CN212949603U - 一种热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构 - Google Patents
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Abstract
本实用新型公开了一种热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，为分层结构，依次为热塑性树脂基底胶膜层、热塑性树脂颗粒层和叠层多维度碳纤维织物层；热塑性树脂颗粒层的厚度为0.05‑1mm，树脂颗粒的粒径为1‑10μm；叠层多维度碳纤维织物层由若干层平面织物叠合而成。该种预浸织物结构可以保证生产效率，可以控制热熔含浸速度和含浸效果，且可以避免溶剂对预浸织物的结构致密性造成不良影响。
Description
技术领域
本实用新型属于碳纤维预浸织物领域，特别涉及一种热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构。
背景技术
公开该背景技术部分的信息仅仅旨在增加对本实用新型的总体背景的理解，而不必然被视为承认或以任何形式暗示该信息构成已经成为本领域一般技术人员所公知的现有技术。
碳纤维热塑性织物是一种目前制备碳纤维热塑性复合材料使用的关键中间产品，该预浸织物通过纤维的多维度排布实现复合材料各个方向上的有效增强效果，同时通过热塑性树脂基体的配合，在有效保证力学刚性的同时，有效提高了韧性等综合力学性能的发挥。目前，预浸料的制备方法种类较多，主要包括乳液浸渍法、热熔含浸法、流化床浸渍等，而不同的工艺方法各有优势也有问题，如，乳液浸渍法存在溶剂排出困难问题，热熔含浸法的工艺能耗较高、流化床浸渍对装备的要求较高。
发明内容
为了解决现有技术中存在的技术问题，本实用新型的目的是提供一种热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构。该种预浸织物结构可以保证生产效率，可以控制热熔含浸速度和含浸效果，且可以避免溶剂对预浸织物的结构致密性造成不良影响。
为解决以上技术问题，本实用新型的一种或多种实施例提供了如下技术方案：
本实用新型的第一个方面，提供一种热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，为分层结构，依次为热塑性树脂基底胶膜层、热塑性树脂颗粒层和叠层多维度碳纤维织物层；热塑性树脂颗粒层的厚度为0.05-1mm，树脂颗粒的粒径为1-10μm；叠层多维度碳纤维织物层由若干层平面织物叠合而成。
此处的多维度是指三维四向或三维五向等。
与现有技术相比，本实用新型的以上一个或多个实施例的有益效果为：
(1)采用含有热塑性树脂颗粒层的热塑性树脂胶膜，通过热辊加压熔融含浸，加压热熔过程将纤维织物层与胶膜基底之间的颗粒热塑性树脂挤压熔融，有效渗入多维纤维织物之间，保证含浸过程中纤维单丝之间的浸渍效果，最终通过树脂胶膜基底的热熔制备碳纤维预浸织物，可有效解决纤维织物单丝之间热熔含浸效果不均匀的问题，控制树脂的热熔含浸速度和效果(颗粒层树脂由于颗粒粒度较小，可以渗透到纤维单丝之间，在颗粒树脂加热熔融过程中，有效在纤维单丝之间形成基体树脂的连续状态，保证纤维的界面效果)；
(2)采用多维度碳纤维织物结构，可以灵活调整含浸过程的速度和提高生产效率。
附图说明
构成本实用新型的一部分的说明书附图用来提供对本实用新型的进一步理解，本实用新型的示意性实施例及其说明用于解释本实用新型，并不构成对本实用新型的不当限定。
图1是本实用新型实施例中热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构的结构示意图。
其中，1、热塑性树脂基底胶膜层，2、热塑性树脂颗粒层，3、叠层多维度碳纤维织物层。
具体实施方式
应该指出，以下详细说明都是示例性的，旨在对本实用新型提供进一步的说明。除非另有指明，本文使用的所有技术和科学术语具有与本实用新型所属技术领域的普通技术人员通常理解的相同含义。
需要注意的是，这里所使用的术语仅是为了描述具体实施方式，而非意图限制根据本实用新型的示例性实施方式。如在这里所使用的，除非上下文另外明确指出，否则单数形式也意图包括复数形式，此外，还应当理解的是，当在本说明书中使用术语“包含”和/或“包括”时，其指明存在特征、步骤、操作、器件、组件和/或它们的组合。
本实用新型的第一个方面，提供一种热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，为分层结构，依次为热塑性树脂基底胶膜层、热塑性树脂颗粒层和叠层多维度碳纤维织物层；热塑性树脂颗粒层的厚度为0.05-1mm，树脂颗粒的粒径为1-10μm；叠层多维度碳纤维织物层由若干层平面织物叠合而成。
