CN113001924A - 一种圆管编织专用高性能热塑性预浸带及其成型方法 - Google Patents

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CN113001924A CN202110277292.3A CN202110277292A CN113001924A CN 113001924 A CN113001924 A CN 113001924A CN 202110277292 A CN202110277292 A CN 202110277292A CN 113001924 A CN113001924 A CN 113001924A
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杨杰
张守玉
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Abstract

一种圆管编织专用高性能热塑性预浸带及其成型方法，包括以下步骤：步骤（1）：将连续增强纤维引入模具，高性能热塑性树脂基体经挤出机熔融挤出至模具中；步骤（2）：将浸渍树脂的连续纤维经口模牵出得到预浸纤维束；步骤（3）：将预浸纤维束引入专用定型设备定型得到具有预变形曲率的热塑性预浸带；步骤（4）：将制得的具有预变形曲率的预浸带作为环向纬纱编织成型圆管预制体。所述专用定型设备由可各自独立控温的上定型辊和下定型辊组成，上定型辊温度大于下定型辊温度30‑90℃，且上定型辊的温度≤180℃。采用本发明生产的预浸带在编织成型圆管预制体时能够很好的贴附在圆管模具表面，随形性好，编织效率高，能够明显的减小内应力，从而提高制品的性能和质量。

Description

一种圆管编织专用高性能热塑性预浸带及其成型方法
技术领域
本发明属于复合材料领域，具体为一种圆管编织专用高性能热塑性预浸带及其成型方法。
背景技术
连续纤维增强高性能热塑性预浸带因其具有强度高、耐高温、耐腐蚀、结构可设计性强、可多次成型等优点，在航空航天领域得到越来越多的应用。目前，预浸带常被采用铺带、缠绕或编织成型预制体后经热压成型管材等回转体制品，但预浸带尤其是连续纤维增强高性能热塑性预浸带具有一定的厚度，且模量较高，在成型管材等回转体预制件时，预浸带的随形性较差，尤其是对于曲率较小的预制体，一方面影响成型效率；另一方面会导致预制体存在内应力。内应力的存在会造成制件的尺寸精度下降，且成型时在压力作用下预浸带易产生滑移及变形，在材料内部产生缺陷，影响制品的整体力学性能。因此，制备出随形性好，易于编织成型的高性能热塑性预浸带具有很大的实用意义。
发明内容
本发明的目的是提供一种圆管编织专用高性能热塑性预浸带及其成型方法，解决当前在采用高性能热塑性预浸带编织成型管材预制体时，预浸带随形性差，内应力严重的问题。
为解决上述技术问题，所提供的一种圆管编织专用高性能热塑性预浸带及其成型方法包括以下步骤：
步骤（1）：将连续增强纤维引入模具，高性能热塑性树脂基体经挤出机熔融挤出至模具中；
步骤（2）：将浸渍树脂的连续纤维经口模牵出得到预浸纤维束；
步骤（3）：将步骤（2）的预浸纤维束引入专用定型设备定型得到具有预变形曲率的热塑性预浸带；
所述专用定型设备由可各自独立控温的上定型辊和下定型辊组成，上定型辊温度大于下定型辊温度30-90℃，且上定型辊的温度≤180℃。
步骤（4）：将步骤（3）制得的具有预变形曲率的预浸带作为环向纬纱编织成型圆管预制体。
优选的，步骤（1）所述高性能热塑性树脂为聚苯硫醚、聚醚醚酮、耐高温尼龙中的一种。
优选的，所述连续增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维、矿物纤维中的至少一种。
优选的，步骤（2）所述口模为最大尺寸小于预浸带宽度的圆形、椭圆形、矩形和异形口模中的一种。
进一步的，预浸带的曲率通过定型辊的直径、压力、温度差和预浸带的纤维含量进行设计和控制。
进一步的，所述成型方法也可用于其他连续纤维增强热塑性预浸带的制备。
本发明有益效果：
与现有技术相比，本发明提供的一种圆管编织专用高性能热塑性预浸带及其成型方法，预浸带经专用装备定型后具有预先设计的曲率，在编织成型圆管预制体时能够很好的贴附在圆管模具的表面，随形性好，编织效率高，能够明显的减小内应力，从而提高制品的性能和质量。
本发明成型方法易于操作和控制，生产效率高，且能够有效的提高制品加工的成品率，进而降低成本。
附图说明
图1是专用预浸带加工流程示意图；
图中：1—挤出机；2—模具腔体；3—预浸纤维束；4—上定型辊；5—下定型辊；6—专用预浸带；7—收卷装置。
具体实施方式
为了更好地理解本发明，下面结合实施例进一步阐明本发明的内容，但本发明的内容不仅仅局限于下面的实施例。
实施例1
采用连续碳纤维作为增强体，聚苯硫醚（PPS）树脂作为基体，制备直径为100mm的圆管预制体，具体制备步骤如下：
步骤（1）：将12k连续碳纤维纤维引入模具，PPS树脂基体经挤出机1熔融挤出至模具腔体2中；
步骤（2）：将浸渍了PPS树脂的连续碳纤维经直径为2mm的圆形口模牵出得到碳纤维增强PPS预浸纤维束3；
步骤（3）：将步骤（2）的预浸纤维束引入由上定型辊4和下定型辊5组成的专用定型设备定型得到曲率半径约为50mm的碳纤维增强PPS预浸带6；
上定型辊4温度为60℃，下定型辊2温度为25℃，预浸带宽度为8.15mm，厚度为0.3mm。
步骤（4）：将步骤（3）制得的预浸带6作为环向纬纱，采用无曲率预浸带作为经纱，编织成型组织结构为2/2斜纹的圆管预制体。
通过本方案制备的连续碳纤维增强PPS预浸带，纤维含量为42%，编织成型圆管预制体时，预浸带随形性好，与模具贴附性好，编织效率高，圆管预制体表观质量好，预浸带因内应力造成的间隙减少80%。

Claims (5)

1.一种圆管编织专用高性能热塑性预浸带及其成型方法，其特征在于：包括以下步骤：
步骤（1）：将连续增强纤维引入模具，高性能热塑性树脂基体经挤出机熔融挤出至模具中；
步骤（2）：将浸渍树脂的连续纤维经口模牵出得到预浸纤维束；
步骤（3）：将步骤（2）的预浸纤维束引入专用定型设备定型得到具有预变形曲率的热塑性预浸带；
所述专用定型设备由可各自独立控温的上定型辊和下定型辊组成，上定型辊温度大于下定型辊温度30-90℃，且上定型辊的温度≤180℃；
步骤（4）：将步骤（3）所制具有预变形曲率的预浸带作为环向纬纱编织成型圆管预制体。
2.如权利要求1所述的一种圆管编织专用高性能热塑性预浸带及其成型方法，其特征在于：步骤（1）所述高性能热塑性树脂为聚苯硫醚、聚醚醚酮、耐高温尼龙中的一种。
3.如权利要求1所述的一种圆管编织专用高性能热塑性预浸带及其成型方法，其特征在于：连续增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、石英纤维、玄武岩纤维、矿物纤维中的至少一种。
4.如权利要求1所述的一种圆管编织专用高性能热塑性预浸带及其成型方法，其特征在于：步骤（2）所述口模为最大尺寸小于预浸带宽度的圆形、椭圆形、矩形和异形口模中的一种。
5.权利要求1-4所述成型方法也可用于其他连续纤维增强热塑性预浸带的制备。
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* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN114274544A (zh) * 2021-12-24 2022-04-05 中国科学院长春光学精密机械与物理研究所 一种采用可变曲率模具制备复合材料反射镜的方法

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