一种高性能纤维预浸工艺制造技术

本发明专利技术公开了一种高性能纤维预浸工艺，包括以下步骤：纤维放卷、干燥；将干燥后的纤维浸入膨润液，膨润时间为25‑40s，然后将膨润后的纤维速冻至‑30℃，然后在‑0.1Mpa下干燥后，得到膨润纤维；将膨润纤维浸入预浸料中10‑15s，然后100‑120℃烘干得到高性能纤维，本发明专利技术克服了现有技术的不足，使环氧树脂胶与纤维的结合强度得到显著提高，增强了纤维的抗拉伸性能。

【技术实现步骤摘要】
一种高性能纤维预浸工艺
本专利技术涉及纤维生产
，具体属于一种高性能纤维预浸工艺。
技术介绍
溶液浸渍法是把树脂基体各组分按规定的比例，溶解于低沸点溶剂中，使成一定浓度的溶液，然后将纤维束或织物以规定的速度通过树脂基体溶液，使其浸上定量的树脂基体，该法必须有除去溶剂的工序。溶液浸渍法的优点主要是增强材料容易被树脂基体浸透，可以制造薄型预浸料，也可制造厚型预浸料，设备造价相对较低；但是，需要干燥炉除去溶剂或进行溶剂回收，处理不当会引起燃烧或引起环境污染，而且预浸料往往残留一定量的溶剂，成型时易形成空隙，影响材料的性能。而采用预浸工艺对碳纤维进行处理以增强碳纤维的力学性能，方法与溶液浸渍法类似，但是仍然存在预浸料固化后与碳纤维结合强度不足，导致预浸工艺处理后的碳纤维力学性能较差，且表面存在孔隙的问题。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种高性能纤维预浸工艺，克服了现有技术预浸料与纤维结合强度差，预浸处理后的纤维的力学性能差的问题。为解决上述问题，本专利技术所采取的技术方案如下：一种高性能纤维预浸工艺，包括以下步骤：S1，纤维放卷、干燥；S2，将干燥后的纤维浸入膨润液，膨润时间为25-40s，然后将膨润后的纤维速冻至-30℃，然后在-0.1Mpa下干燥后，得到膨润纤维；S3，将膨润纤维浸入预浸料中10-15s，然后100-120℃烘干得到高性能纤维。其中，步骤S3中膨润纤维浸入预浸料中时，使用功率为800W的超声波清洗机超声。其中，所述的膨润液由以下重量份的原料混合而成：水150份、乙醇75份和胺型树枝状高分子8份。其中，所述的胺型树枝状高分子为聚酰胺。其中，所述的预浸料为混合环氧树脂。其中，所述的混合环氧树脂由以下重量份的原料组成：环氧树脂胶50-60份、环氧丙烷丁基醚1-3份和改性聚乙烯醇纤维5-8份。其中，所述的改性聚乙烯醇纤维的制备方法为：将1份的聚乙烯醇纤维分散于20份的含有1份草酰氯的DMF溶液中，加热至40℃，搅拌反应10小时，过滤干燥后，得到酰氯化聚乙烯醇纤维，然后，将酰氯化聚乙烯醇纤维分散于30份含有2份α-氨基丙酸、0.5份碳酸钠的四氯化碳溶液中，25℃，搅拌混合4小时，过滤、水洗，得到α-氨基丙酸改性聚乙烯醇纤维。本专利技术与现有技术相比较，本专利技术的实施效果如下：1、本专利技术采用膨润工艺对纤维进行膨润，膨润液采用含有树枝状高分子的乙醇和水的混合液，乙醇和水可有效的清除纤维表面的可溶性杂质和灰尘，同时纤维表面的毛刺得到浸润，同时树枝状的高分子进入纤维表面的毛刺内，使纤维表面的毛刺被撑开，然后在速冻和真空干燥的作用下，纤维表面形成了粗糙的结构。2、膨润后的纤维表面含有树枝状高分子聚酰胺，聚酰胺中的胺基和酰基与混合环氧树脂中的环氧丙烷丁基醚的醚基和环氧官能团亲和力强，使环氧树脂胶能充分的浸入纤维的表层结构，同时在聚酰胺的催化作用下，混合环氧树脂发生固化，使环氧树脂胶与纤维的结合强度得到显著提高，增强了纤维的抗拉伸性能；3、而改性聚乙烯醇纤维表面具有羧基，在环氧树脂胶固化的过程中，与环氧树脂发生交联反应，使聚乙烯醇纤维能与环氧树脂胶胶紧密结合，同时，聚乙烯醇纤维在环氧树脂胶内起到增强作用，使纤维在受力时，环氧树脂胶不易断裂，增强了纤维的力学性能。4、该工艺的预浸料采用环氧树脂预浸料，无溶剂，预浸处理后，采用高温固化，避免了预浸处理后纤维的表面产生孔隙。具体实施方式下面将对本专利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专利技术一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本专利技术中的实施例，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，都属于本专利技术保护的范围。