[发明专利]一种连续碳纤维增强PEEK预浸料生产工艺及设备

说明书

本发明公开了一种连续碳纤维增强PEEK预浸料生产工艺及设备，涉及连续碳纤维增强PEEK预浸料生产技术领域，主要用于解决目前国内的生产设备及生产工艺不成熟，不具备工业化生产条件的问题。包括以下步骤：一、穿纱及展纱；二、除上浆剂；三、双面涂胶；四、浸胶；五、冷却；六、在线检测；七、收卷。其结构包括：包括纱架、导向辊组、篦子、展纱辊组、高温烘箱、第一涂胶辊筒、第二涂胶辊筒、成型浸渍模具、冷却平台、在线测重仪、牵引辊组以及收卷装置。本发明提供的一种连续碳纤维增强PEEK预浸料生产工艺及设备，利用该工艺及设备，能完成连续碳纤维增强PEEK预浸料的工业化生产。

技术领域

本发明涉及连续碳纤维增强PEEK预浸料生产技术领域，尤其涉及一种连续碳纤维增强PEEK预浸料生产工艺及设备。

背景技术

连续碳纤维增强PEEK预浸料，因其较热固性预浸料具有韧性好、可回收重复利用、成型时间短、预浸料无需冷藏等优点，越来越受重视，近些年已成为各国材料研究单位的研究热点，而且逐步在普通民品、汽车、轨道交通、舰船以及航空航天等领域得到推广应用。

但是，尽管连续碳纤维增强PEEK预浸料相比于热固性预浸料有很多优点，但连续碳纤维增强PEEK预浸料也有一些缺点——因为树脂粘度太大，树脂不易浸润纤维，导致连续碳纤维增强PEEK预浸料的生产很难。这也是目前全世界只有少数几个国家及单位能批量工业化生产的原因。目前，国内外制备连续碳纤维增强PEEK预浸料的工艺方法主要有3种：

1、薄膜法：首先把热塑性树脂制成薄膜，然后再通过双钢带压机热压，将薄膜与碳纤维制成预浸料。采用这种方法制成的预浸料的外观质量及理化性能均很稳定。但是，高性能热塑性树脂制成质量稳定的薄膜很难，而且价格昂贵。并且，这一技术目前全世界只有少数几个国家的几家单位掌握，其生产设备和薄膜都不对中国销售。

2、“泥浆”法：先把树脂粉末配制成悬浮液——“泥浆”，然后碳纤维经过“泥浆”把树脂粉末吸附在纤维表面，接着，再通过高温挥发掉“泥浆”中的助剂，最后在树脂熔融状态下通过辊压或其它方式使树脂与纤维结合形成预浸料。这种方法的最大优点是解决了高粘度热塑性树脂很难浸润碳纤维的问题。但是，它的缺点也很明显——PEEK需要加工成很细的粉末才能使用，且PEEK加工成粉末非常难，通常需要在零下200多度进行研磨，这会导致原材料成本大大增加。此外，配制“泥浆”溶液需要添加各种助剂，而后续的工艺流程很难将这些助剂完全排除掉，影响后续复合材料性能。还有就是“泥浆”浓度不易控制，会导致最终预浸料的树脂含量不均匀，因此不易大批量连续稳定生产。

3、撒粉法：将纤维展纱后，把树脂粉末均匀的撒在纤维上，然后加热熔融，再通过辊压或其它方式使树脂与纤维结合形成预浸料。但是，这种方法不仅对撒粉设备的要求很高，而且对树脂粉末的粒径均匀性要求也很高。这就会导致原材料成本大大增加。同时，因为该方法只能单面撒粉，因此不适合于制备较厚的预浸料。

总的来说，目前国内的连续碳纤维增强PEEK预浸料生产还处在起步阶段，这是由于生产设备及生产工艺的不成熟，不具备工业化生产条件的缘故。这就导致国内目前基本只能提供一些实验室级别的样品，国内这方面的需求基本依赖于进口。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续碳纤维增强PEEK预浸料生产工艺，利用该工艺，能完成连续碳纤维增强PEEK预浸料的工业化生产。

本发明要解决的另一技术问题是提供一种能实现上述方法的设备。

本发明解决前一技术问题的技术方案是：一种连续碳纤维增强PEEK预浸料生产工艺，包括以下步骤：

一、穿纱及展纱：将碳纤维从纱架引出，依次经过导向辊组、篦子以及展纱辊组，使碳纤维展开到需要的宽度并分布均匀；

二、除上浆剂：将展纱后的碳纤维送入带有张力辊组的高温烘箱；