设为1.0MPa；
收卷装置7的线速度设定为2.1m/s，如上稳定运行，即可得到连续化作业的纤维增强热塑性预浸料。
本发明的内容不限于实施例所列举，本领域普通技术人员通过阅读本发明说明书而对本发明技术方案采取的任何等效的变换，均为本发明的权利要求所涵盖。

Claims (9)

1.连续层压法制备热塑性预浸料的方法，其特征在于：
由以下步骤实现：
步骤一：根据胶含量准备增强纤维和树脂薄膜；
步骤二：在增强纤维卷的上、下方各设置一个树脂薄膜卷，增强纤维和树脂薄膜通过收卷装置收卷；
在增强纤维和树脂薄膜的行进路径上设置除杂、干燥喷头进行除杂、除尘、干燥处理；
步骤三：将增强纤维和树脂薄膜汇聚到上下相对的定向辊组，固定增强纤维和树脂薄膜的相对位置，进行定位；
步骤四：接着通过上下相对的预热设备组进行预热；
步骤五：再将定位、预热处理后的增强纤维和树脂薄膜通过带有加热和冷却装置且上下相对的连续层压设备组，进行预浸渍；
步骤六：收卷，裁边，得到预浸料。
2.根据权利要求1所述的连续层压法制备热塑性预浸料的方法，其特征在于：
步骤一中，胶含量为
胶含量为30-50%。
3.根据权利要求1所述的连续层压法制备热塑性预浸料的方法，其特征在于：
步骤一中:
增强纤维选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维，存在状态为单向纤维布、纤维编制布或者纤维毡；
树脂薄膜由树脂材料通过吹塑法、流延法或双向拉伸法制得，树脂选自聚丙烯树脂、聚乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚苯醚树脂、聚砜树脂；
树脂薄膜的厚度为
。
4.根据权利要求1所述的连续层压法制备热塑性预浸料的方法，其特征在于：
步骤二中：
除杂、除尘方法为溶剂清洗、热风吹扫，温度选取在树脂熔点之下的10-20℃；
干燥处理方法为热风吹扫、红外干燥，温度选取在树脂熔点之下的10-20℃。
5.根据权利要求1所述的连续层压法制备热塑性预浸料的方法，其特征在于：
步骤三中，定位辊组的压力为0.4-2.0MPa。
6.根据权利要求1所述的连续层压法制备热塑性预浸料的方法，其特征在于：
步骤四中，预热温度介于树脂熔点之下20℃到熔点之间。
7.根据权利要求1所述的连续层压法制备热塑性预浸料的方法，其特征在于：
步骤五中，连续层压设备包括加热加压浸渍段和冷却脱模段；
加热加压浸渍段的温度梯度为0±15℃/m，压力梯度为0±2MPa/m；
冷却脱模段的温度梯度为-15~0℃/m，压力梯度为0±2MPa/m。
8.根据权利要求1所述的连续层压法制备热塑性预浸料的方法，其特征在于：
连续层压设备的线速度为0-3m/s，收卷装置的线速度为连续层压设备线速度的1.0-1.2倍，定位辊的线速度为连续层压设备线速度的0.1-1.0倍。
9.如权利要求1所述的连续层压法制备热塑性预浸料的方法制得的热塑性预浸料。
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