【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及连续纤维增强陶瓷复合材料，特别涉及一种连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法及其设备。
技术介绍
1、陶瓷基复合材料因其耐高温、强度高、密度低、具有良好的抗氧化和耐腐蚀性能，从而成为航空航天、核电等前沿科技领域的重要材料之一。其中，通过纤维与陶瓷复合得到的材料，可以兼具韧性和强度，具有广泛的应用前景。然而连续纤维增强陶瓷复合材料制作工艺复杂，牵涉到展纱、浸润、预处理、界面结合强度以及增材制造等多重生产工艺，实现难度大，限制了其应用。因此，有必要设计一种连续纤维增强陶瓷复合材料的制备工艺。
技术实现思路
1、为解决连续纤维增强陶瓷复合材料的制造工艺复杂的难题，本专利技术提供一种连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，包括以下步骤：
2、(1)将连续纤维放卷后进行展纱，采用光固化工艺将展纱后的连续纤维与陶瓷浆料复合，形成连续纤维增强陶瓷复合材料；
3、(2)将所述连续纤维增强陶瓷复合材料与胶膜复合，并加热使胶膜熔融浸入所述连续纤维增强陶瓷复合材料中，形成连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带；
4、(3)在步骤(2)所得的所述连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带单侧复合离型纸后，收卷。
5、进一步的，步骤(1)之前，还包括对连续纤维的预处理，所述预处理为：采用碱性溶液a对连续纤维进行浸润和预清洗，再将清洗后的连续纤维浸泡在碱性溶液b中，经热处理后清洗、烘干即得。
6、再进一步，所述热处理为：将浸泡在碱性溶液b中的连续纤维依
7、再进一步，所述碱性溶液a的浓度为50-80wt％，所述碱性溶液b的浓度为60-85wt％。
8、通过碱性溶液a对连续纤维进行浸润和预清洗，可以去除连续纤维表面的惰性官能团和杂质，方便进行后续处理；清洗后的连续纤维经多次的低温-高温和碱处理，使连续纤维在热胀冷缩的过程中充分与碱性溶液b反应，从而使连续纤维表面平整，利于提高材料成型的质量。
9、进一步的，步骤(1)中，所述陶瓷浆料按质量百分比，包括1000目的氧化铝40wt％-60wt％、500目的氧化铝纤维粉10wt％-15wt％、液态光敏树脂10wt％-15wt％、分散剂10wt％-12wt％、和溶剂10wt％-18wt％；所述分散剂为40wt％的氢氧化钠溶液，所述溶剂为无水乙醇。
10、再进一步，所述陶瓷浆料的制备方法为：
11、取所述氧化铝粉、氧化铝纤维粉和第一部分溶剂加入反应釜中搅拌均匀，搅拌的速率为100r/min，搅拌5min；然后边搅拌边加入分散剂，使之絮凝沉淀；接着加入第二部分溶剂，继续搅拌6-8min，搅拌的速率为300r/min；静止10min后，加入第三部分溶剂和液态光敏树脂，再继续搅拌10min,搅拌的速率为300r/min，得到所述陶瓷浆料。
12、其中，第一部分溶剂、第二部分溶剂和第三部分溶剂的用量之和为溶剂的总量。
13、进一步的，步骤(1)中所述光固化工艺包括陶瓷浆料喷涂和激光固化，陶瓷浆料喷头参数为：
14、气压为2000ps i；
15、喷头直径为1.5-2mm；
16、喷头扩散面积同比产品面积；
17、喷头与产品间距保持在150～300mm；
18、喷头移动速度为50～100mm/s。
19、固化激光头参数为：
20、激光头覆盖面积同比产品面积；
21、激光头功率为100w。
22、进一步的，所述连续纤维为碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维中的至少一种。
23、本专利技术还提供一种实现上述的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法的设备，包括依次设置的放卷装置、展纱装置、光固化装置、复合辊装置和收卷装置，所述复合辊装置包括加热部件。
24、进一步的，所述放卷装置和所述展纱装置之间设有第一牵引装置，所述光固化装置和所述复合辊装置之间设有第二牵引装置。可以理解的是，牵引装置为现有的常见设备，并且牵引装置的数量和位置不限于此，能够牵引连续纤维依次进行放卷、展纱、与胶膜和离型纸复合、收卷即可。
25、进一步的，所述复合辊装置包括第一多辊组件、胶膜辊筒和第二多辊组件；
26、所述第一多辊组件包括相邻设置的第一辊筒和第二辊筒，所述胶膜辊筒位于所述第二辊筒的一侧，所述第一辊筒用于牵引连续纤维增强陶瓷复合材料，所述第二辊筒用于牵引所述胶膜辊筒上的胶膜，并通过所述第一辊筒和所述第二辊筒将连续纤维增强陶瓷复合材料和所述胶膜复合；
27、所述第二多辊组件包括第三辊筒和离型纸辊筒，所述离型纸辊筒用于牵引所述胶膜辊筒上的离型纸，所述第三辊筒用于牵引所述连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带，并将所述连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带与所述离型纸复合。