多维度是指三维四向或三维五向。
在一些实施例中，热塑性树脂基底胶膜层的材质选自聚酰胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚氨酯、聚乙烯或聚烯烃树脂。
进一步的，热塑性树脂基底胶膜层的厚度为0.1-0.9mm。
在一些实施例中，热塑性树脂颗粒层中树脂颗粒的材料选自聚酰胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚氨酯、聚乙烯或聚烯烃树脂。
在一些实施例中，预浸织物结构中树脂的质量百分数为10-60％。
在一些实施例中，叠层多维度碳纤维织物层中的碳纤维选自T300、T700、T800、T1000、M40、M60、M40J或M60J。
进一步的，每层平面织物的编织结构为平纹、斜纹、缎纹、多轴向或单向。
本实用新型的第二个方面，提供上述热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构的制备方法，包括如下步骤：
制备热塑性树脂基底胶膜层；
在热塑性树脂基底胶膜层的内表面喷涂加工一层热塑性树脂颗粒层；
将碳纤维织物去除上浆剂，将表面处理后的碳纤维织物加压热熔叠合于热塑性树脂颗粒层上，即得。
在一些实施例中，对碳纤维织物进行表面处理的方法为电化学氧化或者液相氧化方式。
在一些实施例中，加压热熔的温度高于树脂熔点10-30℃，压强为2-10MPa。
实施例1
如图1所示，热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，为分层结构，依次为热塑性树脂基底胶膜层1、热塑性树脂颗粒层2和叠层多维度碳纤维织物层3。
首先，采用0.1mm厚的聚烯烃热塑性膜状树脂为热塑性树脂基底胶膜层1，在热塑性树脂基底胶膜层1与碳纤维织物接触的内表面采用物理喷涂方式加工一层厚度0.05mm的2μm颗粒直径的聚烯烃热塑性树脂层(热塑性树脂颗粒层2)，形成热熔可控型热塑性树脂基底膜。之后以单向排布方式采用T300碳纤维形成幅宽为1m的叠层多维度碳纤维织物层3，将纤维织物加工完毕后，对纤维织物进行上浆剂的去除和表面活化。最终采用连续加压热熔方式，将热熔可控型树脂基底膜与单向排布碳纤维织物叠合并加压热熔，热辊温度控制在130℃，热辊走速控制在40m/min，热辊挤压压强控制在10MPa，最终制备面密度300g/m2的热塑性预浸织物整体结构，最终基底树脂胶膜热熔和颗粒树脂热熔含浸之后的树脂含量为30％。
实施例2
如图1所示，热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，为分层结构，依次为热塑性树脂基底胶膜层1、热塑性树脂颗粒层2和叠层多维度碳纤维织物层3。
首先采用0.3mm厚的聚酰胺热塑性膜状树脂为热塑性树脂基底胶膜层1，在热塑性树脂基底胶膜层1与碳纤维织物接触的内表面采用物理喷涂方式加工一层厚度0.3mm的3μm颗粒直径的聚酰胺热塑性树脂层，形成热熔可控型热塑性树脂基底膜。之后以缎纹排布方式采用T700碳纤维形成幅宽为1.6m的织物层，将纤维织物加工完毕后，进行上浆剂的去除和表面活化。最终采用连续加压热熔方式，将热熔可控型树脂基底膜与缎纹排布碳纤维织物叠合并加压热熔，热辊温度控制在250℃，热辊走速控制在30m/min，热辊的挤压压强控制在5MPa，最终制备面密度130g/m2的热塑性预浸织物整体结构，最终基底树脂胶膜热熔和颗粒树脂热熔含浸之后的树脂含量为40％。
实施例3
如图1所示，热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，为分层结构，依次为热塑性树脂基底胶膜层1、热塑性树脂颗粒层2和叠层多维度碳纤维织物层3。
首先采用0.4mm厚的聚醚醚酮热塑性膜状树脂为热塑性树脂基底胶膜层1，在热塑性树脂基底胶膜层1与碳纤维织物接触的内表面采用物理喷涂方式加工一层厚度0.1mm的4μm颗粒直径的聚酰胺热塑性树脂层，形成热熔可控型热塑性树脂基底膜。之后以斜纹排布方式采用M60J碳纤维形成幅宽为1.2m的织物层，将纤维织物加工完毕后，进行上浆剂的去除和表面活化。最终采用连续加压热熔方式，将热熔可控型树脂基底膜与斜纹排布碳纤维织物叠合并加压热熔，热辊温度控制在200℃，热辊走速控制在30m/min，热辊的挤压压强控制在6MPa，最终制备面密度230g/m2的热塑性预浸织物整体结构，最终基底树脂胶膜热熔和颗粒树脂热熔含浸之后的树脂含量为60％。
实施例4
如图1所示，热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，为分层结构，依次为热塑性树脂基底胶膜层1、热塑性树脂颗粒层2和叠层多维度碳纤维织物层3。
