一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置制造方法及图纸

本实用新型专利技术一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置，所述装置包括：底座和烘干箱，所述烘干箱设置于所述底座的顶部，所述烘干箱包括多个烘干单元，所述烘干单元的内部设置有烘干架，烘干架用于承托碳纤维，所述烘干架的底部设置有加热器，所述底座的内部设置有惰性气体容置罐，所述惰性气体容置罐通过第一连接管与所述烘干单元的内部相连通，第一连接管上设置有电磁阀，所述装置还设置有抽真空泵，所述抽真空泵通过第二连接管与所述烘干单元的内部相连通。本申请制备的碳纤维增强热塑性树脂基复合材料能够限制提高碳纤维和树脂基材料之间的界面结合强度，显示增强复合材料的强度、韧性、耐热等级和抗湿热老化性能。

A preparation device of carbon fiber reinforced thermoplastic resin matrix composite

【技术实现步骤摘要】
一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置
本技术涉及复合材料
，特别涉及一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置。
技术介绍
高性能碳纤维增强热塑性树脂基复合材料具有高损伤容限、可循环再生、制造成本低、减重效率高、易于维修和保养等特点，在航空航天、武器装备、能源、交通等国家重大战略发展各领域中发挥着至关重要的作用。碳纤维表面是石墨微晶结构，呈现光滑的形貌和惰性的化学性质，热塑性树脂分子结构中没有可交联的化学活性官能团，固化过程中不能发生化学反应，因此，碳纤维增强热塑性树脂基复合材料中增强体和机体之间的界面结合较弱。界面连接增强材料和基体，是复合材料独有的、极其重要的组成部分，影响载荷在机体和增强材料之间的传递，以及复合材料服役过程中裂纹的产生和扩展，对复合材料的强度、韧性、耐热等级和抗湿热老化性能均有重要影响。现有的碳纤维增强热塑性树脂基复合材料中的碳纤维和热塑性树脂之间的界面结合强度较弱导致碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的强度、韧性、耐热等级和抗湿热老化性能均较差。
技术实现思路
为克服相关技术中存在的问题，本技术提供一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置，可以提高碳纤维和热塑性树脂之间的界面结合强度，改善碳纤维增强热塑性树脂基复合材料的强度、韧性、耐热等级和抗湿热老化性能。一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置，所述装置用于烘干碳纤维，所述装置包括：底座和烘干箱，所述烘干箱设置于所述底座的顶部，所述烘干箱包括多个烘干单元，所述烘干单元的内部设置有烘干架，烘干架用于承托碳纤维，所述烘干架的底部设置有加热器，所述底座的内部设置有惰性气体容置罐，所述惰性气体容置罐通过第一连接管与所述烘干单元的内部相连通，第一连接管上设置有电磁阀，所述装置还设置有抽真空泵，所述抽真空泵通过第二连接管与所述烘干单元的内部相连通；所述装置还设置有控制器和温度传感器，所述温度传感器用于检测所述烘干单元内部的温度，所述加热器、所述电磁阀以及所述抽真空泵均与所述控制器相连接，所述控制器用于根据所述温度传感器检测的温度信号控制加热器的开启，根据碳纤维是否需要在惰性气体保护下烘干控制所述电磁阀的开启，根据碳纤维是否需要在真空状态下烘干控制所述抽真空泵的开启。所述烘干架设置为多层。所述烘干架包括搁置板，所述搁置板的表面设置有多个透气孔，所述透气孔在所述搁置板的表面呈均匀分布。所述烘干架包括架体和夹持器，所述架体用于支撑所述夹持器，所述夹持器用于夹持碳纤维。所述惰性气体容置灌包括多个罐体单元，多个罐体单元分别盛放不同种类惰性气体，所述第一连接管的与所述惰性气体容置罐相连接的一端设置有多个分支连接管，所述分支连接管分别连接所述罐体单元，所述分支连接管上设置有第二电磁阀，所述第二电磁阀与所述控制器相连接。本技术使用时，将碳纤维放置在烘干架上，烘干单元均为密闭结构，开启加热器加热，如果需要抽真空，控制器控制抽真空泵开启，如果需要通入惰性气体，控制器控制电磁阀开启，由于设置有多个烘干单元，控制器可以根据实际控制不同烘干单元的参数，根据温度传感器检测烘干单元内部温度控制加热器的开启和关闭，从而同时满足多种碳纤维的烘干条件。附图说明为了更清楚地说明本申请的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，对于本领域普通技术人员而言，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为实施例提供的一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备方法的流程示意图；图2为实施例提供的一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置的整体示意图；图3为实施例提供的一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置的整体示意图；图4为实施例提供的一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置的搁置板的示意图；图5为实施例提供的一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置的控制器构成示意图。具体实施方式为了使本
的人员更好地理解本技术中的技术方案，下面将结合本技术实施例中的附图，对本技术实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本技术中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都应当属于本技术保护的范围。本实施例公开了一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备方法及制备装置，所述碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备方法包括以下步骤：将碳纤维缠绕在玻璃框上，将所述缠有碳纤维的玻璃框放置于容器中，向容器中加入对氨基苯酚和N-二甲基酰胺，开启磁力搅拌器，在惰性气体保护下升温至75-85℃，之后向容器中加入亚硝酸异戊酯，反应8-10h后，将碳纤维取出，用N-二甲基酰胺和无水乙醇搅洗至清洗液呈无色，真空干燥后，得到羟基修饰碳纤维；将所述羟基修饰碳纤维加入到无水二甲基亚砜中，惰性气体保护下加入六氯环三磷腈和三乙胺，在45-55℃温度条件下反应2.5h，向所述羟基修饰碳纤维中加入三聚氰胺，反应5h，将所述羟基修饰碳纤维去除，用二甲基亚砜和无水乙醇搅洗至清洗液呈透明状，将碳纤维真空干燥，得到改性碳纤维；将杂萘联苯共聚芳醚砜树脂溶解在N-二甲基酰胺中，得到杂萘联苯共聚芳醚砜树脂溶液，将缠绕有所述改性碳纤维的铁框浸渍在所述杂萘联苯共聚芳醚砜树脂溶液中，用玻璃棒碾压所述改性碳纤维，得到浸润碳纤维；将所述浸润碳纤维烘干后，得到连续碳纤维增强杂萘联苯共聚芳醚砜树脂单向带；将所述连续碳纤维增强杂萘联苯共聚芳醚砜树脂单向带剪裁成碳纤维预浸片，将多张所述碳纤维预浸片置于模具中，模压成型后得到所述碳纤维增强热塑性树脂基复合材料。可选的，所述将碳纤维缠绕在玻璃框上，将所述缠有碳纤维的玻璃框放置于容器中，向容器中加入对氨基苯酚和N-二甲基酰胺，开启磁力搅拌器，在惰性气体保护下升温至75-85℃，之后向容器中加入亚硝酸异戊酯，反应8-10h后，将碳纤维取出，用N-二甲基酰胺和无水乙醇搅洗至清洗液呈无色，真空干燥后，得到羟基修饰碳纤维之前还包括：将碳纤维置于索氏提取器中，用丙酮回流清洗，之后在80-100℃温度条件下真空干燥处理，得到去上浆剂碳纤维。碳纤维表面有上浆剂胶层，通过上述方式可以消除上浆剂胶层对修饰过程的干扰。可选的，六氯环三磷和三聚氰胺的摩尔比为9:10。可选的，所述将所述浸润碳纤维烘干后，得到连续碳纤维增强杂萘联苯共聚芳醚砜树脂单向带包括：首先100℃温度条件下烘干2h，120℃温度条件下烘干2h，150℃温度条件下烘干2h，180℃温度条件下烘干2h，280℃温度条件下烘干2h，抽真空以及240℃温度条件下烘干4h。应用第一方面提供的一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备方法，首先将碳纤维缠绕在玻璃框上，将所述缠有碳纤维的玻璃框放置于容器中，向容器中加入对氨基苯酚和N-二甲基酰胺，开启磁力搅拌器，在惰性气体保护下升温至75-85℃，本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置，其特征在于，所述装置用于烘干碳纤维，所述装置包括：底座（1）和烘干箱（2），所述烘干箱（2）设置于所述底座（1）的顶部，所述烘干箱（2）包括多个烘干单元（21），所述烘干单元（21）的内部设置有烘干架（211），烘干架（211）用于承托碳纤维，所述烘干架（211）的底部设置有加热器（212），所述底座（1）的内部设置有惰性气体容置罐（11），所述惰性气体容置罐（11）通过第一连接管（12）与所述烘干单元（21）的内部相连通，第一连接管（12）上设置有电磁阀（13），所述装置还设置有抽真空泵（3），所述抽真空泵（3）通过第二连接管（31）与所述烘干单元（21）的内部相连通；/n所述装置还设置有控制器（4）和温度传感器（5），所述温度传感器（5）用于检测所述烘干单元（21）内部的温度，所述加热器（212）、所述电磁阀（13）以及所述抽真空泵（3）均与所述控制器（4）相连接，所述控制器（4）用于根据所述温度传感器（5）检测的温度信号控制加热器（212）的开启，根据碳纤维是否需要在惰性气体保护下烘干控制所述电磁阀（13）的开启，根据碳纤维是否需要在真空状态下烘干控制所述抽真空泵（3）的开启。/n...

