熱塑性碳纖維預(yù)浸料如何制備？難度如何？

    碳纖維復(fù)合材料因?yàn)闃?shù)脂類型的不同可分為熱塑性和熱固性2個(gè)方向，熱塑性碳纖維復(fù)合材料因?yàn)樾阅芨鼉?yōu)秀被寄予厚望。但是熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料的制備難度卻不小，想要解決這個(gè)問(wèn)題，得從展絲這個(gè)環(huán)節(jié)開(kāi)始。

 
    5種制備熱塑性碳纖維預(yù)浸料的方法
 
    熱塑性碳纖維復(fù)合材料就是碳纖維原絲和熱塑性樹(shù)脂融合而成的產(chǎn)物，其中熱塑性樹(shù)脂有聚醚醚酮、聚苯硫醚、聚酰亞胺、聚酰胺等等，這些樹(shù)脂具備的性能各有千秋，因此想要得到性能穩(wěn)定的熱塑性碳纖維預(yù)浸料，得找到對(duì)應(yīng)的制備方法。
 
    1、溶劑浸漬法：把熱塑性樹(shù)脂溶解在某種合適的溶劑中，使其粘度下降到一定的水平，隨后用傳統(tǒng)的熱固性樹(shù)脂的浸漬方法浸漬碳纖維或碳纖維細(xì)帶。
 
    2、熔融浸漬法：采用加熱使熱塑性樹(shù)脂熔融來(lái)浸漬碳纖維或碳纖維織物。
 
    3、纖維合并工藝法：把熱塑性樹(shù)脂纖維與增強(qiáng)纖維混雜在一起，在紡織過(guò)程中，共同編織成一束絲或者布，然后在成型加工過(guò)程中使增強(qiáng)的碳纖維得到比較好的浸漬。
 
    4、熱膨脹傳遞模塑法：利用單體或預(yù)聚體所具有的初始分子量小，熔體粘度低及流動(dòng)好的特點(diǎn)，使纖維與之一邊浸漬，一邊發(fā)生化學(xué)反應(yīng)，從而得到理想的浸漬效果。
 
    5、熔體拉擠法：采用一種特殊結(jié)構(gòu)的拉擠模頭，使纖維束經(jīng)過(guò)這一充滿高壓熔體的模頭時(shí)，反復(fù)多次承受交替的變化，促使纖維與熔體強(qiáng)制性的浸漬。

 
    制備熱塑性碳纖維預(yù)浸料得先解決展絲的問(wèn)題
 
    熱塑性樹(shù)脂需要充分浸潤(rùn)碳纖維原絲，并均勻包裹在碳纖維原絲外部，這樣才能性能性能穩(wěn)定的熱塑性碳纖維預(yù)浸料。當(dāng)時(shí)這是理想狀態(tài)，現(xiàn)實(shí)情況是熱塑性樹(shù)脂高溫熔化后具有很強(qiáng)的粘性，想要均勻包裹碳纖維原絲難度很大。
 
    另外碳纖維通常以絲束的方式進(jìn)行生產(chǎn)，大絲束碳纖維中的碳纖維原絲數(shù)量很多，線密度較大，想要充分浸潤(rùn)在熱塑性樹(shù)脂中也非常困難。浸潤(rùn)效果不好，會(huì)導(dǎo)致生產(chǎn)的碳纖維預(yù)浸料的分布不均勻，空隙率較大，最終即便制備出來(lái)，性能上也很難達(dá)標(biāo)。
 
    這個(gè)時(shí)候就需要成熟高效的展絲方案了，展絲的目的就是為了加大絲束的寬幅，提高與樹(shù)脂的接觸面積，最終提高性能穩(wěn)定行。展紗工藝會(huì)對(duì)碳纖維帶來(lái)一定的損傷，但這種損傷對(duì)比充分浸潤(rùn)帶來(lái)的性能提升了來(lái)說(shuō)微乎其微。只有解決好展絲問(wèn)題和熱塑性樹(shù)脂的流動(dòng)問(wèn)題，才能真正制備出性能穩(wěn)定的熱塑性碳纖維復(fù)合材料預(yù)浸料。
 
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