[发明专利]一种编织或自动铺丝用热塑性树脂基连续纤维预浸料制备方法

说明书

一种编织或自动铺丝用热塑性树脂基连续纤维预浸料制备方法，通过将热塑性树脂基与溶剂混合后进行加热搅拌溶解，完全溶解后加入适量致孔剂搅拌至透明；在浸胶机上将连续纤维束以一定速率浸渍树脂溶液，经挤压辊将预浸料树脂含量控制在一定范围内，然后立即将预浸纤维束浸入多级凝固浴中；随后经过烘干处理得到柔韧性好，树脂含量可控，可用于自动铺丝技术或三维编织技术的高质量热塑性树脂基连续纤维预浸料；该预浸料通过自动铺丝或三维编织可制得树脂分布均匀、抗冲击强度高、热稳定性好、力学性能优异的高性能连续纤维复合材料；具有操作简便、成本低、实用高效的优点。

技术领域

本发明涉及一种预浸料制备方法，具体涉及一种编织或自动铺丝用热塑性树脂基连续纤维预浸料制备方法。

背景技术

目前，热塑性树脂基复合材料预浸料大多采用熔融浸渍法、薄膜法、粉末法及溶液浸渍法等手段进行制备。熔融浸渍法是通过加热将不含溶剂的热塑性树脂基熔融成为液体，之后将纤维束通过熔融的树脂进行浸润制备预浸料；薄膜法是将增强纤维放在两层热塑性树脂基薄膜之间，然后通过升温加压将熔融树脂压入纤维之间形成预浸料；粉末法是将热塑性树脂基粉末通过硫化床、悬浮液等手段使得粉末在纤维表面均匀分布，再使树脂熔融浸渍纤维得到预浸带；以上三种方法均存在热塑性树脂基熔融粘度大、难流动的问题，难以实现高粘度树脂与纤维之间的充分浸渍与良好界面的形成。溶液浸渍法是先将树脂溶解在适合的溶剂中，然后将纤维通过树脂溶液进行浸渍，再利用烘箱加热的方法烘干除去溶剂。溶液浸渍法可以很好的解决树脂粘度大难以浸渍、浸渍不均匀的缺点，但由于高性能热塑性树脂基通常只能溶于高沸点极性溶剂，在烘干过程中，易造成溶剂挥发污染环境且很难完全去除，另外，高性能热塑性树脂基模量相对较高，通过传统方法制备的预浸料通常柔韧性较差、铺覆性不足且容易破裂，而目前尚无十分完善的预浸料制备方法。

发明内容

为了解决现有技术中存在的问题，本发明的目的在于提供一种编织或自动铺丝用热塑性树脂基连续纤维预浸料制备方法，能够制得柔韧性好，树脂含量可控的高质量预浸料，该预浸料通过自动铺丝或三维编织可制得树脂分布均匀、抗冲击强度高、热稳定性好、力学性能优异的高性能热塑性树脂基连续纤维复合材料，具有操作简便、成本低、实用高效的优点。

为达到上述目的，本发明所采用的技术方案是：

一种编织或自动铺丝用热塑性树脂基连续纤维预浸料制备方法，具体包括以下步骤：

步骤一：在室温条件下将热塑性树脂基与溶剂按照(5～30)：(70～95)的比例混合，然后在50～140℃下搅拌混合均匀，完全溶解后加入5～10wt％致孔剂搅拌至透明，得到树脂胶液；

步骤二：在浸胶机上将连续纤维束以2～10m/min的速率浸渍步骤一中得到的树脂胶液，通过挤压辊将浸渍树脂胶液后的连续纤维束的树脂含量控制在25～50wt％，得到预浸胶连续纤维束；

步骤三：将预浸胶连续纤维束立即转入凝固浴，凝固浴将树脂胶液中的溶剂分离出来，导致表面出现多孔现象，从而转化为固体白色预浸料；

步骤四：将步骤三制得的白色预浸料在60～100℃条件下进行抽真空烘干处理，制得热塑性树脂基连续纤维预浸料。

所述步骤一中的热塑性树脂基为聚酰胺类、聚酰亚胺类、聚砜类、聚酯类、乙烯类聚合物中的一种或多种任意混合。

所述步骤一中的溶剂为二甲基甲酰胺、二甲基乙酰胺、N,N-二甲基吡咯烷酮、四氢呋喃、二恶烷、丙酮、二甲基亚砜、三氯乙烯、二氯乙烷、氯仿中的一种或多种任意混合。

所述步骤一中的致孔剂为异丙醇、聚乙烯吡咯烷酮、异丁醇、聚乙二醇、丙三醇中的一种或多种任意混合。

所述步骤二中的连续纤维为碳纤维、聚丙烯酸酯类纤维、凯夫拉纤维、聚酰亚胺纤维、纱、带、布、毡中的一种。

所述凝固浴为水。