碳纤维增强热塑性复合材料制造方法技术

本发明专利技术公开了一种碳纤维增强热塑性复合材料制造方法，其包括如下步骤：（1）：将碳纤维与热塑性树脂交替铺放入模具中，模具最底层和最上层均为热塑性树脂，闭模施加压力；（2）：在碳纤维层接入电源，使之在电流作用下快速升温，温度高于热塑性树脂熔点后，热塑性树脂开始熔融，在压力下浸渍碳纤维；（3）：断开电源，模具冷却后开模，得到碳纤维增强热塑性复合材料。本发明专利技术以碳纤维本身为发热体，电热转化效率高达90%以上，节能效果显著；同时，由于碳纤维在内部融化热塑性树脂并完成浸渍，具有成型时间短、浸渍效果好的优点，能够实现热塑性树脂与纤维形成良好的截面，提高复合材料的性能，并且在短时间内实现加工厚度较大的产品。

【技术实现步骤摘要】

本专利技术涉及复合材料制造工艺，特别是涉及一种。
技术介绍
碳纤维增强热塑性复合材料是以碳纤维为增强材料，热塑性树脂为基体生产的高性能复合材料，具有质量轻，强度大，耐腐蚀，使用寿命长，耐冲击性能高的特点，而且相对于碳纤维增强热固性复合材料，其加热后可再次成型，是一种绿色可回收材料，因此引起了人们的关注和研究。 目前碳纤维增强热塑型复合材料的制造方法主要有熔融浸溃法，粉末浸溃法，碳纤维/基体纤维混纺法，熔膜法等，都是均采用一定的方法将纤维和基体树脂混合，加热树脂使之融化，浸溃纤维，然后冷却定型得到碳纤维增强复合材料。但是由于热塑性树脂分子量高，因此在熔融状态下仍有很大的粘度，往往无法很好的浸溃纤维，形成不了良好的树脂/纤维截面，造成复合材料性能不高，而且要完全熔融树脂也需要一定的时间和能耗，尤其要加工厚度较大的产品会带来很大的困难。
技术实现思路
(一)要解决的技术问题 本专利技术的目的是提供一种制造碳纤维增强热塑性复合材料的方法，使热塑性树脂与纤维能够形成良好的截面，提高复合材料的性能，并且在短时间内实现加工厚度较大的女口广叩ο (二)技术方案 为了解决上述技术问题，本专利技术提供一种，其包括如下步骤: 步骤(1):将碳纤维与热塑性树脂交替铺放入模具中，模具最底层和最上层均为热塑性树脂，闭模施加压力； 步骤(2):在碳纤维层接入电源，使之在电流作用下快速升温，温度高于热塑性树脂熔点后，热塑性树脂开始熔融，在压力下浸溃碳纤维； 步骤(3):断开电源，模具冷却后开模，得到碳纤维增强热塑性复合材料。 其中，所述碳纤维为碳纤维丝、碳纤维织物、碳纤维格栅、碳纤维毡、碳纤维与其他纤维混杂织物、碳纤维与其他纤维混杂毡、碳纤维/树脂复合筋、碳纤维/树脂复合格栅中的任一种。 其中，所述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲醛、尼龙、聚四氟乙烯、聚醚醚酮中的任一种。 其中，所述热塑性树脂为树脂膜、树脂粉体、树脂母粒、或树脂预制件。 其中，所述步骤(1)中，闭模施加的压力在10_50MPa之间。 其中，所述步骤(2)中，碳纤维层内接入电源时所通入的电流为1-10A。 (三)有益效果 上述技术方案所提供的，以碳纤维本身为发热体，由于碳纤维属于乱层石墨结构，直径细，外表面积大，通电后产生的热量很容易散发，电热转化效率高达90%以上，节能效果十分显著；同时，由于碳纤维是在内部融化热塑性树脂并完成浸溃的，具有成型时间短、浸溃效果好的优点，能够实现热塑性树脂与纤维形成良好的截面，提高复合材料的性能，并且在短时间内实现加工厚度较大的产品。 【具体实施方式】 下面结合实施例，对本专利技术的【具体实施方式】作进一步详细描述。以下实施例用于说明本专利技术，但不用来限制本专利技术的范围。 