[发明专利]一种树脂预浸纤维片复合材料的制造方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种树脂预浸纤维片复合材料的制造方法。

背景技术

作为热塑性树脂的工程塑料具有容易再生、尺寸精度高、价格低廉、耐冲击性强等优点，其主要用于汽车，电器，光学设备，IT关连部件。热可塑性树脂和强化纤维复合后得到的刚性材料可以作为飞机结构材料。由于热塑性树脂高分子结构特征，加热熔融后的粘度仍然很高，因此，利用简易设备，制造热可塑性树脂纤维含浸后的复合材料，和利用环氧树脂等低粘度树脂比较，相对很难。到目前为止，将玻璃纤维、碳纤维短切后与热塑型树脂混合，可以获得短纤维强化复合材料。关于连续纤维强化热可塑性树脂复合材料的制造方法，一般情况下，将连续纤维含浸于热可塑性树脂中，将纤维沿着单一方向拉伸形成片状。这样获得的预浸料，改变纤维的方向复数层积，加热将树脂熔融后加压制得复合材料。热可塑性树脂预浸料工业制品评价方法主要从树脂的含浸状态、强化纤维配向的均一程度、树脂和纤维的接着状态几方面进行评价。由于树脂的粘度与树脂的机械特性密切相关，例如聚碳酸酯树脂的耐冲击性和它的高粘度成比例，像这样的树脂，在树脂制造商推荐的成型加工温度下加热，粘度仍然很高，和纤维束的含浸很困难。因此，针对制造高粘度热可塑性树脂预浸料及其相关制品已有各种各样的专利发明，例如，给纤维施加张力向单方向拉伸的同时，将树脂和纤维在离型纸上含浸的方法（特开1985－027208号公报）；在金属板上，增强纤维和热可塑性树脂卷缠附着热加工法（特开1995－308991号公报）；树脂粉末与纤维含浸法（特开2005－239843号公报）；开纤后的增强纤维片上，热可塑性树脂纤维制造的热可塑性树脂不织布与之重叠，加热加压法（特开2003－165851号公报）；增强纤维和热可塑性树脂基体纤维开纤处理同时，进行混合后，扩展为片状的制造方法（特开1994－322159号公报）；增强纤维单方向拉伸成片状后，导入到热可塑性树脂浴中，使树脂附着在纤维上的制造方法（特开2005－255927号公报）。

作为一般的热可塑性树脂预浸料的制造方法，可塑性树脂加热熔融，加压使连续增强纤维含浸时，树脂粘度高，生产速度慢，要确保充分的树脂含浸时间，并且，树脂粘度极高的情况下，会含浸不良，导致预浸料的空隙多。为了提高生产速度，可以增加压力，使树脂的含浸速度加快，然而压力过高，导致整列的连续纤维局部间隔增大，使预浸料的质量低下。同时，为了使连续纤维含浸树脂时保持整列状态，必须给纤维施加高张力，导致预浸料的制造设备成本很高。粉末状可塑性树脂和纤维附着制造预浸料的方法，制造均匀的粉末状树脂很困难，导致基体树脂制造成本高，调整粉末状树脂的附着量也很困难。

对于玻璃纤维、碳纤维等连续强化纤维片，为了维持单束纤维的收束性、可操作性及运送时纤维片的配向性，在制造纤维的过程中，纤维表面使用上浆剂进行处理，同时，为改善热塑性树脂和强化纤维的接着性，把强化纤维片开纤处理，树脂含浸时效果很明显。未开纤时，含浸效率低，含浸不充分，导致复合材料的机械性能低下。关于强化纤维束开纤的方法，有利用机械冲击的方法将集束纤维束开纤，还有把片状的纤维束传送过程中进退摩擦开纤维。上述方法，为了解决开纤处理后的增强纤维片的可操作性恶化和维持树脂含浸时纤维配向均一性，必须给连续纤维片施加过大的张力，这样导致设备的复杂化和高成本。另外，也有采用丙酮含浸法，除去缝合处理后的纤维片表面上浆剂和耦合剂进行开纤处理，再给开纤处理后的纤维片表面附着耦合剂，这样的方法，在烘干溶剂丙酮的工艺过程中，不可避免给环境带来污染，并且，纤维片再附着耦合剂，很难保证耦合剂均一附着在纤维片表面，导致纤维和树脂基体接着不均，预浸料质量容易出现缺陷。

对于层压构件，各层越薄，复合物构件的强度越高，因此，首先要获得薄型预浸料，通常的纤维开纤处理是预浸料薄层化的手段之一。短时间内，不增加基材和设备成本的前提下，如果能提供工业品质良好的宽幅热塑性树脂预浸料，利用这种预浸料的复合材料具有优越的成本优势，其在汽车、建筑、飞机等领域将得到广泛应用。

发明内容

本发明的目的是提供一种树脂预浸纤维片复合材料的制造方法，利用熔融树脂基体浸渍缝合及剪切开纤处理后的连续增强纤维，使用简易设备和较短的制造时间，制备纤维含浸状态良好、强化纤维配向均一的热塑性树脂预浸料和热固性树脂预浸料及其复合材料制品。

本发明所述的一种树脂预浸纤维片复合材料的制造方法，具体步骤如下：