一種采用雙面撒粉工藝制備熱塑性預浸料的方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種采用雙面撒粉工藝制備熱塑性預浸料的方法，屬于復合材料中間體的設(shè)計與制備技術(shù)領(lǐng)域。
【背景技術(shù)】
[0002]以增強纖維或織物預浸聚合物而成的預浸料是制備復合材料零、構(gòu)件的中間材料，其性能直接影響到復合材料的性能和質(zhì)量。自50年代樹脂基復合材料問世以來的幾十年，一直以熱固性樹脂基復合材料為主流發(fā)展方向。上世紀80年代，熱塑性樹脂及其復合材料引起了人們很大的興趣，并取得了很大進展。相比于熱固性復合材料，熱塑性復合材料具有較強的柔韌性和抗沖擊性能、良好的抗破壞能力和阻尼性能，它還具有成型加工周期短，可重復使用且性能不下降等優(yōu)點。近10年來，熱塑性復合材料以年均25%的速度增長，發(fā)展速度比熱固性復合材料高數(shù)倍。
[0003]熱塑性樹脂基復合材料傳統(tǒng)的加工方法，很難滿足增強纖維和基體樹脂均勻分布和基體樹脂對增強纖維完全浸漬的要求，這給復合材料的樹脂浸漬和成型加工造成了困難。
[0004]目前，采用粉末工藝生產(chǎn)連續(xù)纖維增強熱塑性預浸料的研究方法很多。像靜電流態(tài)化床工藝法是在流態(tài)化床上，通過靜電作用使樹脂粉末帶電沉積和附著于碳纖維上，經(jīng)加熱熔融浸漬，冷卻成型收卷。但是該工藝需要靜電環(huán)境，使附近的空氣電離，形成電離區(qū)，靜電電壓強度越大，空氣的電離程度越厲害，使帶電的空氣與樹脂粉末接觸，粉末即可帶電，從而實現(xiàn)靜電流態(tài)化工藝。但是靜電電壓具有操作上的不安全因素，另外流態(tài)化床操作也不是很穩(wěn)定。
[0005]本發(fā)明通過第一撒粉裝置將熱塑性樹脂粉末均勻撒在單向織物的第一面，通過第一烘箱加熱熔融，出烘箱后冷卻壓平，然后織物通過導輥翻面，通過第二撒粉裝置在織物的第二面撒粉，同樣通過第二烘箱加熱熔融，再經(jīng)壓輥冷卻壓平后收卷成型。本發(fā)明能夠連續(xù)生產(chǎn)熱塑性預浸料，能夠在織物的兩面都均勻撒上熱塑性樹脂，所得產(chǎn)品樹脂浸潤性好，分布均勻，外觀平整。
[0006]迄今為止，采用專門的撒粉機構(gòu)，通過撒粉方法來制備雙面預浸熱塑性樹脂的預浸料制備工藝還未見報道。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]本發(fā)明的目的是提供一種高效、低成本的熱塑性預浸料的制備方法。
[0008]為了達到上述目的，本發(fā)明提供了一種雙面撒粉工藝制備熱塑性預浸料的方法，具體步驟如下:
[0009](I)預先織造單向織物作為預浸料的增強材料備用；
[0010](2)將單向織物置于放卷裝置，織物平整穩(wěn)定放卷，在一定張力下通過第一撒粉裝置，撒粉裝置通過振動，使熱塑性樹脂均勻撒在單向織物的第一面。
[0011](3)單向織物完成撒粉后，在履帶和張力機構(gòu)牽引下連續(xù)行進，通過第一烘箱加熱裝置，在一定溫度下，樹脂粉末熔融浸漬在織物上；
[0012](4)完成浸漬后，單向織物經(jīng)過壓輥冷卻壓平；
[0013](5)出壓輥后，單向織物通過導輥翻面，通過第二撒粉裝置，使熱塑性樹脂均勻撒在單向織物的第二面；
[0014](6)完成第二面撒粉后，織物在履帶和張力機構(gòu)牽引下連續(xù)行進，通過第二烘箱加熱裝置，在一定溫度下，樹脂粉末熔融浸漬在織物上；
[0015](7)完成浸漬后，織物經(jīng)過壓輥冷卻壓平形成熱塑性預浸料，得到的熱塑性預浸料中，樹脂重量含量為35 %?45 %。
