專利名稱：熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料片材及其制作方法和設(shè)備的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及建筑加固材料，尤其是指碳纖維結(jié)構(gòu)加固增強(qiáng)材料既片材。
背景技術(shù)：
樹脂基復(fù)合材料是一種用途和前景極為廣闊的新材料。而樹脂基體有熱固性和熱塑性之分，其相應(yīng)復(fù)合材料的成型方法、制品性能也就不盡相同。熱固性樹脂基復(fù)合材料雖然成型容易，強(qiáng)度、模量等力學(xué)性能很好，在目前廣為推廣應(yīng)用，但存在材料脆性大，極限受力時(shí)會(huì)產(chǎn)生脆斷，延伸率小，且不能重復(fù)利用，廢棄物不溶而給環(huán)境帶來污染等缺陷。碳纖維結(jié)構(gòu)加固增強(qiáng)材料統(tǒng)稱為片材，目前用的碳纖維板都是熱固性樹脂基碳纖維復(fù)合材料片材。該熱固性產(chǎn)品技術(shù)是將浸漬過環(huán)氧樹脂的碳纖維集束紗直接拉擠成型，即為一步法成型。與所有的玻璃鋼拉擠成型制品一樣，該熱固性產(chǎn)品雖具有成型工藝簡(jiǎn)單、力學(xué)性能好等諸多優(yōu)點(diǎn)，但最終產(chǎn)品存在脆性大，易發(fā)生脆斷險(xiǎn)象；延伸率低，不與混凝土結(jié)構(gòu)的延性相適配等嚴(yán)重缺陷；且無法二次利用和分解處理，與所有熱固性復(fù)合材料產(chǎn)品一樣，其大量使用后的廢棄物將會(huì)導(dǎo)致對(duì)環(huán)境的嚴(yán)重污染。
而熱塑性樹脂基復(fù)合材料不僅包括韌性、延伸率在內(nèi)的綜合力學(xué)性能好，而且材料的熱變性溫度高，可重復(fù)利用，可熔溶分解處理，是一種綠色環(huán)保新材料。但高性能熱塑性樹脂熔點(diǎn)高，粘度很大(是熱固性樹脂的數(shù)十倍)，在成型過程中很難浸漬增強(qiáng)纖維，這一致命的缺點(diǎn)成為長(zhǎng)期以來制約熱塑性復(fù)合材料發(fā)展的瓶頸。

發(fā)明內(nèi)容
本發(fā)明的目的在于克服以上不足而提供一種韌性強(qiáng)、延伸率高，可分解處理的綠色環(huán)保新材料熱塑性樹脂基連續(xù)碳纖維復(fù)合材料片材及其制作方法和設(shè)備。
本發(fā)明是通過如下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的本熱塑性樹脂基連續(xù)碳纖維復(fù)合材料片材的樹脂基體為熱塑性樹脂。
熱塑性樹脂基連續(xù)碳纖維復(fù)合材料片材的制備方法，其特征在于所述的制備方法分二步第一步先制備熱塑型預(yù)浸帶，首先把碳纖維加張力展平成片、擠出熱塑性樹脂涂覆在碳纖維上，然后通過浸漬、輥壓定型，經(jīng)自然冷卻后牽引、收卷。
第二步為拉擠熱塑成型，通過第一步的若干層預(yù)浸帶經(jīng)預(yù)熱、熱壓、成型然后冷卻定型、收卷、牽引，得到成品。
所述的第一步制備熱塑型預(yù)浸帶時(shí)，碳纖維體積分?jǐn)?shù)大于60％。
所述的第一步的設(shè)備依次為碳纖維紗架連接干燥箱、浸漬輥、輥壓定型機(jī)、牽引輥和收卷器，浸漬輥上還設(shè)有擠出機(jī)。
所述的第二步的設(shè)備依次為預(yù)浸帶架、導(dǎo)入預(yù)成型機(jī)、預(yù)熱模、儀表控制器、熱固結(jié)模、冷卻定型模連接牽引器。