首先采用0.5mm厚的聚氨酯热塑性膜状树脂为热塑性树脂基底胶膜层1，在热塑性树脂基底胶膜层1与碳纤维织物接触的内表面采用物理喷涂方式加工一层厚度0.09mm的6μm颗粒直径的聚氨酯热塑性树脂层，形成热熔可控型热塑性树脂基底膜。之后以平纹排布方式采用T1000碳纤维形成幅宽为1m的织物层，将纤维织物加工完毕后，进行上浆剂的去除和表面活化。最终采用连续加压热熔方式，将热熔可控型树脂基底膜与平纹排布碳纤维织物叠合并加压热熔，热辊温度控制在150℃，热辊走速控制在35m/min，热辊的挤压压强控制在4MPa，最终制备面密度200g/m2的热塑性预浸织物整体结构，最终基底树脂胶膜热熔和颗粒树脂热熔含浸之后的树脂含量为35％。
以上所述仅为本实用新型的优选实施例而已，并不用于限制本实用新型，对于本领域的技术人员来说，本实用新型可以有各种更改和变化。凡在本实用新型的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本实用新型的保护范围之内。
Claims (11)
1.一种热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，其特征在于：为分层结构，依次为热塑性树脂基底胶膜层、热塑性树脂颗粒层和叠层多维度碳纤维织物层；热塑性树脂颗粒层的厚度为0.05-1mm，树脂颗粒的粒径为1-10μm；叠层多维度碳纤维织物层由若干层平面织物叠合而成。
2.根据权利要求1所述的热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，其特征在于：热塑性树脂基底胶膜层的材质选自聚酰胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚氨酯或聚烯烃树脂。
3.根据权利要求2所述的热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，其特征在于：所述聚烯烃树脂为聚乙烯。
4.根据权利要求2所述的热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，其特征在于：热塑性树脂基底胶膜层的厚度为0.1-0.9mm。
5.根据权利要求1所述的热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，其特征在于：热塑性树脂颗粒层中树脂颗粒的材料选自聚酰胺、聚醚酮、聚醚醚酮、聚氨酯、聚乙烯或聚烯烃树脂。
6.根据权利要求1所述的热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，其特征在于：叠层多维度碳纤维织物层中的碳纤维选自T300、T700、T800、T1000、M40、M60、M40J或M60J。
7.根据权利要求6所述的热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，其特征在于：每层平面织物的编织结构为平纹、斜纹、缎纹。
8.根据权利要求6所述的热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，其特征在于：每层平面织物的编织结构为多轴向或单向。
9.根据权利要求1所述的热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，其特征在于：叠层多维度碳纤维织物层由3-20层平面织物叠合而成。
10.根据权利要求9所述的热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，其特征在于：叠层多维度碳纤维织物层由3-10层平面织物叠合而成。
11.根据权利要求10所述的热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构，其特征在于：叠层多维度碳纤维织物层由5-10层平面织物叠合而成。
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| CN111284103A (zh) * | 2020-03-10 | 2020-06-16 | 山东宽原新材料科技有限公司 | 一种热熔可控型碳纤维热塑性预浸织物结构及其制备方法 |
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2020
- 2020-03-10 CN CN202020284483.3U patent/CN212949603U/zh active Active
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