连续碳纤维增强热塑性复合材料性能优异,但是该项制备技术一直被国际上几个行业巨头所控制,国内只能依靠进口,严重阻碍了这种高性能复合材料在国内的深入应用。我们无锡智上新材通过多次的模拟实验和长达三年的生产实践,逐步掌握了连续碳纤维增强热塑性PPS、PI、PEEK等先进复合材料的制备技术,缩小了与国外的技术差距,将这种过去仅用于多个领域的先进复合材料成功地引入高端医疗、电子电器、智能装备等更多民用领域。下面根据我们无锡智上新材所采用的熔融浸渍法,介绍一下该工艺的有关发展历程。

       连续碳纤维增强热塑性预浸带制备技术的改进主要集中在两个方面:

       一是提升热塑性树脂对碳纤维的浸润性。例如,通过螺旋挤出机实现对预浸料中树脂含量的控制、设计多树脂注入口,提高了浸渍系统的浸渍效率和均匀性、采用多级十字头模具、通过分纱盒、分纱辊装置及三辊浸渍和压延辊加热装置使碳纤维在浸渍前均匀分散、在浸渍系统中将熔体分配流道设为多级分支结构,使每束纤维接触的熔体压力和流量都保持一致等等。这些改进措施保证了碳纤维得到均匀浸渍,有助于提高产品质量的稳定性和合格率。

       二是提升连续性碳纤维增强热塑性预浸带的整体性能。例如,通过增设冷却辊,使预浸带纤维经过冷却定型后收卷,提高预浸带的强度。又如,在浸渍系统前设计了纤维双面受压和二级加热辊压装置,克服了传统装置纤维温度低导致纤维拉断的缺陷。再比如,借助展开辊来保证纤维均匀展开并使用 V 型烘箱延长纤维热处理时间,避免了碳纤维直线运行时打捻状况的出现等。这些碳纤维处理装置,实现了对预浸料厚度和宽度的精确控制,同时降低了生产成本。