【技术特征摘要】
1.一种碳纤维增强热塑性树脂基复合材料制备装置，其特征在于，所述装置用于烘干碳纤维，所述装置包括：底座（1）和烘干箱（2），所述烘干箱（2）设置于所述底座（1）的顶部，所述烘干箱（2）包括多个烘干单元（21），所述烘干单元（21）的内部设置有烘干架（211），烘干架（211）用于承托碳纤维，所述烘干架（211）的底部设置有加热器（212），所述底座（1）的内部设置有惰性气体容置罐（11），所述惰性气体容置罐（11）通过第一连接管（12）与所述烘干单元（21）的内部相连通，第一连接管（12）上设置有电磁阀（13），所述装置还设置有抽真空泵（3），所述抽真空泵（3）通过第二连接管（31）与所述烘干单元（21）的内部相连通；
所述装置还设置有控制器（4）和温度传感器（5），所述温度传感器（5）用于检测所述烘干单元（21）内部的温度，所述加热器（212）、所述电磁阀（13）以及所述抽真空泵（3）均与所述控制器（4）相连接，所述控制器（4）用于根据所述温度传感器（5）检测的温度信号控制加热器（212）的开启，根据碳纤维是否需要在惰性气体保护下烘干控制所述电磁阀（13）的开启，根据碳纤维是否需要在真空状态下烘干控制所述抽真空泵（3）的开启。


2.根据权利...

【专利技术属性】
技术研发人员：武磊，
申请(专利权)人：大同新成新材料股份有限公司，
类型：新型
国别省市：山西;14