CN105583962A - 一种采用双面撒粉工艺制备热塑性预浸料的方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种采用双面撒粉工艺制备热塑性预浸料的方法，该方法先通过第一撒粉装置将热塑性树脂粉末均匀撒在单向织物的第一面，通过第一烘箱加热熔融，出烘箱后冷却压平，然后织物通过导辊翻面，通过第二撒粉装置在织物的第二面撒粉，同样通过第二烘箱加热熔融，再经压辊冷却压平后收卷成型。本发明能够连续生产热塑性预浸料，能够在织物的两面都均匀撒上热塑性树脂，所得产品树脂浸润性好，分布均匀，外观平整。

Description

一种采用双面撒粉工艺制备热塑性预浸料的方法

技术领域

本发明涉及一种采用双面撒粉工艺制备热塑性预浸料的方法，属于复合材料中间体的设计与制备技术领域。

背景技术

以增强纤维或织物预浸聚合物而成的预浸料是制备复合材料零、构件的中间材料，其性能直接影响到复合材料的性能和质量。自50年代树脂基复合材料问世以来的几十年，一直以热固性树脂基复合材料为主流发展方向。上世纪80年代，热塑性树脂及其复合材料引起了人们很大的兴趣，并取得了很大进展。相比于热固性复合材料，热塑性复合材料具有较强的柔韧性和抗冲击性能、良好的抗破坏能力和阻尼性能，它还具有成型加工周期短，可重复使用且性能不下降等优点。近10年来，热塑性复合材料以年均25％的速度增长，发展速度比热固性复合材料高数倍。

热塑性树脂基复合材料传统的加工方法，很难满足增强纤维和基体树脂均匀分布和基体树脂对增强纤维完全浸渍的要求，这给复合材料的树脂浸渍和成型加工造成了困难。

目前，采用粉末工艺生产连续纤维增强热塑性预浸料的研究方法很多。像静电流态化床工艺法是在流态化床上，通过静电作用使树脂粉末带电沉积和附着于碳纤维上，经加热熔融浸渍，冷却成型收卷。但是该工艺需要静电环境，使附近的空气电离，形成电离区，静电电压强度越大，空气的电离程度越厉害，使带电的空气与树脂粉末接触，粉末即可带电，从而实现静电流态化工艺。但是静电电压具有操作上的不安全因素，另外流态化床操作也不是很稳定。

本发明通过第一撒粉装置将热塑性树脂粉末均匀撒在单向织物的第一面，通过第一烘箱加热熔融，出烘箱后冷却压平，然后织物通过导辊翻面，通过第二撒粉装置在织物的第二面撒粉，同样通过第二烘箱加热熔融，再经压辊冷却压平后收卷成型。本发明能够连续生产热塑性预浸料，能够在织物的两面都均匀撒上热塑性树脂，所得产品树脂浸润性好，分布均匀，外观平整。

迄今为止，采用专门的撒粉机构，通过撒粉方法来制备双面预浸热塑性树脂的预浸料制备工艺还未见报道。

发明内容

本发明的目的是提供一种高效、低成本的热塑性预浸料的制备方法。

为了达到上述目的，本发明提供了一种双面撒粉工艺制备热塑性预浸料的方法，具体步骤如下：

(1)预先织造单向织物作为预浸料的增强材料备用；

(2)将单向织物置于放卷装置，织物平整稳定放卷，在一定张力下通过第一撒粉装置，撒粉装置通过振动，使热塑性树脂均匀撒在单向织物的第一面。

(3)单向织物完成撒粉后，在履带和张力机构牵引下连续行进，通过第一烘箱加热装置，在一定温度下，树脂粉末熔融浸渍在织物上；

(4)完成浸渍后，单向织物经过压辊冷却压平；

(5)出压辊后，单向织物通过导辊翻面，通过第二撒粉装置，使热塑性树脂均匀撒在单向织物的第二面；

(6)完成第二面撒粉后，织物在履带和张力机构牵引下连续行进，通过第二烘箱加热装置，在一定温度下，树脂粉末熔融浸渍在织物上；

(7)完成浸渍后，织物经过压辊冷却压平形成热塑性预浸料，得到的热塑性预浸料中，树脂重量含量为35％～45％。

本发明中，所述单向织物由碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维制成；采用碳纤维制备单向织物时，采用热塑性上浆剂，面密度为200g/m²，采用的绑定纬纱是在外面涂覆热熔胶的玻璃纤维。

本发明中，步骤(2)和步骤(5)所述的热塑性树脂为尼龙树脂。

本发明中，步骤(3)和步骤(6)中所述的烘箱加热采用远红外加热。

本发明中，步骤(7)所述的热塑性预浸料中，树脂重量含量为35％～45％。与现有技术相比，本发明的有益效果如下：

(1)制备方法简单，成本较低，性能稳定，可以很好的满足产品要求；

(2)设备构造简单，工艺流程合理，能连续快速生产双面涂覆热塑性树脂的浸渍料；

(3)采用远红外加热方式，具有加热温度场均匀，避免热风加热造成树脂粉末飞扬的缺点。

附图说明

图1为双面撒粉工艺制备热塑性预浸料的工艺流程示意图。

图2为本发明实施例2制备得到的热塑性预浸料的SEM图。

图3为本发明利用实施例1和实施例2得到的预浸料制备的复合材料的SEM图。

图中标号：1-放卷装置，2-收卷装置，3-单向织物，4-第一撒粉装置，5-第二撒粉装置，6-第一碳布传导辊，7-第二碳布传导辊，8-第一远红外烘箱，9-第二远红外烘箱，10-第一冷却压辊，11-第二冷却压辊，12-导辊。

