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)闊崴苄詷渲诟邷叵吗ざ却?，?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，熱塑性樹脂的滲透均勻性會(huì)越好。無錫智上新材認(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)合起來運(yùn)用。

    機(jī)械展絲是通過擠壓、摩擦等方式讓張緊的纖維絲束經(jīng)過組合展紗輥時(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)生橫向位移來達(dá)到展寬的目的。簡單地說，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)量兩方面考量，無錫智上新材選用熔融浸漬法來制備連續(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熔融的熱塑性樹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)。

    在制備過程中，無錫智上新材認(rèn)為核心的工藝要點(diǎn)在于把握好溫度、壓力以及樹脂/增強(qiáng)體的比例。在溫度和壓力合適的條件下，熱塑性樹脂基體的流動(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

    如果熱塑性樹脂基體含量過少時(shí)，碳纖維之間缺少基體的浸潤就無法有效連接，也就無法發(fā)揮出碳纖維的高強(qiáng)度作用。相反，如果熱塑性樹脂基體含量過多，基體需要承擔(dān)的載荷就越多，但是基體無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，熱塑性樹脂基體于碳纖維之間結(jié)合良好，外部載荷能通過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。