[发明专利]一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法

权利要求书

1.一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法，先制得预浸胶纤维束，而后采用热塑性树脂上浆预浸胶纤维束，再进行三维编织和固化成型；其特征在于：具体包括以下步骤：

步骤一：以室温(20±5℃)下呈固态或半固态的热固性树脂为原材料，使用磁力搅拌器将热固性树脂搅拌加热熔融，加热温度为50～160℃，搅拌速率为200～1000rpm，制得热固性树脂浸胶液；

步骤二：使用磁力搅拌器搅拌加热，加热温度为20～150℃，搅拌速率为200～1000rpm，将热塑性树脂溶解于有机溶剂中，制得热塑性树脂上浆剂，其中热塑性树脂的浓度为5～25wt％；

步骤三：使用预浸胶机，在0.5～2m/min的牵引速率和130～160℃的加热温度下将连续纤维束浸渍步骤一制得的热固性树脂浸胶液，冷却至室温后，制得树脂含量为28～33wt％的预浸胶纤维束；

步骤四：使用喷涂或浸涂工艺，将固含量为3～10wt％的热塑性树脂上浆剂涂覆于预浸胶纤维束表面，待溶剂挥发完全后，涂层厚度为50-500微米，制得热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束；

步骤五：将热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束编织成复合材料预制件，所用工具为三维编织机；

步骤六：将复合材料预制件装入成型模具，在固化设备中加热加压固化后，随炉冷却至室温，制得高性能连续纤维复合材料；其中加压压力为0～3MPa，加热温度为20～250℃，加热时间2-12小时，根据不同的热固性树脂的特性采用分段加热。

2.根据权利要求1所述的一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法，其特征在于：所述步骤一中的热固性树脂为环氧树脂、苯并噁嗪树脂、酚醛树脂、双马来酰亚胺树脂、聚苯砜树脂、聚苯并咪唑树脂、氰酸酯树脂、聚喹噁啉树脂中的一种或两种以任意比例配制的混合树脂。

3.根据权利要求1所述的一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法，其特征在于：所述步骤二中的热塑性树脂为聚醚醚酮树脂、聚碳酸酯树脂、聚醚砜树脂、聚乳酸树脂、聚甲基丙烯酸甲酯树脂、聚苯硫醚树脂或聚醚酰亚胺树脂的一种。

4.根据权利要求1所述的一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法，其特征在于：所述步骤二中的有机溶剂为N,N-二甲基甲酰胺、N,N-二甲基乙酰胺、二氯甲烷、三氯甲烷、乙醇、丙酮、四氢呋喃、乙酸乙酯中的一种或两种以任意比例配制的混合溶剂。

5.根据权利要求1所述的一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法，其特征在于：所述步骤三中的连续纤维束为玻璃纤维、碳纤维、凯夫拉纤维、氧化铝纤维、碳化硅纤维等纤维中的一种或两种以任意比例混合的混合纤维。

6.根据权利要求1所述的一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法，其特征在于：所述步骤六中的固化设备包括高温试验箱或热压罐。

7.一种采用热塑性树脂上浆三维编织用预浸胶纤维束的方法，其特征在于：

1)按照20:80的质量比在室温下称取环氧树脂和氰酸酯树脂混合，在150℃的加热温度和200rpm的搅拌速率下搅拌均匀制得热固性树脂浸胶液；

2)以N,N-二甲基甲酰胺为溶剂，配制10wt％的聚醚砜溶液，在100℃的加热温度和300rpm的搅拌速率下搅拌溶解制得热塑性树脂上浆剂；

3)利用浸胶机，以步骤1)制得的热固性树脂浸胶液在150℃的加热温度和0.5m/min的牵引速率下浸渍连续玻璃纤维，冷却至室温后绕卷，制得预浸胶玻璃纤维束；

4)使用喷壶，在预浸胶玻璃纤维束表面喷涂步骤2)制得的热塑性树脂上浆剂，待溶剂挥发完全后，涂层厚度为500微米，绕卷制得聚醚砜上浆预浸胶玻璃纤维束；

5)使用三维编织机将步骤4)制得的聚醚砜上浆预浸胶玻璃纤维束编织成复合材料毛坯件；

6)将步骤5)制得的复合材料毛坯件放入模具，并整体置于高温实验箱，以190℃/2h+210℃/2h+230℃/1h的工艺进行固化，然后随炉冷却至室温，制得高性能树脂基玻璃纤维复合材料制品。