具体实施方式

下面结合具体实施例，进一步阐述本发明。应理解，这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围。此外应理解，在阅读了本发明的内容后，本领域技术人员可以对本发明作各种改动或修改，这些等价形式同样落于本申请所附权利要求书所限定的范围。

实施例1

如图1所示，为双面撒粉工艺制备热塑性预浸料的工艺流程示意图，其采用的工艺设备，包括放卷装置1、收卷装置2、单向织物3、第一撒粉装置4、第二撒粉装置5、第一碳布传导辊6、第二碳布传导辊7、第一远红外烘箱8、第二远红外烘箱9、第一冷却压辊10、第二冷却压辊11和导辊12。

如图1所示，当事先加工的幅宽为400mm的碳纤维单向织物3固定在放卷装置1上，然后通过第一碳布传导辊6以2m/min的速度往前行进，在第一撒粉装置4处，PA12树脂均匀撒落在碳布的上表面，在1min时间内，落在400mm×400mm面积碳布上的树脂重量为24g，撒粉时间0.2min，碳布依靠烘箱里的履带传输作用进入第一远红外烘箱7，在第一远红外烘箱7中设定加热温度为200℃，PA12树脂在该温度下充分熔融浸渍碳纤维，出第一远红外烘箱7后，单向织物3进入第一冷却压辊10，树脂经冷却压平后通过导辊12进入第二撒粉装置5，设置该撒粉装置的撒粉量和第一撒粉装置相同，使单向织物3的第二面完成撒粉，单向织物3在第二碳布传导辊7的作用下进入第二远红外烘箱9，经过第二冷却压辊11压平后形成碳纤维增强热塑性预浸料，最后预浸料通过收卷装置2收卷成型；得到的碳纤维增强热塑性预浸料没有出现缝隙，树脂局部不均现象。

实施例2

如图1所示，当事先加工的幅宽为400mm的碳纤维单向织物3固定在放卷装置1上，然后通过第一碳布传导辊6以2m/min的速度往前行进，在第一撒粉装置4处，PA6树脂均匀撒落在碳布的上表面，在1min时间内，落在400mm×400mm面积碳布上的树脂重量为24g，撒粉时间0.2min，碳布依靠烘箱里的履带传输作用进入第一远红外烘箱7，在第一远红外烘箱7中设定加热温度为240℃，PA6树脂在该温度下充分熔融浸渍碳纤维，出第一远红外烘箱7后，单向织物3进入第一冷却压辊10，树脂经冷却压平后通过导辊12进入第二撒粉装置5，设置该撒粉装置的撒粉量和第一撒粉装置相同，使单向织物3的第二面完成撒粉，单向织物3在第二碳布传导辊7的作用下进入第二远红外烘箱9，经过第二冷却压辊11压平后形成碳纤维增强热塑性预浸料，最后预浸料通过收卷装置2收卷成型。得到的碳纤维增强热塑性预浸料如图2所示，没有出现缝隙，树脂局部不均现象。

根据本发明工艺制备热塑性预浸料，可以根据不同热塑性树脂的熔点设定合适的加热温度和单向织物行进速度，也可以根据不同的纤维制备不同的预浸料，通过控制撒粉装置的撒粉量可以有效控制预浸料的纤维体积含量，能够实现树脂含量达到35％～45％的要求。

本发明进一步将实施例1和实施例2得到的预浸料进行模压成型制备复合材料，具有良好的可成型性，得到复合材料如图3所示。

Claims (4)

1.一种采用双面撒粉工艺制备热塑性预浸料的方法，其特征在于，具体步骤如下：

(1)预先织造单向织物作为预浸料的增强材料备用；

(2)将单向织物置于放卷装置，织物平整稳定放卷，在张力作用下通过第一撒粉装置，撒粉装置通过振动，使撒粉装置中的热塑性树脂均匀撒在单向织物的第一面；

(3)单向织物完成撒粉后，在履带和张力机构牵引下连续行进，通过第一烘箱加热装置，使得树脂粉末熔融浸渍在单向织物上；

(4)完成浸渍后，单向织物经过压辊冷却压平；

(5)出压辊后，单向织物通过导辊翻面，通过第二撒粉装置，使热塑性树脂均匀撒在单向织物的第二面。

(6)完成第二面撒粉后，织物在履带和张力机构牵引下连续行进，通过第二烘箱加热装置，使得树脂粉末熔融浸渍在织物上。

(7)完成浸渍后，织物经过压辊冷却压平形成热塑性预浸料，所得到的热塑性预浸料中，树脂重量含量为35％～45％。

2.如权利要求1所述的方法，其特征在于：所述单向织物由碳纤维、玻璃纤维、

芳纶纤维或玄武岩纤维制成。

3.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(2)和步骤(5)所述的热塑性树脂为尼龙树脂。

4.如权利要求1所述的方法，其特征在于，步骤(3)和步骤(6)中所述的烘箱加热采用远红外加热。