本發(fā)明屬于碳纖維復(fù)合材料的預(yù)浸料制備領(lǐng)域特別涉及一種熱塑性碳纖維預(yù)浸料的制備方法和制備系統(tǒng)。

背景技術(shù)：

現(xiàn)有的碳纖維預(yù)浸料多為碳纖維熱固性樹脂預(yù)浸料，這一預(yù)浸料成型后，不能重復(fù)利用且難以被環(huán)境降解，對(duì)環(huán)境造成的污染比較大；此外目前的碳纖維預(yù)浸料所用的碳纖維織物主要是單向纖維織物，并且主要利用熔融浸漬法和粉末浸漬法，但是熔融浸漬法工藝復(fù)雜，且加工環(huán)境要求苛刻，產(chǎn)品質(zhì)量容易受影響，而粉末浸漬法則是利用高壓噴覆的方式，但是高壓噴覆存在涂覆不均勻的問題，同樣影響產(chǎn)品質(zhì)量，此外還存在因?yàn)榧庸すに嚥坏轿粚?dǎo)致的碳纖維預(yù)浸料的孔隙率高的問題。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

為了解決上述問題，別發(fā)明公開了一種碳纖維熱塑性預(yù)浸料的制備方法和系統(tǒng)，所使用的方法采用的技術(shù)方案為：

一種碳纖維熱塑性預(yù)浸料的制備方法，包括如下步驟：

步驟一、將碳纖維織物展平；

步驟二、使用靜電流化態(tài)技術(shù)使展平的碳纖維織物中的碳纖維束分散并吸附烘干的熱塑性樹脂粉末；

步驟三、將吸附著熱塑性樹脂粉末的碳纖維織物加熱，使熱塑性樹脂粉末從顆粒狀轉(zhuǎn)變?yōu)槠w狀，從而將熱塑性樹脂固定在碳纖維織物上；

步驟四、對(duì)加熱后的碳纖維織物表面的熱塑性樹脂通過四輥壓延系統(tǒng)進(jìn)行輥壓碾平、除泡，然后降溫固化；

步驟五、檢驗(yàn)產(chǎn)品是否合格，將合格的產(chǎn)品收起。

進(jìn)一步的，限定所述的步驟二中所使用的靜電電極電壓為30Kv-90Kv的負(fù)電壓，波紋電壓系數(shù)1％-30％，吸附時(shí)間為5-50s。

進(jìn)一步的，限定所述的烘干的熱塑性樹脂粉末采用的是超聲波加熱的方式進(jìn)行烘干，烘干溫度為80-120℃，烘干時(shí)長(zhǎng)為4-12h。

進(jìn)一步的，限定所述的步驟三中加熱所使用的溫度高于熱塑性塑料熔點(diǎn)10-30℃。

進(jìn)一步的，限定所述的步驟五中采用β射線照射檢驗(yàn)產(chǎn)品厚度的方式檢驗(yàn)產(chǎn)品是否合格。

進(jìn)一步的，限定所述的碳纖維織物為碳纖維單向帶，或者是將碳纖維采用平紋、斜紋或者緞紋形式編制而成的碳纖維二維織物，或者是將碳纖維采用三維四向、三維五向形式編制而成的三維立體織物。

進(jìn)一步的，限定所述的熱塑性樹脂粉末為聚丙烯(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種或多種，所述2熱塑性樹脂粉末的粒度為0.1-500微米。

所采用的一種碳纖維熱塑性預(yù)浸料的制備系統(tǒng)得技術(shù)方案為：

一種碳纖維熱塑性預(yù)浸料的制備系統(tǒng)，在牽引輥的帶動(dòng)下碳纖維織物依次經(jīng)過展平機(jī)構(gòu)、涂覆室、熔融爐、四輥壓延系統(tǒng)、β射線檢驗(yàn)控制系統(tǒng)、收卷輥，此外涂覆室還帶有靜電發(fā)生器。

進(jìn)一步的，限定該系統(tǒng)還帶有導(dǎo)向輥，導(dǎo)向輥可以根據(jù)需要轉(zhuǎn)變碳纖維織物的運(yùn)動(dòng)方向。

進(jìn)一步的，限定在四輥壓延系統(tǒng)和β射線檢驗(yàn)控制系統(tǒng)之間還設(shè)有一輥壓機(jī)構(gòu)。

本發(fā)明選用熱塑性樹脂粉末，熱塑性樹脂粉末為聚丙烯(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種或多種，所述2熱塑性樹脂粉末的粒度為0.1-500微米。所的產(chǎn)品可回收利用，對(duì)環(huán)境污染??；使用靜電流化態(tài)技術(shù)使展平的碳纖維織物中的碳纖維束分散并吸附烘干的熱塑性樹脂粉末，這種電靜涂覆方式可以使樹脂粉末均勻填充到碳纖維織物的空隙中，此外使用四輥壓延系統(tǒng)使熱塑性樹脂能夠充分的而混合到碳纖維織物中，降低碳纖維預(yù)浸料的孔隙率，改善產(chǎn)品質(zhì)量；此外制備系統(tǒng)中使用β射線檢驗(yàn)控制系統(tǒng)，可以檢測(cè)建工過程中的產(chǎn)品質(zhì)量，及早發(fā)現(xiàn)問題，提高產(chǎn)品合格率。

附圖說明

圖1為一種碳纖維熱塑性預(yù)浸料的制備系統(tǒng)的實(shí)施例示意圖

附圖標(biāo)記分別為：1.開卷輥；2.展平機(jī)構(gòu)；3.導(dǎo)向輥；4.涂覆室5.靜電發(fā)生器；6.四輥壓延系統(tǒng)；8.輥壓機(jī)構(gòu)；9.β射線檢驗(yàn)控制系統(tǒng)；10.牽引輥系統(tǒng)；11.收卷輥。

