熱塑性碳纖維預(yù)浸料
 

    在制作連續(xù)碳纖維熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料時(shí)，展紗是非常只要的一個(gè)工藝環(huán)節(jié)。因?yàn)闊崴苄詷?shù)脂在高溫下黏度大，當(dāng)大絲束碳纖維線密度較大時(shí)，這種基體就很難完全浸漬到碳纖維束中，會(huì)因?yàn)榛w材料分布不均勻，出現(xiàn)孔隙，最終影響到預(yù)浸料的性能。當(dāng)相同的絲束寬度延展得越寬，厚度越薄，熱塑性樹(shù)脂的滲透均勻性會(huì)越好。無(wú)錫智上新材認(rèn)為，雖然展紗不可避免地會(huì)對(duì)碳纖維產(chǎn)生一定程度的性能損傷，但是相對(duì)于展紗給預(yù)浸料整體性能方面帶來(lái)的幫助則是微乎其微的。

    按照展絲工具及機(jī)理的不同，常見(jiàn)的展絲方法有機(jī)械展絲法、氣流展絲法以及超聲波展絲法，在實(shí)際應(yīng)用中也可將兩種或多種展絲方式結(jié)合起來(lái)運(yùn)用。

    機(jī)械展絲是通過(guò)擠壓、摩擦等方式讓張緊的纖維絲束經(jīng)過(guò)組合展紗輥時(shí)受到壓力作用，在一個(gè)橫向的分力即壓力下使纖維產(chǎn)生橫向位移來(lái)達(dá)到展寬的目的。簡(jiǎn)單地說(shuō)，這種技術(shù)手段的本質(zhì)就是將纖維絲束內(nèi)部的單根絲束鋪平，減少絲束厚度，增加其寬度；氣流展絲是將壓縮后的空氣噴射到纖維絲束表面，通過(guò)氣流使纖維束彎曲實(shí)現(xiàn)展寬，這種方法不用直接接觸纖維絲束，所以纖維展寬時(shí)不起毛、纖維間交叉少，因而是應(yīng)用最為廣泛的一種展紗方法；超聲波展絲法則是利用超聲空穴效應(yīng)撞擊纖維絲束達(dá)到展寬的目的。

熱塑性碳纖維預(yù)浸料
 

    連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料的制備方法分為兩大類：一是預(yù)浸漬法，包括熔融浸漬法和溶液浸漬法；二是后浸漬法，包括薄膜層疊法、粉末浸漬法、纖維混雜法等。

    從工藝可行性和預(yù)浸料性能質(zhì)量?jī)煞矫婵剂?，無(wú)錫智上新材選用熔融浸漬法來(lái)制備連續(xù)碳纖維增強(qiáng)熱塑性預(yù)浸料。熔融浸漬法是將碳纖維通過(guò)熔融的熱塑性樹(shù)脂基體后得到浸漬的方法，相比溶液浸漬法不僅節(jié)省材料、減少環(huán)境污染，而且能精確控制預(yù)浸料中基體的質(zhì)量分?jǐn)?shù)。

    在制備過(guò)程中，無(wú)錫智上新材認(rèn)為核心的工藝要點(diǎn)在于把握好溫度、壓力以及樹(shù)脂/增強(qiáng)體的比例。在溫度和壓力合適的條件下，熱塑性樹(shù)脂基體的流動(dòng)性才會(huì)好，浸漬效果才能得到有效保證。溫度和壓力合適才能保證基體材料和碳纖維協(xié)同作用，如果基體材料被擠出，對(duì)增強(qiáng)纖維的固定能力就會(huì)下降，碳纖維就會(huì)出現(xiàn)彎曲，拉伸性能就會(huì)隨之下降。

熱塑性碳纖維預(yù)浸料

    如果熱塑性樹(shù)脂基體含量過(guò)少時(shí)，碳纖維之間缺少基體的浸潤(rùn)就無(wú)法有效連接，也就無(wú)法發(fā)揮出碳纖維的高強(qiáng)度作用。相反，如果熱塑性樹(shù)脂基體含量過(guò)多，基體需要承擔(dān)的載荷就越多，但是基體無(wú)法像碳纖維那樣很好地承載載荷，這必然會(huì)影響預(yù)浸料的整體強(qiáng)度。所以，只有當(dāng)熱塑性樹(shù)脂基體在碳纖維間分布均勻，預(yù)浸料內(nèi)部的孔隙較少，熱塑性樹(shù)脂基體于碳纖維之間結(jié)合良好，外部載荷能通過(guò)基體有效傳遞至碳纖維，這時(shí)預(yù)浸料才會(huì)具有較高的拉伸強(qiáng)度。