[0016]本發(fā)明中，所述單向織物由碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維或玄武巖纖維制成；采用碳纖維制備單向織物時，采用熱塑性上漿劑，面密度為200g/m2，采用的綁定瑋紗是在外面涂覆熱熔膠的玻璃纖維。
[0017]本發(fā)明中，步驟(2)和步驟(5)所述的熱塑性樹脂為尼龍樹脂。
[0018]本發(fā)明中，步驟(3)和步驟(6)中所述的烘箱加熱采用遠紅外加熱。
[0019]本發(fā)明中，步驟(7)所述的熱塑性預浸料中，樹脂重量含量為35%?45%。與現(xiàn)有技術(shù)相比，本發(fā)明的有益效果如下:
[0020](I)制備方法簡單，成本較低，性能穩(wěn)定，可以很好的滿足產(chǎn)品要求；
[0021](2)設(shè)備構(gòu)造簡單，工藝流程合理，能連續(xù)快速生產(chǎn)雙面涂覆熱塑性樹脂的浸漬料；
[0022](3)采用遠紅外加熱方式，具有加熱溫度場均勻，避免熱風加熱造成樹脂粉末飛揚的缺點。
【附圖說明】
[0023]圖1為雙面撒粉工藝制備熱塑性預浸料的工藝流程示意圖。
[0024]圖2為本發(fā)明實施例2制備得到的熱塑性預浸料的SM圖。
圖3為本發(fā)明利用實施例1和實施例2得到的預浸料制備的復合材料的SEM圖。
[0025]圖中標號:1-放卷裝置，2-收卷裝置，3-單向織物，4-第一撒粉裝置，5-第二撒粉裝置，6-第一碳布傳導輥，7-第二碳布傳導輥，8-第一遠紅外烘箱，9-第二遠紅外烘箱，10-第一冷卻壓輥，11-第二冷卻壓輥，12-導輥。
【具體實施方式】
[0026]下面結(jié)合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明的內(nèi)容后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。
[0027]實施例1
[0028]如圖1所示，為雙面撒粉工藝制備熱塑性預浸料的工藝流程示意圖，其采用的工藝設(shè)備，包括放卷裝置1、收卷裝置2、單向織物3、第一撒粉裝置4、第二撒粉裝置5、第一碳布傳導棍6、第二碳布傳導棍7、第一遠紅外烘箱8、第二遠紅外烘箱9、第一冷卻壓棍10、第二冷卻壓輥11和導輥12。
[0029]如圖1所示，當事先加工的幅寬為400_的碳纖維單向織物3固定在放卷裝置I上，然后通過第一碳布傳導輥6以2m/min的速度往前行進，在第一撒粉裝置4處，PA12樹脂均勾撒落在碳布的上表面，在Imin時間內(nèi)，落在400mmX400mm面積碳布上的樹脂重量為24g，撒粉時間0.2min，碳布依靠烘箱里的履帶傳輸作用進入第一遠紅外烘箱7，在第一遠紅外烘箱7中設(shè)定加熱溫度為200°C，PA12樹脂在該溫度下充分熔融浸漬碳纖維，出第一遠紅外烘箱7后，單向織物3進入第一冷卻壓輥10，樹脂經(jīng)冷卻壓平后通過導輥12進入第二撒粉裝置5，設(shè)置該撒粉裝置的撒粉量和第一撒粉裝置相同，使單向織物3的第二面完成撒粉，單向織物3在第二碳布傳導輥7的作用下進入第二遠紅外烘箱9，經(jīng)過第二冷卻壓輥11壓平后形成碳纖維增強熱塑性預浸料，最后預浸料通過收卷裝置2收卷成型；得到的碳纖維增強熱塑性預浸料沒有出現(xiàn)縫隙，樹脂局部不均現(xiàn)象。
[0030]實施例2