具體實(shí)施方式

本發(fā)明所公開的一種一種碳纖維熱塑性預(yù)浸料的制備方法和系統(tǒng)：

所采用制備方法的技術(shù)方案為：首先將碳纖維織物展平；然后使用靜電流化態(tài)技術(shù)使展平的碳纖維織物中的碳纖維束分散并吸附烘干的熱塑性樹脂粉末，優(yōu)選的靜電電極電壓為30Kv-90Kv的負(fù)電壓，波紋電壓系數(shù)1％-30％，吸附時(shí)間為5-50s，本方法中對(duì)熱塑性樹脂粉末的烘干方式優(yōu)選為超聲波加熱的方式進(jìn)行烘干，烘干溫度為80-120℃，烘干時(shí)長(zhǎng)為4-12h；然后將吸附著熱塑性樹脂粉末的碳纖維織物加熱，使熱塑性樹脂粉末從顆粒狀轉(zhuǎn)變?yōu)槠w狀，從而將熱塑性樹脂固定在碳纖維織物上，加熱溫度優(yōu)選為高于熱塑性塑料熔點(diǎn)10-30℃；然后對(duì)加熱后的碳纖維織物表面的熱塑性樹脂通過四輥壓延系統(tǒng)進(jìn)行輥壓碾平、除泡，然后降溫固化；在熱塑性樹脂固化后，再檢驗(yàn)產(chǎn)品是否合格，將合格的產(chǎn)品收起。

本方法中所選用的碳纖維織物可以為碳纖維單向帶，或者是將碳纖維采用平紋、斜紋或者緞紋形式編制而成的碳纖維二維織物，或者是將碳纖維采用三維四向、三維五向形式編制而成的三維立體織物。所選用的熱塑性樹脂粉末可以為聚丙烯(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種或多種，所述熱塑性樹脂粉末的粒度為0.1-500微米。

如圖1所示所采用的制備系統(tǒng)：一種碳纖維熱塑性預(yù)浸料的制備系統(tǒng)，在牽引輥13的帶動(dòng)下可以將開卷輥1上的碳纖維織物展開，依次經(jīng)過展平機(jī)構(gòu)2，碳纖維織物經(jīng)過展平機(jī)構(gòu)2的速度為2-10m/min，展平機(jī)構(gòu)2將碳纖維織物展平，展平后的碳纖維織物進(jìn)入涂覆室4，涂覆室4還帶有靜電發(fā)生器5，優(yōu)選的靜電發(fā)生器5的電極電壓為30Kv-90Kv的負(fù)電壓，波紋電壓系數(shù)1％-30％，在靜電發(fā)生器5的作用下碳纖維織物的纖維束分散，并且可以吸附烘干的熱塑性樹脂粉末，碳纖維織物在涂覆室4內(nèi)吸附烘干的熱塑性樹脂粉末的時(shí)間為5-50s；進(jìn)一步的吸附著熱塑性樹脂粉末的碳纖維織物進(jìn)入熔融爐6，碳纖維織物在熔融爐內(nèi)的前進(jìn)速度為2-50m/min，加熱時(shí)間在20-60s；在熔融爐6中用高于熱塑性塑料熔點(diǎn)10-30℃的溫度對(duì)其進(jìn)行加熱，使熱塑性樹脂粉末從顆粒狀轉(zhuǎn)變?yōu)槠w狀，從而將熱塑性樹脂固定在碳纖維織物上，進(jìn)一步的，碳纖維織物經(jīng)過四輥壓延系統(tǒng)7，四輥壓延系統(tǒng)7可以將碳纖維織物表面的熱塑性樹脂進(jìn)行碾平和除泡形成碳纖維預(yù)浸料的初步產(chǎn)品，經(jīng)過碾平和除泡后的初步產(chǎn)品再經(jīng)過降溫固化，然后經(jīng)過β射線檢驗(yàn)控制系統(tǒng)9，β射線檢驗(yàn)控制系統(tǒng)9通過檢驗(yàn)產(chǎn)品的厚度測(cè)算出產(chǎn)品是否合格，在加工之前需要在β射線檢驗(yàn)控制系統(tǒng)9設(shè)定一個(gè)合格的范圍值，若檢驗(yàn)結(jié)果在該值范圍內(nèi)則產(chǎn)品合格，若低于或超出該值的范圍，則需要對(duì)制備系統(tǒng)進(jìn)行調(diào)試，進(jìn)一步的若產(chǎn)品合格則產(chǎn)品通過收卷輥11收起，若β射線檢驗(yàn)控制系統(tǒng)9檢驗(yàn)下產(chǎn)品厚度不達(dá)標(biāo)則重新對(duì)設(shè)備進(jìn)行調(diào)試。此外，根據(jù)需要可以在該系統(tǒng)加入導(dǎo)向輥3，導(dǎo)向輥3可以根據(jù)需要轉(zhuǎn)變碳纖維織物的運(yùn)動(dòng)方向。進(jìn)一步的，為了增進(jìn)產(chǎn)品質(zhì)量可以在四輥壓延系統(tǒng)7和β射線檢驗(yàn)控制系統(tǒng)9之間再設(shè)有一輥壓機(jī)構(gòu)10，該輥壓機(jī)構(gòu)10可以進(jìn)一步的改善產(chǎn)品表面的平整度，降低產(chǎn)品的孔隙率，優(yōu)化產(chǎn)品質(zhì)量。