[发明专利]一种连续纤维增强热塑性复合材料弓片及其制备方法

说明书

本发明公开了一种连续纤维增强热塑性复合材料弓片及其制备方法，所述制备方法以连续纤维增强热塑性单向预浸带材料为基础进行结构铺层制成层合板材，采用热料冷压工艺模压制得带有曲面的弓片半成品，再辅以雕刻、水转印等工序，制备得一种高强度、高韧性的热塑性复合材料弓片，解决了变形开裂等问题，提高了弓片的耐用性。该连续纤维增强热塑性复合材料弓片的制备方法，不仅提高了生产效率，同时减少了生产中因打磨和涂装造成的大气环境问题。

技术领域

本发明涉及复合材料技术领域，具体涉及一种连续纤维增强热塑性复合材料弓片及其制备方法。

背景技术

20世纪40年代，弓箭仍使用传统木质单体弓，由于木纤维本身的疲劳特性，当时弓的寿命都非常有限。随着玻璃纤维的出现，人们通过将玻璃纤维布与木材胶粘，明显提高了弓箭的使用效果。至此，玻璃纤维不仅仅被描述为“增强材料”，而是被称为“弹性材料”或“蓄能材料”，人类第一次在弓的制作中摆脱了对天然材料的过度依赖。弓箭，终于从手工艺品进化成了工业产品，逐步向现代弓形式演变。

目前市面上作为体育用品的现代弓是由弓把和弓片等主要部件组装而成的，弓片由固定件固定在弓把上。当前市场上用的弓片材质普遍以玻璃纤维板与木质结合、玻璃钢或各种纤维材料制成，往往出现强度和韧性不能兼顾，如振动大、抗疲劳性差、耐用性不强、易变形开裂等问题。

专利ZL 200820027605.X提供了一种防弓变形的弓片的制作方法，即采用薄木片、胶黏剂、玻璃钢材料进行制备一种防变形、经久耐用的弓片。专利CN 203303602 U公布了一种预浸纤维复合弓片，先将玻璃纤维、碳纤维和浸胶布进行分股配线后制得复合纤维，再将复合纤维使用环氧树脂浸渍，加入固化剂后放入模压机内成型弓片。上述专利中均利用不同纤维或材质进行组合，采用热固性树脂及成型方法，以达到增强弓片的强度和韧性，提高弓片耐用性的目的。对于纤维增强热固性复合材料而言，其材料韧性本身较差，调节空间有限。而纤维增强热塑性复合材料具有较好的韧性和强度，是弓片的一种理想材料。

目前，弓片制作通常采用的是热固性材料，但是，热固性材料制作弓片存在韧性低、耐疲劳性差等问题。热塑性复合材料具有较高韧性和长时间耐疲劳性，可以较好地解决上述问题，但常规的热塑性复合材料，如LFT、GMT等，在强度上与玻璃钢、环氧树脂基纤维预浸料存在较大差距，一直未在弓片上进行应用。

因此采用一种强度与玻璃钢、环氧树脂基纤维预浸料相当的连续纤维增强热塑性复合材料进行铺层设计及工艺优化，以解决上述技术问题具有重要意义。

发明内容

连续纤维增强热塑性复合材料具有高强度、高韧性、高耐疲劳寿命性，且可以进行铺层的可设计性，能进一步解决弓片变形开裂问题。针对热固性纤维增强塑料弓片领域存在的不足之处，本发明提供了一种连续纤维增强热塑性复合材料弓片的制备方法，以连续纤维增强热塑性单向预浸带材料为基础材料，通过铺层、模压、雕刻、水转印等工序，制备得到一种高强度、高韧性的热塑性复合材料弓片，提高了耐用性，解决了变形开裂等问题。同时，通过热塑性材料热压成型方法，不仅提高了生产效率，同时减少了生产中因打磨和涂装造成的环境污染问题。

一种连续纤维增强热塑性复合材料弓片的制备方法，包括步骤：

(1)将连续纤维增强热塑性单向预浸带材料按[0/90/0]、[0/0/90/0]、中的任意一种铺层方式进行铺放叠层，通过平板压机或连续式带式压机制备得层合板材；

(2)在模压机内的弓片底模上方设置夹持工装，将所得层合板材放置入夹持工装上；

(3)弓片模具型腔内部进行抛光电镀处理，达到镜面效果，模具温度调整至60～80℃；

(4)将外置红外灯加热板或陶瓷加热板移至所述层合板材上方，对层合板材进行加热烘烤使其达到熔融软化状态后，移出模压机；