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    關注·連續纖維增強高性能熱塑性預浸料發展概況

       日期:2019-12-26     來源:高性能纖維復材資訊    瀏覽:515    評論:0    
    核心提示:  近幾年出現了多種針對連續纖維增強高性能預浸料的浸漬方法,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
       近幾年出現了多種針對連續纖維增強高性能預浸料的浸漬方法,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. 國外技術發展狀況
     
      國外對于連續纖維增強高性能預浸料的研究起步較早,目前已處于工業化生產階段,目前PEEK預浸料主要供應商有TenCate、Fiberforge、Victrex、Celanese和東邦特耐克絲,PPS預浸料主要供應商有TenCate、Fiberforge。英國帝國化學工業公司(Imperial Chemical Industries Ltd,縮寫為ICI)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/聚醚醚酮單向復合材料預浸料;美國Ticona(Celanese)公司采用熔融浸漬法,制備了高性能單向連續纖維增強熱塑性復合材料預浸料,設備如圖1所示。德國的 Augstin 采用粉末懸浮浸漬法成功制備出了熱塑性預浸帶。其生產速度為5m/min,預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合材料產品。荷蘭的Tencate和法國。
     

    圖1  熔融浸漬工藝
     
      Atochem 公司采用粉末流化浸漬法來進行粉末預浸絲束的制備,首先將碳纖維絲束展寬展??;然后通過一個充滿了 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;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,即粉末預浸絲束(Powder Impregnated Bundles),這種預浸絲束質地柔軟,可以編織成各種織物,經過多層鋪貼成固定形狀后,加溫加壓即可制成復合材料,使用十分方便。美國NASA發明的纖維混編技術,將熱塑性樹脂加工成微細纖維,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 混編預浸料及其成型工藝
     
      2. 國內技術發展狀況
     
      國內對連續纖維增強高性能熱塑性復合材料預浸料制備技術的研究剛剛起步,目前產業化是:玻璃纖維增強PP熱塑復合材料預浸帶,已經在房車、冷藏車、集裝箱及箱式貨運車上應用。
     
      國內其他研究成果有:咸貴軍等人開發了一套浸漬連續纖維熱塑性預浸帶的小型試驗裝置。該裝置采用機械輥子來使纖維絲束展寬,浸漬方式是熔融浸漬,后得出樹脂含量為 40%?70%的連續碳纖維預浸帶和連續玻璃纖維預浸帶。陳平等人采用溶液浸漬法,研究PPESK 樹脂溶液浸漬各種纖維的過程,分析不同參數對浸漬效果以及復合材料性能的影響;饒軍等人把連續碳纖維浸漬在PPS粉料和二苯醚酮混合而成的懸浮液中,制備出了性能優越的預浸料;章奕定等人把 PPS 和水混合而成懸浮液狀的 PPS 泥漿,以此來浸漬連續纖維,制備熱塑性預浸料。周曉東等人研究了連續玻璃纖維的粉末浸漬過程,結論顯示,粉末浸漬效果隨著粉末粒徑減小或輥子數量增大而增加;張鳳翻等采用粉末流化浸漬法,將纖維絲束制備成熱塑性預浸帶,并搭建了一套制備熱塑性預浸帶的試驗裝置。
     
      3. 產業化的技術工藝
     
      3.1 國內商業化的熱塑預浸料進展情況
     
      國內產業化的制備方法是流延法制備玻纖增強PP、PA、PC、PE等熱塑樹脂的預浸帶,目前也有部分廠家做出來碳纖預浸PA或PEEK的預浸料,但是受制下游應用原因沒有批量應用?,F今在市場應用廣的就是玻纖PP預浸料,國內的主要量產廠家有奇一、雙魚、杰事杰、隧金、華聚,俊爾、金發、極威等。
     
      3.2國外商業化的熱塑預浸料進展情況
     
     
     
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