[发明专利]一种连续纤维增强热塑性复合材料制件的快速成型工艺

说明书

本发明公开了一种连续纤维增强热塑性复合材料制件的快速成型工艺，包括如下步骤：对连续纤维增强热塑性复合材料的预浸料进行裁切；对步骤一当中裁切后的预浸料进行铺层组合后进行超声焊接固定；将焊接后的产品进行加热，加热温度比热塑性树脂熔融温度高50℃‑80℃，加热完成后迅速转移进行压模；对加热后的产品进行压模处理，压膜的压力范围为1MPa‑5MPa；对压膜后的产品进行注塑操作后修剪得成品。本发明采用短纤维或长纤维增强热塑性树脂注塑包覆复合材料，利用了复合材料的高性能和注塑件结构的灵活性，制备的制件可以作为结构件和次结构件。模压成型和注塑在一个模具中进行，一步快速成型，缩短了生产周期，提高了成本效益。

技术领域

本发明涉及高分子复合材料技术领域，特别涉及一种连续纤维增强热塑性复合材料制件的快速成型工艺。

背景技术

连续纤维增强热塑性复合材料(CFRT)的产品形式主要有纤维预浸料和织物预浸料两种形式。玻璃纤维和碳纤维是制作连续纤维增强热塑性复合材料的主要增强材料，树脂主要采用聚酰胺(PA)、聚丙烯(PP)、聚碳酸酯(PC)、聚醚酰亚胺(PEI)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)等。由于连续纤维增强热塑性复合材料具有较高的强度、刚性、韧性和损伤容限，以及优异的耐高温使用性能，广泛应用于飞机、汽车、体育器械、运输、工业、医疗、船艇等。近几年，随着各国对汽车轻量化的要求，连续纤维增强热塑性复合材料在汽车上的应用量逐渐增加，具体的应用如乘用车座椅靠背、车门内架模块(门基板)、刹车踏板、备胎仓、发动机下护板、车身后防撞梁等。

但是，由于连续纤维增强热塑性复合材料在常温下属于固态，不像连续纤维增强热固性复合材料预浸料那样在模具中容易铺层，制作异形件简单，又加上纤维的延展性差，所以目前常用的工艺就是二次成型。二次成型是指将CFRT先经模压做成基体层，并置于注塑工具中，再将短或长纤维增强热塑性塑料注入模具中，在CFRT基体层上或周围形成附加层，形成孔、卡扣等异形件。

目前，连续纤维增强热塑性复合材料的二次成型是将复合材料加热后模压成型制成骨架或基体层，再将骨架或基体层预热，放入模具，然后将短或长纤维增强热塑性塑料注入模具中。这样的工艺耗能多、工序多、效率低、损耗多，而且还增加模具和机台数量，增加制造成本，也不符合国家节能减排的发展要求。

发明内容

本发明为了解决连续纤维增强热塑性复合材料制件成型过程中工艺耗能多、工序多、效率低、损耗多和加工设备多的问题，采用复合板的模压成型和注塑在一个模具中同时进行，提供了一种连续纤维增强热塑性复合材料制件的快速成型工艺。

本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现：

一种连续纤维增强热塑性复合材料制件的快速成型工艺，包括如下步骤：

步骤一：对所述连续纤维增强热塑性复合材料的预浸料进行裁切；

步骤二：对所述步骤一当中裁切后的预浸料进行铺层组合后进行超声焊接固定；

步骤三：将所述步骤二的焊接后的产品进行加热，所述加热温度比热塑性树脂熔融温度高50℃-80℃，加热完成后迅速转移进行压模；

步骤四：对所述步骤三当中加热后的产品进行压模处理，所述压膜的压力范围为1MPa-5MPa；

步骤五：对所述步骤四当中的产品进行注塑操作，所述注塑操作是将短纤维或长纤维增强热塑性树脂注塑到模具中，包括包覆在复合材料制件的边上、面上或作为加强筋，所述的注塑树脂和复合材料制件的树脂基体为同质基体；所述注塑温度比注塑树脂熔融温度高30℃-50℃，所述注塑压力为80MPa-140MPa；注塑后进行修剪操作得成品。

在本发明的一个优选实施例中，所述步骤四和步骤五当中的压模、注塑操作在同一模具中进行，所述模具的模具温度为50-150℃。