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行業(yè)·連續(xù)纖維增強(qiáng)高性能熱塑性預(yù)浸料發(fā)展概況

 herahera 2020-03-18

近幾年出現(xiàn)了多種針對連續(xù)纖維增強(qiáng)高性能預(yù)浸料的浸漬方法,常見的有熔融浸漬法、溶液浸漬法、粉末硫化浸漬法、粉末懸浮浸漬法、混編制備法等。


1. 國外技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r


國外對于連續(xù)纖維增強(qiáng)高性能預(yù)浸料的研究起步較早,目前已處于工業(yè)化生產(chǎn)階段。英國帝國化學(xué)工業(yè)公司通過熔融浸漬法,自1982年起相繼研制出了APC-1和APC-2等碳纖維/聚醚醚酮單向復(fù)合材料預(yù)浸料;美國Ticona公司采用熔融浸漬法,制備了高性能單向連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料,設(shè)備如圖1所示。德國采用粉末懸浮浸漬法成功制備出了熱塑性預(yù)浸帶。其生產(chǎn)速度為5m/min,預(yù)浸帶的纖維體積含量為 60%。另外, 法國的 BASF 公司也采用此浸漬方法制備出了熱塑性碳纖維復(fù)合材料產(chǎn)品。

圖1  熔融浸漬工藝

采用粉末流化浸漬法來進(jìn)行粉末預(yù)浸絲束的制備,首先將碳纖維絲束展寬展?。蝗缓笸ㄟ^一個充滿了 10μm 的微小粉末的流化床,使樹脂粉末均勻地涂覆在纖維表面;最后將其用樹脂薄膜包裹起來,得到包裹有樹脂粉末的纖維束,即粉末預(yù)浸絲束(Powder Impregnated Bundles),這種預(yù)浸絲束質(zhì)地柔軟,可以編織成各種織物,經(jīng)過多層鋪貼成固定形狀后,加溫加壓即可制成復(fù)合材料,使用十分方便。纖維混編技術(shù),將熱塑性樹脂加工成微細(xì)纖維,然后將其與碳纖維混合編制成織物提高樹脂與纖維浸潤性,如圖2所示。 

圖2 混編預(yù)浸料及其成型工藝

2. 國內(nèi)技術(shù)發(fā)展?fàn)顩r


國內(nèi)對連續(xù)纖維增強(qiáng)高性能熱塑性復(fù)合材料預(yù)浸料制備技術(shù)的研究剛剛起步,目前產(chǎn)業(yè)化是:玻璃纖維增強(qiáng)PP熱塑復(fù)合材料預(yù)浸帶,已經(jīng)在房車、冷藏車、集裝箱及箱式貨運(yùn)車上應(yīng)用。


國內(nèi)其他研究成果有:一套浸漬連續(xù)纖維熱塑性預(yù)浸帶的小型試驗裝置。該裝置采用機(jī)械輥子來使纖維絲束展寬,浸漬方式是熔融浸漬,最后得出樹脂含量為 40%~70%的連續(xù)碳纖維預(yù)浸帶和連續(xù)玻璃纖維預(yù)浸帶。采用溶液浸漬法,研究PPESK 樹脂溶液浸漬各種纖維的過程,分析不同參數(shù)對浸漬效果以及復(fù)合材料性能的影響;把連續(xù)碳纖維浸漬在PPS粉料和二苯醚酮混合而成的懸浮液中,制備出了性能優(yōu)越的預(yù)浸料;把 PPS 和水混合而成懸浮液狀的 PPS 泥漿,以此來浸漬連續(xù)纖維,制備熱塑性預(yù)浸料。研究了連續(xù)玻璃纖維的粉末浸漬過程,結(jié)論顯示,粉末浸漬效果隨著粉末粒徑減小或輥子數(shù)量增大而增加;采用粉末流化浸漬法,將纖維絲束制備成熱塑性預(yù)浸帶,并搭建了一套制備熱塑性預(yù)浸帶的試驗裝置。


3. 產(chǎn)業(yè)化的技術(shù)工藝


3.1 國內(nèi)商業(yè)化的熱塑預(yù)浸料進(jìn)展情況


國內(nèi)產(chǎn)業(yè)化的制備方法是流延法制備玻纖增強(qiáng)PP、PA、PC、PE等熱塑樹脂的預(yù)浸帶,目前也有部分廠家做出來碳纖預(yù)浸PA或PEEK的預(yù)浸料,但是受制下游應(yīng)用原因沒有批量應(yīng)用。現(xiàn)今在市場應(yīng)用最廣的就是玻纖PP預(yù)浸料。

3.2國外商業(yè)化的熱塑預(yù)浸料進(jìn)展情況


文章來源:高性能纖維復(fù)材資訊

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