[发明专利]一种单向预浸带缝纫模压制备复合材料板材的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种连续纤维增强热塑性预浸带经过缝纫后制备复合材料板材的方法。该方法利用纤维纱线对纤维增强单向预浸带片材进行缝纫，缝纫线对单向预浸带中的纤维形成约束，模压成型后可以获得低孔隙率的连续纤维增强热塑性复合材料板材，能够充分发挥纤维的增强作用，提高材料的力学性能。

背景技术

由于纤维增强热塑性复合材料优异的力学性能，目前在众多工业领域中得到广泛的应用，比如汽车工业，轨道交通，家用电器，物流运输等等。在纤维增强复合材料当中，比如：短纤增强复合材料，长纤维增强复合材料，以及连续纤维增强复合材料。其中，连续纤维增强复合材料的性能最为突出，但是在单向纤维增强热塑性预浸带通过叠层制备复合材料板材过程中，由于高温高压的作用，单向预浸带中的纤维会发生横向的移动，出现弯曲，导致纤维的取向混乱，严重影响板材的性能，同时，由于不能施加较高的成型压力，会导致材料内部孔隙率过高。

发明内容

本发明旨在提供一种单向纤维增强热塑性树脂预浸带缝纫模压制备复合材料板材的方法。

本发明中的制备工艺是通过以下步骤实现的：

步骤（1）首先制备连续纤维增强热塑性树脂浸渍预浸带，所用纤维可以是玻璃纤维，碳纤维，玄武岩纤维等，纤维质量含量一般在30-70%；所用基体树脂包括：聚烯烃、尼龙、聚醚醚酮、聚苯硫醚等等。同时预浸带也可以根据产品的应用特点，添加抗氧剂，抗紫外剂，阻燃剂等。所用预浸带应具有良好的分散及浸渍效果。

步骤（2）在预浸带片材上按照设计的线型进行缝纫纤维纱线。可以采用工业缝纫机，所用纱线可以是：玻璃纤维，芳纶纤维，碳纤维等等，但不限于这几类，也包括其它可以进行缝纫的有机或无机纤维。在单向预浸带上进行纱线缝纫，首先设计缝纫密度（针距和行距），通常可以采用链式缝法或锁式缝法。

步骤（3）进行铺层设计，一般为对称设计，且上下表面的缝纫线之间的针距和行距更小。

步骤（4）铺层完成后，对整体预制件进行缝合，进一步增强复合材料板材层间性能。

步骤（5）在模压机上，进行加热，加压，保温，冷却定型，卸压脱模，得到制品。

制备的连续纤维增强热塑性复合材料板材具有优异的力学性能，低的孔隙率；作为中间原料，可以通过再次模压或冲压成型制备零部件，应用在轨道交通，物流运输等领域。

为了方便对本发明目的、技术特征及其效用，做进一步的认识，现举实施例如下：

附图说明：

图1单个预浸带片材的缝纫线示意图。（a）90度预浸带片材的缝纫线示意。（b）0度预浸带片材的缝纫线示意。（c）+45度预浸带片材的缝纫线示意。（d）-45度预浸带片材的缝纫线示意。

图2纤维增强热塑性复合材料预浸带缝纫片材的铺层设计。

图3预制件整体缝合示意图。

具体实施方式：

纤维增强热塑性复合材料板材，具有质量轻，比强度和比模量高，耐腐蚀性好；可根据应用要求进行结构设计，通过选择纤维种类，纤维含量，铺层方向等来满足具体应用要求，实现高性能，低成本的工业化生产。

图1是通常用到的四种方向的单向预浸带片材，增强纤维是玻璃纤维，基体树脂是PA6，纤维质量含量为65%。预浸带片材长度为540mm，宽度为240mm。缝纫纤维采用玻璃纤维纱，分别沿图示的方向对预浸带片材进行缝纫，图1中针距为5mm，行距为100mm。

将缝纫好的片材按照图2所示的铺层顺序进行叠放。

然后将铺层件放置到模压机上，模压机温度为260℃，模压压力为0.5MPa，保温时间1小时，然后自然冷却至室温，卸压，制得复合板材。

该复合板材可以达到+45度方向弯曲强度>500MPa；+45度方向弯曲模量>20GPa；-45度方向弯曲强度>500MPa；-45度方向弯曲模量>17GPa的物理性能。