本实施例提供一种，其包括如下步骤: 步骤(1):将碳纤维与热塑性树脂交替铺放入模具中，模具最底层和最上层均为热塑性树脂，闭模施加压力； 步骤(2):在碳纤维层接入电源，使之在电流作用下快速升温，温度高于热塑性树脂熔点后，热塑性树脂开始熔融，在压力下浸溃碳纤维； 步骤(3):断开电源，模具冷却后开模，得到碳纤维增强热塑性复合材料。 其中，上述制造方法中，所述碳纤维为碳纤维丝、碳纤维织物、碳纤维毡、碳纤维与其他纤维混杂织物、碳纤维与其他纤维混杂毡中的任一种；所述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚氯乙烯、聚氨酯、聚碳酸酯、聚甲醛、尼龙、聚四氟乙烯、聚醚醚酮中的任一种；所述热塑性树脂为树脂膜、树脂粉体、树脂母粒、或树脂预制件。 进一步地，上述制造方法中，根据所用热塑性树脂的类型，闭模施加的压力在10-50MPa之间，该压力太大，碳纤维层会被树脂冲变形，该压力太小，树脂无法充分浸溃纤维；根据产品的厚度、所用热塑性树脂的类型，碳纤维层接入电源时所通入的电流为1-10A,该电流过大，会使温度过高，破坏树脂结构，甚至将树脂烧焦，该电流过小，树脂粘度大，无法充分浸溃纤维。 上述方法可以用于制造碳纤维增强热塑性PVC井盖，其过程如下: 首先用注塑或模压的方法制得热塑性塑料预制件A1和塑性塑料预制件B3 ； 将碳纤维织物放入热塑性塑料预制件A1和塑性塑料预制件B3之间，然后放入成型模具中； 通电加热，PVC树脂开始熔融，浸溃碳纤维织物； 浸溃完成后，断电冷却，得到碳纤维增强热塑性PVC井盖。 该种方法工艺简单，能耗低，成型快，所制得的碳纤维增强热塑性PVC井盖质量轻，强度大，耐冲击性能优越。 由以上实施例可以看出，本专利技术以碳纤维本身为发热体，由于碳纤维属于乱层石墨结构，直径细，外表面积大，通电后产生的热量很容易散发，电热转化效率高达90%以上，节能效果十分显著；同时，由于碳纤维是在内部融化热塑性树脂并完成浸溃的，具有成型时间短、浸溃效果好的优点，能够实现热塑性树脂与纤维形成良好的截面，提高复合材料的性能，并且在短时间内实现加工厚度较大的产品。 以上所述仅是本专利技术的优选实施方式，应当指出，对于本
的普通技术人员来说，在不脱离本专利技术技术原理的前提下，还可以做出若干改进和替换，这些改进和替换也应视为本专利技术的保护范围。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维增强热塑性复合材料制造方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤（1）：将碳纤维与热塑性树脂交替铺放入模具中，模具最底层和最上层均为热塑性树脂，闭模施加压力；步骤（2）：在碳纤维层接入电源，使之在电流作用下快速升温，温度高于热塑性树脂熔点后，热塑性树脂开始熔融，在压力下浸渍碳纤维；步骤（3）：断开电源，模具冷却后开模，得到碳纤维增强热塑性复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强热塑性复合材料制造方法，其特征在于，包括如下步骤: 步骤(I):将碳纤维与热塑性树脂交替铺放入模具中，模具最底层和最上层均为热塑性树脂，闭模施加压力； 步骤(2):在碳纤维层接入电源，使之在电流作用下快速升温，温度高于热塑性树脂熔点后，热塑性树脂开始熔融，在压力下浸溃碳纤维； 步骤(3):断开电源，模具冷却后开模，得到碳纤维增强热塑性复合材料。2.根据权利要求1所述的碳纤维增强热塑性复合材料制造方法，其特征在于，所述碳纤维为碳纤维丝、碳纤维织物、碳纤维格栅、碳纤维毡、碳纤维与其他纤维混杂织物、碳纤维与其他纤维混杂毡、碳纤维/树脂复合筋、碳纤维/树脂复...

【专利技术属性】
技术研发人员：孙晓光，孟秀青，安磊，田超，刘峰，
申请(专利权)人：蓝星北京特种纤维技术研发中心有限公司，
类型：发明
国别省市：北京;11