连续碳纤维热塑性预浸料制作的两大工艺要点

热塑性碳纤维预浸料
 

    在制作连续碳纤维热塑性复合材料预浸料时，展纱是非常只要的一个工艺环节。因为热塑性树脂在高温下黏度大，当大丝束碳纤维线密度较大时，这种基体就很难完全浸渍到碳纤维束中，会因为基体材料分布不均匀，出现孔隙，最终影响到预浸料的性能。当相同的丝束宽度延展得越宽，厚度越薄，热塑性树脂的渗透均匀性会越好。无锡智上新材认为，虽然展纱不可避免地会对碳纤维产生一定程度的性能损伤，但是相对于展纱给预浸料整体性能方面带来的帮助则是微乎其微的。

    按照展丝工具及机理的不同，常见的展丝方法有机械展丝法、气流展丝法以及超声波展丝法，在实际应用中也可将两种或多种展丝方式结合起来运用。

    机械展丝是通过挤压、摩擦等方式让张紧的纤维丝束经过组合展纱辊时受到压力作用，在一个横向的分力即压力下使纤维产生横向位移来达到展宽的目的。简单地说，这种技术手段的本质就是将纤维丝束内部的单根丝束铺平，减少丝束厚度，增加其宽度；气流展丝是将压缩后的空气喷射到纤维丝束表面，通过气流使纤维束弯曲实现展宽，这种方法不用直接接触纤维丝束，所以纤维展宽时不起毛、纤维间交叉少，因而是应用最为广泛的一种展纱方法；超声波展丝法则是利用超声空穴效应撞击纤维丝束达到展宽的目的。

热塑性碳纤维预浸料
 

    连续碳纤维增强热塑性预浸料的制备方法分为两大类：一是预浸渍法，包括熔融浸渍法和溶液浸渍法；二是后浸渍法，包括薄膜层叠法、粉末浸渍法、纤维混杂法等。

    从工艺可行性和预浸料性能质量两方面考量，无锡智上新材选用熔融浸渍法来制备连续碳纤维增强热塑性预浸料。熔融浸渍法是将碳纤维通过熔融的热塑性树脂基体后得到浸渍的方法，相比溶液浸渍法不仅节省材料、减少环境污染，而且能精确控制预浸料中基体的质量分数。

    在制备过程中，无锡智上新材认为核心的工艺要点在于把握好温度、压力以及树脂/增强体的比例。在温度和压力合适的条件下，热塑性树脂基体的流动性才会好，浸渍效果才能得到有效保证。温度和压力合适才能保证基体材料和碳纤维协同作用，如果基体材料被挤出，对增强纤维的固定能力就会下降，碳纤维就会出现弯曲，拉伸性能就会随之下降。

热塑性碳纤维预浸料

    如果热塑性树脂基体含量过少时，碳纤维之间缺少基体的浸润就无法有效连接，也就无法发挥出碳纤维的高强度作用。相反，如果热塑性树脂基体含量过多，基体需要承担的载荷就越多，但是基体无法像碳纤维那样很好地承载载荷，这必然会影响预浸料的整体强度。所以，只有当热塑性树脂基体在碳纤维间分布均匀，预浸料内部的孔隙较少，热塑性树脂基体于碳纤维之间结合良好，外部载荷能通过基体有效传递至碳纤维，这时预浸料才会具有较高的拉伸强度。