(1) 溶液浸漬技術
選用合適的溶劑溶解樹脂基體,制備成溶液,然后用這種溶液浸漬碳纖維束,通過烘干使溶劑揮發,最后壓實制得預浸料。不過這種方法有一定的局限性,不是所有的熱塑性基體都能溶于有機溶劑。
(2)懸浮浸漬技術
先把樹脂粉末制成懸浮液,纖維絲束浸泡在懸浮液里和樹脂充分浸漬,然后經過烘箱烘干并使樹脂屬于熔融狀態,再進入熱壓輥壓制和冷卻即可制成預浸帶。
(3)粉末浸漬技術
將碳纖維絲束展寬展薄;然后通過一個充滿了 10μm 的微小粉末的靜電流化床,使樹脂粉末均勻地涂覆在纖維表面,經過烘箱加熱以及熱壓輥壓延使樹脂充分浸潤纖維,從而得到熱塑性片材。
(4)熔融浸漬法
連續碳纖維放在紗架后,經過輥輪調節使其受力均勻地進入分絲系統,在這個系統中,碳纖維經過展開輥和預熱后充分展開后進入浸漬系統中,在高溫高壓下,熔融的熱塑性樹脂滲入并浸潤碳纖維,待定型后再牽引收卷得到連續碳纖維增強熱塑性預浸帶。
其中技術(1)?(3)由于生產工藝、生產成本、生產效率等原因限制了其在工業生產中的廣泛應用。熔融浸漬法是纖維束通過設計的浸漬模具,在一定的張力作用下從在熔融狀態下的樹脂中拉出而被浸漬。該方法成型工藝簡單,無環境污染,最具工業化前景。
熱塑性碳纖維復合材料的成型工藝介紹
高性能熱塑復合材料的成型工藝,主要由熱固性樹脂復合材料及金屬成型技術移植而來。按照所有的設備不同可以分為模壓成型、雙膜成型、熱壓罐成型、真空袋成型、纖維纏繞成型、壓延成型等。
1、雙膜成型
雙膜成型也叫樹脂膜滲透成型,是ICI公司開發的一種利用預浸料制備復合材料制件的方法,此法有利于外形較復雜的制件成型加工。
在雙膜成型中,裁剪好的預浸料放于兩層可變形的柔性樹脂膜和金屬膜之間,膜的周邊采用金屬或其他材料密封,在成型過程中,加熱到成型溫度后,施加一定的成型壓力,制件按照金屬模具的形狀而變形,最后冷卻定型。
雙膜成型中,一般要將制件和膜封裝并抽真空,由于膜的可變形性,對樹脂流動的限制遠小于剛性模具,另一方面,由于真空下變形的膜可對制件施加均勻壓力,能提高制件的壓變度,保證成型質量。
2、拉擠成型
拉擠成型是一種連續制造具有恒定截面的復合材料型材的工藝方法,最初用于制造單向纖維增強實心截面的簡單制品,逐漸發展成為可以制造實心、空心以及各種復雜截面的制品,并且型材的性能可以設計,能夠滿足各種工程結構要求。
拉擠成型是將預浸帶(紗)在一組拉擠模具中固結,預浸料或是邊拉擠邊預浸,或是另外浸漬。一般的浸漬方法是纖維混紡浸漬和粉末液化床浸漬。
3、模壓成型
模壓成型是通過將按模具大小裁切好預浸料片材在加熱爐內加熱至高于樹脂熔化的溫度,然后送入大壓模中,快速熱壓成型。成型周期一般在幾十秒至幾分鐘內完成。這種成型方法能耗、生產費用均較低,生產率高,是目前熱塑性復合材料成型加工中最常見的一種成型方法。
4、纏繞成型
熱塑性復合材料的纖維纏繞成型與熱固性復合材料的不同之處是纏繞時要把預浸紗(帶)加熱到軟化點,并在芯模的接觸點進行加熱。
通常的熱方法有傳導加熱、介電加熱、電磁加熱、電磁輻射加熱等。在電磁輻射加熱中,又因電磁波的波長或頻率不同而分紅外輻射(IR)、微波(MW)和射頻(RF)加熱等。最近幾年還發展了激光加熱及超聲加熱系統。
近年來新型纏繞成型工藝得到開發,其中有一步成型法,即纖維通過熱塑性樹脂粉末沸騰液化床制成預浸紗(帶),然后直接纏繞在芯模上;還有通過加熱成型法,即對碳纖維預浸紗(帶)直接通電,靠通電發熱使熱塑性樹脂熔化,使纖維紗(帶)纏繞成制品;第三種是用機器人進行纏繞提高纏繞制品的精度和自動化程度,因而受到了極大的重視。










































