CN1580101A - 热塑性树脂基碳纤维复合材料片材及其制作方法和设备 - Google Patents
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Abstract
一种热塑性树脂基连续碳纤维复合材料片材及其制作方法和设备，涉及建筑加固片材。其树脂基体为热塑性树脂。制备方法分二步：第一步先制备热塑型预浸带，首先把碳纤维加张力展平成片、挤出热塑性树脂涂覆在碳纤维上，然后通过浸渍、辊压定型，经自然冷却后牵引、收卷。第二步为拉挤热塑成型，通过第一步的若干层预浸带经预热、热压、成型然后冷却定型、收卷、牵引，得到成品。提高了制品的抗冲击强度、韧性和延伸率，是可分解处理的绿色环保新材料。
Description
技术领域：
本发明涉及建筑加固材料，尤其是指碳纤维结构加固增强材料既片材。
背景技术：
树脂基复合材料是一种用途和前景极为广阔的新材料。而树脂基体有热固性和热塑性之分，其相应复合材料的成型方法、制品性能也就不尽相同。热固性树脂基复合材料虽然成型容易，强度、模量等力学性能很好，在目前广为推广应用，但存在材料脆性大，极限受力时会产生脆断，延伸率小，且不能重复利用，废弃物不溶而给环境带来污染等缺陷。碳纤维结构加固增强材料统称为片材，目前用的碳纤维板都是热固性树脂基碳纤维复合材料片材。该热固性产品技术是将浸渍过环氧树脂的碳纤维集束纱直接拉挤成型，即为一步法成型。与所有的玻璃钢拉挤成型制品一样，该热固性产品虽具有成型工艺简单、力学性能好等诸多优点，但最终产品存在脆性大，易发生脆断险象；延伸率低，不与混凝土结构的延性相适配等严重缺陷；且无法二次利用和分解处理，与所有热固性复合材料产品一样，其大量使用后的废弃物将会导致对环境的严重污染。
而热塑性树脂基复合材料不仅包括韧性、延伸率在内的综合力学性能好，而且材料的热变性温度高，可重复利用，可熔溶分解处理，是一种绿色环保新材料。但高性能热塑性树脂熔点高，粘度很大(是热固性树脂的数十倍)，在成型过程中很难浸渍增强纤维，这一致命的缺点成为长期以来制约热塑性复合材料发展的瓶颈。
发明内容：
本发明的目的在于克服以上不足而提供一种韧性强、延伸率高，可分解处理的绿色环保新材料：热塑性树脂基连续碳纤维复合材料片材及其制作方法和设备。
本发明是通过如下技术方案来实现的：本热塑性树脂基连续碳纤维复合材料片材的树脂基体为热塑性树脂。
热塑性树脂基连续碳纤维复合材料片材的制备方法，其特征在于所述的制备方法分二步：
第一步先制备热塑型预浸带，首先把碳纤维加张力展平成片、挤出热塑性树脂涂覆在碳纤维上，然后通过浸渍、辊压定型，经自然冷却后牵引、收卷。
第二步为拉挤热塑成型，通过第一步的若干层预浸带经预热、热压、成型然后冷却定型、收卷、牵引，得到成品。
所述的第一步制备热塑型预浸带时，碳纤维体积分数大于60％。
所述的第一步的设备依次为碳纤维纱架连接干燥箱、浸渍辊、辊压定型机、牵引辊和收卷器，浸渍辊上还设有挤出机。
所述的第二步的设备依次为预浸带架、导入预成型机、预热模、仪表控制器、热固结模、冷却定型模连接牵引器。
本产品具有如下优点：1、综合性能提高，在所得强度、模量基本力学指标不低于热固性产品基础上，突出提高了制品的抗冲击强度、韧性和延伸率，其热变形温度也大大提高。2、应用范围扩大，使用中可象钢材一样能自由弯曲成型，适应在拐角或曲面各种复杂形状下的有效加固施工。3、可利用无污染，生产过程中产生的边角废料，以及日后大量使用后最终产生的废弃物，均可通过物理、化学的方法进行重复利用或分解处理掉，给环境压力减小到最低程度。
附图说明：
图1为第一步制备热塑型预浸带的工艺流程图；
图2为第二步拉挤热塑成型的工艺流程图；
图3为第一步制备热塑型预浸带的设备的结构示例；
图4为第二步拉挤热塑成型的设备的结构示例。
具体实施方式：
如图1所示，本热塑性树脂基连续碳纤维复合材料片材的树脂基体为热塑性树脂(TEEK)。
如图1、图2所示，本产品分两步法成型，既第一步先将高粘度热塑性树脂溶液涂覆在碳纤维表面，并预制成带状薄层预浸料，具体步骤：先把碳纤维加张力展平成片、挤出热塑性树脂涂覆在碳纤维上，然后通过浸渍、辊压定型，经自然冷却后牵引、收卷。第二步再将多层叠合的这种预浸料通过拉挤成型至最终产品；具体步骤：通过第一步的若干层预浸带经预热、热压、成型然后冷却定型、收卷、牵引，得到成品。制备厚度在0.5mm左右的TEEK树脂连续碳纤维预浸带，碳纤维体积分数应大于60％。预浸带叠合层数是根据产品面密度要求而定。
如图3所示，所述的第一步的设备依次为碳纤维纱架1连接干燥箱2、浸渍辊4、辊压定型机5、牵引辊6和收卷器7，浸渍辊上还设有挤出机3。
如图4所示，所述的第二步的设备依次为预浸带架8、导入预成型机9、预热模10、仪表控制器11、热固结模12、冷却定型模13连接牵引器14。
Claims (5)
1、一种热塑性树脂基碳纤维复合材料片材，其特征在于碳纤维复合材料片材的树脂基体为热塑性树脂。
2、如权利要求1所述的一种热塑性树脂基碳纤维复合材料片材的制备方法，其特征在于所述的制备方法分二步：
第一步先制备热塑型预浸带，首先把碳纤维加张力展平成片、挤出热塑性树脂涂覆在碳纤维上，然后通过浸渍、辊压定型，经自然冷却后牵引、收卷。
第二步为拉挤热塑成型，通过第一步的若干层预浸带经预热、热压、成型然后冷却定型、收卷、牵引，得到成品。
3、如权利要求2所述的一种热塑性树脂基碳纤维复合材料片材的制备方法，其特征在于所述的第一步制备热塑型预浸带时，碳纤维体积分数大于60％。
4、如权利要求2所述的一种热塑性树脂基碳纤维复合材料片材的制作设备，其特征在于所述的第一步的设备依次为碳纤维纱架连接干燥箱、浸渍辊、辊压定型机、牵引辊和收卷器，浸渍辊上还设有挤出机。
5、如权利要求2所述的一种热塑性树脂基碳纤维复合材料片材的制作设备，其特征在于所述的第二步的设备依次为预浸带架、导入预成型机、预热模、仪表控制器、热固结模、冷却定型模连接牵引器。
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