28、再进一步，所述第一多辊组件还包括第一导向辊筒和复合辊筒，所述第一导向辊筒设于第一辊筒上方，用于改变所述连续纤维增强陶瓷复合材料和所述预浸带的移动方向，所述第二辊筒和所述复合辊筒位于所述第一辊筒下方，并形成正三角结构，通过所述第一辊筒和所述复合辊筒将所述连续纤维增强陶瓷复合材料和所述胶膜进一步复合；所述加热组件设于第一辊筒上；
29、所述第二多辊组件还包括第二导向辊筒，所述第二导向辊筒设于第三辊筒上方，用于改变所述连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的移动方向。
30、与现有技术相比，本专利技术提供的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法具有工艺简单高效的优点，制得的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带具有优异的力学性能、耐高温性能和耐腐蚀性能，且材料使用方便，能够缩短产品加工工序，提高生产效率。
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1.一种连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：步骤(1)之前，还包括对连续纤维的预处理，所述预处理为：采用碱性溶液A对连续纤维进行浸润和预清洗，再将清洗后的连续纤维浸泡在碱性溶液B中，经热处理后清洗、烘干即得。
3.根据权利要求2所述的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：所述碱性溶液A的浓度为50-80wt％，所述碱性溶液B的浓度为60-85wt％；
4.根据权利要求1所述的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述陶瓷浆料按质量百分比，包括1000目的氧化铝40wt％-60wt％、500目的氧化铝纤维粉10wt％-15wt％、液态光敏树脂10wt％-15wt％、分散剂10wt％-12wt％、和溶剂10wt％-18wt％；所述分散剂为40wt％的氢氧化钠溶液，所述溶剂为无水乙醇。
5.根据权利要求4所述的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：所述陶瓷浆料的制备方
6.根据权利要求1所述的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：所述连续纤维为碳纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维中的至少一种。
7.一种实现权利要求1-6任一项所述的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法的设备，其特征在于：包括依次设置的放卷装置、展纱装置、光固化装置、复合辊装置和收卷装置，所述复合辊装置包括加热部件。
8.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：所述放卷装置和所述展纱装置之间设有第一牵引装置，所述光固化装置和所述复合辊装置之间设有第二牵引装置。
9.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：所述复合辊装置包括第一多辊组件、胶膜辊筒和第二多辊组件；
10.根据权利要求7所述的设备，其特征在于：所述第一多辊组件还包括第一导向辊筒和复合辊筒，所述第一导向辊筒设于第一辊筒上方，用于改变所述连续纤维增强陶瓷复合材料和所述预浸带的移动方向，所述第二辊筒和所述复合辊筒位于所述第一辊筒下方，并形成正三角结构，通过所述第一辊筒和所述复合辊筒将所述连续纤维增强陶瓷复合材料和所述胶膜进一步复合；所述加热组件设于第一辊筒上；
...【技术特征摘要】
1.一种连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
2.根据权利要求1所述的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：步骤(1)之前，还包括对连续纤维的预处理，所述预处理为：采用碱性溶液a对连续纤维进行浸润和预清洗，再将清洗后的连续纤维浸泡在碱性溶液b中，经热处理后清洗、烘干即得。
3.根据权利要求2所述的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：所述碱性溶液a的浓度为50-80wt％，所述碱性溶液b的浓度为60-85wt％；
4.根据权利要求1所述的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：步骤(1)中，所述陶瓷浆料按质量百分比，包括1000目的氧化铝40wt％-60wt％、500目的氧化铝纤维粉10wt％-15wt％、液态光敏树脂10wt％-15wt％、分散剂10wt％-12wt％、和溶剂10wt％-18wt％；所述分散剂为40wt％的氢氧化钠溶液，所述溶剂为无水乙醇。
5.根据权利要求4所述的连续纤维增强陶瓷复合材料预浸带的制备方法，其特征在于：所述陶瓷浆料的制备方法为：...
【专利技术属性】
技术研发人员：杨敏，杨建恒，杨朝辉，母冠雪，杨磊，王慧君，
申请(专利权)人：集美大学，
类型：发明
国别省市：
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