[发明专利]一种超高模量碳纤维复丝拉伸性能制样装置及试样的制备方法

权利要求书

1.一种超高模量碳纤维复丝拉伸性能制样装置，其特征在于，包括精确控制系统、自动滴胶系统和辅助定位系统，所述精确控制系统用于控制滴加浸胶液时的滴加方向、滴加量和滴加速度，所述自动滴胶系统用于控制对超高模量碳纤维复丝的浸胶过程，所述辅助定位系统用于承载固定和运输超高模量碳纤维复丝，所述自动滴胶系统设置位于精确控制系统的正下方，所述辅助定位系统设置位于自动滴胶系统的正下方，所述自动滴胶系统在所述精确控制系统的控制下针对固定在所述辅助定位系统中的超高模量碳纤维复丝的完成滴胶处理工作;

所述精确控制系统包括：控制器、连接线、三轴滑台支撑架、滴胶头固定装置和三轴滑台，所述控制器通过所述连接线与所述滴胶头固定装置相连接，所述控制器和滴胶头固定装置设置于所述三轴滑台上，所述三轴滑台设置于所述三轴滑台支撑架上;

所述自动滴胶系统包括：滴胶头、蠕动泵、胶液槽和软管，所述蠕动泵设置于所述软管中部用于调节胶液的流动速度，所述滴胶头和所述胶液槽分别设置于所述软管的两端;所述滴胶头由多排通道滴胶管组成，所述通道数为6-20个；

所述辅助定位系统包括：纤维定位缠绕框、纤维框挂架、胶液回收槽、送样板车和地轨，所述纤维定位缠绕框设置于纤维框挂架上，所述胶液回收槽设置于所述纤维定位缠绕框的正下方用于接收所述自动滴胶系统在滴胶过程中所滴流下的多余胶液，所述胶液回收槽设置于安装在所述地轨上的所述送样板车上，所述胶液回收槽可在地轨方向上灵活移动，所述纤维定位缠绕框的横梁设置有凹形槽，所述凹形槽用于对位接收所述自动滴胶系统在滴胶过程中所滴流下的胶液；

所述滴胶头固定装置由带有螺纹孔的金属板构成，用来连接所述自动滴胶系统中的所述滴胶头，所述金属板为方形或长方形，所述螺纹孔为2-8个；

所述纤维定位缠绕框为由金属或由不锈钢圆柱围成的方形框架或长方形框架，其中上下两侧的横梁各包含20-40个凹形槽。

2.根据权利要求1所述的超高模量碳纤维复丝拉伸性能制样装置，其特征在于，所述控制器包括：电子显示屏、运行按钮、回零按钮、急停按钮、X轴正向运动按钮、X轴负向运动按钮、Y轴正向运动按钮和Y轴负向运动按钮，所述电子显示屏镶嵌设置于所述控制器的正面表面，所述运行按钮、回零按钮、急停按钮、X轴正向运动按钮、X轴负向运动按钮、Y轴正向运动按钮和Y轴负向运动按钮镶嵌设置于所述控制器的正面。

3.根据权利要求1所述的超高模量碳纤维复丝拉伸性能制样装置，其特征在于，所述蠕动泵为流量型蠕动泵，流量范围1～300 ml/min。

4.一种超高模量碳纤维复丝拉伸性能试样的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：

步骤1、将超高模量碳纤维缠绕固定在辅助定位系统中的纤维定位框上，挂入纤维挂架，放置到送样板车上的胶液回收槽上方位置，通过地轨移动至三轴支撑架正下方，按动精确控制系统中的控制器上的各轴向运动按钮，将自动滴胶系统中的滴胶头调整至精确控制系统中的纤维框挂架上的纤维定位缠绕框的正下方，使滴胶头最右端与纤维定位缠绕框的第一个凹槽相对应；

步骤2、启动自动滴胶系统中的蠕动泵的运行按钮，调节合适的流动速度，使配好的浸胶液从胶液槽中流进软管，再经蠕动泵流入到滴胶头并均匀分配给各通道滴胶管；从滴胶头流出来的胶液正好滴到正下方的纤维定位缠绕框上的纤维复丝；通过精确控制系统中的控制器上的显示屏设定滴胶程序，按下启动按钮，滴胶头在三轴滑台的带动下，沿着纤维定位缠绕框上横梁方向运动，并完成滴胶过程；

步骤3、将步骤2制得的浸胶纤维晾置一定时间，待胶液充分浸润纤维后拉出辅助定位系统中的送样板车，取下纤维挂架，将纤维放置到烘箱固化、裁剪复丝、粘贴纸质加强片，得到拉伸试样；

所述步骤2中所述浸胶液选自100质量份四缩水甘油基二氨基二苯甲烷、80质量份纳迪克酸酐、2质量份2,4,6-三(二甲氨基甲基)苯酚和150份丙酮，或者选自100质量份三缩水甘油基三异氰酸酯、70质量份十二烯基丁二酸酐和2质量份苄基二甲胺和100份丙酮，或者选自100质量份1,2-环氧环己烷4,5-二甲酸二缩水甘油酯、125质量份六氢苯二甲酸酐、0.5质量份N,N二甲基苯胺和120份丙酮；

步骤2中所述蠕动泵设置的流动速度为60 -200ml/min；

步骤3中所述浸胶纤维晾置的时间为5-20分钟；

步骤3中所述纤维的固化为在100℃-200℃下固化2-5小时。