[发明专利]一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备

说明书

本发明提供了一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法，包含以下步骤：连续碳化硅纤维束放卷后，经导丝辊和导向轮引入到张力轮上，张力轮将连续碳化硅纤维束平直送入除浆装置，使连续碳化硅纤维束展开；然后通过导向轮引入到上胶装置，使胶液充分浸润连续碳化硅纤维，之后引入到展丝装置，展丝装置中的罗拉辊使连续碳化硅纤维束充分展开、定型；将充分展开、定型的连续碳化硅纤维束进入收卷辊得到平整、均匀的预浸带；本发明制备得到的预浸带不仅能极大提高碳化硅纤维的韧性，而且沉积的界面层均匀一致，同时预浸带中相邻两束纤维重叠部分少，纤维束平整性好，厚度薄，另外本制备设备可实时控制参数，能实现全自动化和完全可控化。

技术领域

本发明涉及预浸带制备技术领域，尤其涉及一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备。

背景技术

随着航天和航空技术的不断进步，对材料的要求也越来越高，与各种不同的合金相比，由碳纤维或碳化硅纤维制备的复合材料在密度、耐高温性能及使用寿命等方面有明显的优势，其中，由碳化硅纤维制备的陶瓷基复合材料在高温抗氧化性能方法更有突出优势。

现有传统制备碳化硅纤维陶瓷方法是先编织再沉积界面层，如公开号为CN109650924A的专利，采用先极性编织预制体，再沉积界面层的方法得到复合材料，但是若构件厚度比较大，则易造成中心处界面层与表面界面层不均匀的现象出现，导致构件整体性能不高。

同时，基于对构件结构的不同要求，加上碳化硅纤维脆性比较大的特性，纤维磨损严重，且在某些特定时候，先编织再沉积已经提升不了构件的整体性能。传统的预制体编织方案是手工为主，而单向带铺排方法可实现自动化生产，此方法制成的构件成品致密且可净尺寸成型，且能实现后期构件制备的可设计性，获得力学性能最优的构件，满足不同服役环境的要求。但是现有技术主要对碳纤维预浸带有研究，如专利号为CN103158209B的专利公开了连续碳纤维增强热塑性预浸带的制备方法，专利号为CN 106239937A的专利公开了制备连续纤维增强热塑性预浸带的装置，考虑到碳化硅纤维属于脆性材料，断裂伸长率低且弹性小，急需一种用于制备碳化硅纤维预浸带的制备方法和设备，以提高碳化硅纤维复合材料的性能。

发明内容

针对现有技术存在的上述问题，本申请提供了一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法及设备，制备得到的预浸带各处纤维界面层均匀一致，且内部的碳化硅纤维损耗少、无毛刺，同时本制备设备可实时控制参数，能实现全自动化和完全可控化。

本发明的技术方案如下：

一种附着界面层的SiC纤维预浸带的制备方法，包含以下步骤：

S1：连续碳化硅纤维束放卷后，经导丝辊和导向轮引入到张力轮上，张力轮的张力为1～10N；

S2：张力轮将连续碳化硅纤维束平直送入除浆装置，处理溶剂为丙酮，使连续碳化硅纤维表面的集束剂充分溶解，使连续碳化硅纤维束展开；

S3：将除浆处理后的连续碳化硅纤维束通过导向轮引入上胶装置，通过上胶装置中主动胶轮的牵引作用和胶液的润滑作用，，通过控制刮刀得到树脂厚度为0.1～0.5mm的连续碳化硅纤维束；

S4：将经上胶处理的连续碳化硅纤维束引入展丝装置，展丝装置中的罗拉辊使连续碳化硅纤维束充分展开；

S5：将充分展开、定型的连续碳化硅纤维束进入收卷辊，并经设在所述收卷辊下方的碾压辊进行碾压处理，从而得到平整、均匀的预浸带。

所述步骤S1中的连续碳化硅纤维束为改性处理的连续碳化硅纤维束，所述预处理的方法为：

(1)将连续碳化硅纤维散丝采用化学气相沉积工艺引入界面层，得到表面附着有界面层的碳化硅纤维散丝；

(2)将表面附着有界面层的碳化硅纤维散丝进行上浆处理，得到带有浆液的连续碳化硅纤维束；