[0031]如圖1所示，當事先加工的幅寬為400_的碳纖維單向織物3固定在放卷裝置I上，然后通過第一碳布傳導輥6以2m/min的速度往前行進，在第一撒粉裝置4處，PA6樹脂均勾撒落在碳布的上表面，在Imin時間內(nèi)，落在400mmX400mm面積碳布上的樹脂重量為24g，撒粉時間0.2min，碳布依靠烘箱里的履帶傳輸作用進入第一遠紅外烘箱7，在第一遠紅外烘箱7中設(shè)定加熱溫度為240°C，PA6樹脂在該溫度下充分熔融浸漬碳纖維，出第一遠紅外烘箱7后，單向織物3進入第一冷卻壓輥10，樹脂經(jīng)冷卻壓平后通過導輥12進入第二撒粉裝置5，設(shè)置該撒粉裝置的撒粉量和第一撒粉裝置相同，使單向織物3的第二面完成撒粉，單向織物3在第二碳布傳導輥7的作用下進入第二遠紅外烘箱9，經(jīng)過第二冷卻壓輥11壓平后形成碳纖維增強熱塑性預浸料，最后預浸料通過收卷裝置2收卷成型。得到的碳纖維增強熱塑性預浸料如圖2所示，沒有出現(xiàn)縫隙，樹脂局部不均現(xiàn)象。
[0032]根據(jù)本發(fā)明工藝制備熱塑性預浸料，可以根據(jù)不同熱塑性樹脂的熔點設(shè)定合適的加熱溫度和單向織物行進速度，也可以根據(jù)不同的纖維制備不同的預浸料，通過控制撒粉裝置的撒粉量可以有效控制預浸料的纖維體積含量，能夠?qū)崿F(xiàn)樹脂含量達到35%?45%的要求。
[0033]本發(fā)明進一步將實施例1和實施例2得到的預浸料進行模壓成型制備復合材料，具有良好的可成型性，得到復合材料如圖3所示。
【主權(quán)項】
1.一種采用雙面撒粉工藝制備熱塑性預浸料的方法，其特征在于，具體步驟如下: (1)預先織造單向織物作為預浸料的增強材料備用； (2)將單向織物置于放卷裝置，織物平整穩(wěn)定放卷，在張力作用下通過第一撒粉裝置，撒粉裝置通過振動，使撒粉裝置中的熱塑性樹脂均勻撒在單向織物的第一面； (3)單向織物完成撒粉后，在履帶和張力機構(gòu)牽引下連續(xù)行進，通過第一烘箱加熱裝置，使得樹脂粉末熔融浸漬在單向織物上； (4)完成浸漬后，單向織物經(jīng)過壓輥冷卻壓平； (5)出壓輥后，單向織物通過導輥翻面，通過第二撒粉裝置，使熱塑性樹脂均勻撒在單向織物的第二面。 (6)完成第二面撒粉后，織物在履帶和張力機構(gòu)牽引下連續(xù)行進，通過第二烘箱加熱裝置，使得樹脂粉末熔融浸漬在織物上。 (7)完成浸漬后，織物經(jīng)過壓輥冷卻壓平形成熱塑性預浸料，所得到的熱塑性預浸料中，樹脂重量含量為35 %?45 %。2.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于:所述單向織物由碳纖維、玻璃纖維、 芳綸纖維或玄武巖纖維制成。3.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(2)和步驟(5)所述的熱塑性樹脂為尼龍樹脂。4.如權(quán)利要求1所述的方法，其特征在于，步驟(3)和步驟(6)中所述的烘箱加熱采用遠紅外加熱。
【專利摘要】本發(fā)明公開了一種采用雙面撒粉工藝制備熱塑性預浸料的方法，該方法先通過第一撒粉裝置將熱塑性樹脂粉末均勻撒在單向織物的第一面，通過第一烘箱加熱熔融，出烘箱后冷卻壓平，然后織物通過導輥翻面，通過第二撒粉裝置在織物的第二面撒粉，同樣通過第二烘箱加熱熔融，再經(jīng)壓輥冷卻壓平后收卷成型。本發(fā)明能夠連續(xù)生產(chǎn)熱塑性預浸料，能夠在織物的兩面都均勻撒上熱塑性樹脂，所得產(chǎn)品樹脂浸潤性好，分布均勻，外觀平整。
【IPC分類】B29B11/00
【公開號】CN105583962
【申請?zhí)枴緾N201410557345
【發(fā)明人】竺鋁濤, 黃翔宇, 王永梅, 韓風
【申請人】中國石油化工股份有限公司, 中國石化上海石油化工股份有限公司
【公開日】2016年5月18日
【申請日】2014年10月20日