一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法和系统技术方案

本发明专利技术公开了一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法，包括如下步骤：首先将碳纤维织物展平，然后使用静电流化态技术使展平的碳纤维织物中的碳纤维束分散并吸附烘干的热塑性树脂粉末；然后将吸附着热塑性树脂粉末的碳纤维织物加热，使热塑性树脂粉末从颗粒状转变为片体状，从而将热塑性树脂固定在碳纤维织物上；然后对加热后的碳纤维织物表面的热塑性树脂通过四辊压延系统进行辊压碾平、除泡，然后降温固化；然后检验产品是否合格，将合格的产品收起。本制备方法使热塑性树脂颗粒在碳纤维织物上涂覆更加均匀，将碳纤维预浸料的孔隙率降低至0.3％以下，并且本方法所得的热塑性碳纤维预浸料可以通过粉碎再次造粒的方式回收利用。

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法和系统
本专利技术属于碳纤维复合材料的预浸料制备领域特别涉及一种热塑性碳纤维预浸料的制备方法和制备系统。
技术介绍
现有的碳纤维预浸料多为碳纤维热固性树脂预浸料，这一预浸料成型后，不能重复利用且难以被环境降解，对环境造成的污染比较大；此外目前的碳纤维预浸料所用的碳纤维织物主要是单向纤维织物，并且主要利用熔融浸渍法和粉末浸渍法，但是熔融浸渍法工艺复杂，且加工环境要求苛刻，产品质量容易受影响，而粉末浸渍法则是利用高压喷覆的方式，但是高压喷覆存在涂覆不均匀的问题，同样影响产品质量，此外还存在因为加工工艺不到位导致的碳纤维预浸料的孔隙率高的问题。
技术实现思路
为了解决上述问题，别专利技术公开了一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法和系统，所使用的方法采用的技术方案为：一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法，包括如下步骤：步骤一、将碳纤维织物展平；步骤二、使用静电流化态技术使展平的碳纤维织物中的碳纤维束分散并吸附烘干的热塑性树脂粉末；步骤三、将吸附着热塑性树脂粉末的碳纤维织物加热，使热塑性树脂粉末从颗粒状转变为片体状，从而将热塑性树脂固定在碳纤维织物上；步骤四、对加热后的碳纤维织物表面的热塑性树脂通过四辊压延系统进行辊压碾平、除泡，然后降温固化；步骤五、检验产品是否合格，将合格的产品收起。进一步的，限定所述的步骤二中所使用的静电电极电压为30Kv-90Kv的负电压，波纹电压系数1％-30％，吸附时间为5-50s。进一步的，限定所述的烘干的热塑性树脂粉末采用的是超声波加热的方式进行烘干，烘干温度为80-120℃，烘干时长为4-12h。进一步的，限定所述的步骤三中加热所使用的温度高于热塑性塑料熔点10-30℃。进一步的，限定所述的步骤五中采用β射线照射检验产品厚度的方式检验产品是否合格。进一步的，限定所述的碳纤维织物为碳纤维单向带，或者是将碳纤维采用平纹、斜纹或者缎纹形式编制而成的碳纤维二维织物，或者是将碳纤维采用三维四向、三维五向形式编制而成的三维立体织物。进一步的，限定所述的热塑性树脂粉末为聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚、ABS、聚醚酮以及聚砜中的一种或多种，所述2热塑性树脂粉末的粒度为0.1-500微米。所采用的一种碳纤维热塑性预浸料的制备系统得技术方案为：一种碳纤维热塑性预浸料的制备系统，在牵引辊的带动下碳纤维织物依次经过展平机构、涂覆室、熔融炉、四辊压延系统、β射线检验控制系统、收卷辊，此外涂覆室还带有静电发生器。进一步的，限定该系统还带有导向辊，导向辊可以根据需要转变碳纤维织物的运动方向。进一步的，限定在四辊压延系统和β射线检验控制系统之间还设有一辊压机构。本专利技术选用热塑性树脂粉末，热塑性树脂粉末为聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚、ABS、聚醚酮以及聚砜中的一种或多种，所述2热塑性树脂粉末的粒度为0.1-500微米。所的产品可回收利用，对环境污染小；使用静电流化态技术使展平的碳纤维织物中的碳纤维束分散并吸附烘干的热塑性树脂粉末，这种电静涂覆方式可以使树脂粉末均匀填充到碳纤维织物的空隙中，此外使用四辊压延系统使热塑性树脂能够充分的而混合到碳纤维织物中，降低碳纤维预浸料的孔隙率，改善产品质量；此外制备系统中使用β射线检验控制系统，可以检测建工过程中的产品质量，及早发现问题，提高产品合格率。附图说明图1为一种碳纤维热塑性预浸料的制备系统的实施例示意图附图标记分别为：1.开卷辊；2.展平机构；3.导向辊；4.涂覆室5.静电发生器；6.四辊压延系统；8.辊压机构；9.β射线检验控制系统；10.牵引辊系统；11.收卷辊。具体实施方式本专利技术所公开的一种一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法和系统：所采用制备方法的技术方案为：首先将碳纤维织物展平；然后使用静电流化态技术使展平的碳纤维织物中的碳纤维束分散并吸附烘干的热塑性树脂粉末，优选的静电电极电压为30Kv-90Kv的负电压，波纹电压系数1％-30％，吸附时间为5-50s，本方法中对热塑性树脂粉末的烘干方式优选为超声波加热的方式进行烘干，烘干温度为80-120℃，烘干时长为4-12h；然后将吸附着热塑性树脂粉末的碳纤维织物加热，使热塑性树脂粉末从颗粒状转变为片体状，从而将热塑性树脂固定在碳纤维织物上，加热温度优选为高于热塑性塑料熔点10-30℃；然后对加热后的碳纤维织物表面的热塑性树脂通过四辊压延系统进行辊压碾平、除泡，然后降温固化；在热塑性树脂固化后，再检验产品是否合格，将合格的产品收起。本方法中所选用的碳纤维织物可以为碳纤维单向带，或者是将碳纤维采用平纹、斜纹或者缎纹形式编制而成的碳纤维二维织物，或者是将碳纤维采用三维四向、三维五向形式编制而成的三维立体织物。所选用的热塑性树脂粉末可以为聚丙烯(PP)、聚氯乙烯(PVC)、聚碳酸酯(PC)、聚酰胺(PA)、聚苯硫醚(PPS)、聚醚醚酮(PEEK)、聚苯醚、ABS、聚醚酮以及聚砜中的一种或多种，所述热塑性树脂粉末的粒度为0.1-500微米。如图1所示所采用的制备系统：一种碳纤维热塑性预浸料的制备系统，在牵引辊13的带动下可以将开卷辊1上的碳纤维织物展开，依次经过展平机构2，碳纤维织物经过展平机构2的速度为2-10m/min，展平机构2将碳纤维织物展平，展平后的碳纤维织物进入涂覆室4，涂覆室4还带有静电发生器5，优选的静电发生器5的电极电压为30Kv-90Kv的负电压，波纹电压系数1％-30％，在静电发生器5的作用下碳纤维织物的纤维束分散，并且可以吸附烘干的热塑性树脂粉末，碳纤维织物在涂覆室4内吸附烘干的热塑性树脂粉末的时间为5-50s；进一步的吸附着热塑性树脂粉末的碳纤维织物进入熔融炉6，碳纤维织物在熔融炉内的前进速度为2-50m/min，加热时间在20-60s；在熔融炉6中用高于热塑性塑料熔点10-30℃的温度对其进行加热，使热塑性树脂粉末从颗粒状转变为片体状，从而将热塑性树脂固定在碳纤维织物上，进一步的，碳纤维织物经过四辊压延系统7，四辊压延系统7可以将碳纤维织物表面的热塑性树脂进行碾平和除泡形成碳纤维预浸料的初步产品，经过碾平和除泡后的初步产品再经过降温固化，然后经过β射线检验控制系统9，β射线检验控制系统9通过检验产品的厚度测算出产品是否合格，在加工之前需要在β射线检验控制系统9设定一个合格的范围值，若检验结果在该值范围内则产品合格，若低于或超出该值的范围，则需要对制备系统进行调试，进一步的若产品合格则产品通过收卷辊11收起，若β射线检验控制系统9检验下产品厚度不达标则重新对设备进行调试。此外，根据需要可以在该系统加入导向辊3，导向辊3可以根据需要转变碳纤维织物的运动方向。进一步的，为了增进产品质量可以在四辊压延系统7和β射线检验控制系统9之间再设有一辊压机构10，该辊压机构10可以进一步的改善产品表面的平整度，降低产品的孔隙率，优化产品质量。本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将碳纤维织物展平；步骤二、使用静电流化态技术使展平的碳纤维织物中的碳纤维束分散并吸附烘干的热塑性树脂粉末；步骤三、将吸附着热塑性树脂粉末的碳纤维织物加热，使热塑性树脂粉末从颗粒状转变为片体状，从而将热塑性树脂固定在碳纤维织物上；步骤四、对加热后的碳纤维织物表面的热塑性树脂通过四辊压延系统进行辊压碾平、除泡，然后降温固化；步骤五、检验产品是否合格，将合格的产品收起。