本专利技术的纤维使用直径为30um的碳纤维，聚酰胺来源于徐州腾飞工程塑料有限公司。实施例1高性能纤维的预浸工艺包括以下步骤：首先，将纤维放卷，在60℃下干燥20min，去除纤维中的水分；并制备改性聚乙烯醇纤维，将1kg的直径为100nm、长度为5um的聚乙烯醇纤维分散于20kg的含有1kg草酰氯的DMF溶液中，加热至40℃，搅拌反应10小时，过滤干燥后，得到酰氯化聚乙烯醇纤维，然后，将酰氯化聚乙烯醇纤维分散于30kg含有2kgα-氨基丙酸、0.5kg碳酸钠的四氯化碳溶液中，25℃，搅拌混合4小时，过滤、水洗，得到α-氨基丙酸改性聚乙烯醇纤维。然后，将干燥后的纤维浸入由以下重量kg的原料：水150kg、乙醇75kg和胺型树枝状高分子聚酰胺8kg混合而成的膨润液中，膨润时间为30s，然后将膨润后的纤维速冻至-30℃，然后在-0.1Mpa下干燥后，得到膨润纤维；最后，将膨润纤维浸入预浸料中使用800W功率超声10s，预浸料为混合环氧树脂，混合环氧树脂由以下重量kg的原料组成：环氧树脂胶50kg、环氧丙烷丁基醚2kg和改性聚乙烯醇纤维6kg。然后100℃烘干得到高性能纤维。实施例2与实施例1的区别在于，将膨润纤维浸入预浸料中使用800W功率超声15s，预浸料为混合环氧树脂，混合环氧树脂由以下重量kg的原料组成：环氧树脂胶60kg、环氧丙烷丁基醚3kg和改性聚乙烯醇纤维8kg。然后120℃烘干得到高性能纤维。对照例1与实施例1的区别在于，膨润液中不含胺型树枝状高分子聚酰胺。对照例2与实施例1的区别在于，混合环氧树脂中不含环氧丙烷丁基醚。对照例3与实施例1的区别在于，将改性聚乙烯醇纤维替换为聚乙烯醇纤维。将实施例1-2和对照例1-3中的高性能纤维按照国家标准GB/T26749-2011碳纤维、浸胶纱拉伸性能中的测试方法测试拉伸性能，结果如下表所示：实施例1实施例2对照例1对照例2对照例3拉伸模量(GPa)13.415.18.711.610.8由拉伸模量可以看出，本专利技术的膨润液中的聚酰胺对该预浸工艺提升纤维的拉伸性能起到了关键的作用，同时环氧丙烷丁基醚和改性聚乙烯醇纤维有效的提高了纤维的抗拉伸性能。尽管已经示出和描述了本专利技术的实施例，对于本领域的普通技术人员而言，可以理解在不脱离本专利技术的原理和精神的情况下可以对这些实施例进行多种变化、修改、替换和变型，本专利技术的范围由所附权利要求及其等同物限定。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种高性能纤维预浸工艺，其特征在于，包括以下步骤：/nS1，纤维放卷、干燥；/nS2，将干燥后的纤维浸入膨润液，膨润时间为25-40s，然后将膨润后的纤维速冻至-30℃，然后在-0.1Mpa下干燥后，得到膨润纤维；/nS3，将膨润纤维浸入预浸料中10-15s，然后100-120℃烘干得到高性能纤维。/n

【技术特征摘要】
1.一种高性能纤维预浸工艺，其特征在于，包括以下步骤：
S1，纤维放卷、干燥；
S2，将干燥后的纤维浸入膨润液，膨润时间为25-40s，然后将膨润后的纤维速冻至-30℃，然后在-0.1Mpa下干燥后，得到膨润纤维；
S3，将膨润纤维浸入预浸料中10-15s，然后100-120℃烘干得到高性能纤维。


2.根据权利要求1所述的一种高性能纤维预浸工艺，其特征在于，步骤S3中膨润纤维浸入预浸料中时，使用超声波清洗机超声。


3.根据权利要求1所述的一种高性能纤维预浸工艺，其特征在于，所述的膨润液由以下重量份的原料混合而成：水150份、乙醇75份和胺型树枝状高分子8份。


4.根据权利要求1所述的一种高性能纤维预浸工艺，其特征在于，所述的胺型树枝状高分子为...

【专利技术属性】
技术研发人员：马俊，杨建军，马国栋，马亚田，
申请(专利权)人：安徽安赛新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：安徽;34