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一、将碳纤维织物展平；步骤二、使用静电流化态技术使展平的碳纤维织物中的碳纤维束分散并吸附烘干的热塑性树脂粉末；步骤三、将吸附着热塑性树脂粉末的碳纤维织物加热，使热塑性树脂粉末从颗粒状转变为片体状，从而将热塑性树脂固定在碳纤维织物上；步骤四、对加热后的碳纤维织物表面的热塑性树脂通过四辊压延系统进行辊压碾平、除泡，然后降温固化；步骤五、检验产品是否合格，将合格的产品收起。2.如权利要求1所述的一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法，其特征在于，所述的步骤二中所使用的静电电极电压为30Kv-90Kv的负电压，波纹电压系数1％-30％，吸附时间为5-50s。3.如权利要求1所述的一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法，其特征在于，所述的烘干的热塑性树脂粉末采用的是超声波加热的方式进行烘干，烘干温度为80-120℃，烘干时长为4-12h。4.如权利要求1所述的一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法，其特征在于，所述的步骤三中加热所使用的温度高于热塑性塑料熔点10-30℃。5.如权利要求1所述的一种碳纤维热塑性预浸料的制备方法，其特征在于，所述的步骤五中采...

【专利技术属性】
技术研发人员：张蒙蒙，李卫中，李辉，雷震，
申请(专利权)人：青岛志卓通力新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：山东,37