本產(chǎn)品具有如下優(yōu)點(diǎn)1、綜合性能提高，在所得強(qiáng)度、模量基本力學(xué)指標(biāo)不低于熱固性產(chǎn)品基礎(chǔ)上，突出提高了制品的抗沖擊強(qiáng)度、韌性和延伸率，其熱變形溫度也大大提高。2、應(yīng)用范圍擴(kuò)大，使用中可象鋼材一樣能自由彎曲成型，適應(yīng)在拐角或曲面各種復(fù)雜形狀下的有效加固施工。3、可利用無污染，生產(chǎn)過程中產(chǎn)生的邊角廢料，以及日后大量使用后最終產(chǎn)生的廢棄物，均可通過物理、化學(xué)的方法進(jìn)行重復(fù)利用或分解處理掉，給環(huán)境壓力減小到最低程度。


圖1為第一步制備熱塑型預(yù)浸帶的工藝流程圖；圖2為第二步拉擠熱塑成型的工藝流程圖；圖3為第一步制備熱塑型預(yù)浸帶的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示例；圖4為第二步拉擠熱塑成型的設(shè)備的結(jié)構(gòu)示例。
具體實(shí)施例方式如圖1所示，本熱塑性樹脂基連續(xù)碳纖維復(fù)合材料片材的樹脂基體為熱塑性樹脂(TEEK)。
如圖1、圖2所示，本產(chǎn)品分兩步法成型，既第一步先將高粘度熱塑性樹脂溶液涂覆在碳纖維表面，并預(yù)制成帶狀薄層預(yù)浸料，具體步驟先把碳纖維加張力展平成片、擠出熱塑性樹脂涂覆在碳纖維上，然后通過浸漬、輥壓定型，經(jīng)自然冷卻后牽引、收卷。第二步再將多層疊合的這種預(yù)浸料通過拉擠成型至最終產(chǎn)品；具體步驟通過第一步的若干層預(yù)浸帶經(jīng)預(yù)熱、熱壓、成型然后冷卻定型、收卷、牽引，得到成品。制備厚度在0.5mm左右的TEEK樹脂連續(xù)碳纖維預(yù)浸帶，碳纖維體積分?jǐn)?shù)應(yīng)大于60％。預(yù)浸帶疊合層數(shù)是根據(jù)產(chǎn)品面密度要求而定。
如圖3所示，所述的第一步的設(shè)備依次為碳纖維紗架1連接干燥箱2、浸漬輥4、輥壓定型機(jī)5、牽引輥6和收卷器7，浸漬輥上還設(shè)有擠出機(jī)3。
如圖4所示，所述的第二步的設(shè)備依次為預(yù)浸帶架8、導(dǎo)入預(yù)成型機(jī)9、預(yù)熱模10、儀表控制器11、熱固結(jié)模12、冷卻定型模13連接牽引器14。
權(quán)利要求
1.一種熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料片材，其特征在于碳纖維復(fù)合材料片材的樹脂基體為熱塑性樹脂。
2.如權(quán)利要求1所述的一種熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料片材的制備方法，其特征在于所述的制備方法分二步第一步先制備熱塑型預(yù)浸帶，首先把碳纖維加張力展平成片、擠出熱塑性樹脂涂覆在碳纖維上，然后通過浸漬、輥壓定型，經(jīng)自然冷卻后牽引、收卷。第二步為拉擠熱塑成型，通過第一步的若干層預(yù)浸帶經(jīng)預(yù)熱、熱壓、成型然后冷卻定型、收卷、牽引，得到成品。
3.如權(quán)利要求2所述的一種熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料片材的制備方法，其特征在于所述的第一步制備熱塑型預(yù)浸帶時(shí)，碳纖維體積分?jǐn)?shù)大于60％。
4.如權(quán)利要求2所述的一種熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料片材的制作設(shè)備，其特征在于所述的第一步的設(shè)備依次為碳纖維紗架連接干燥箱、浸漬輥、輥壓定型機(jī)、牽引輥和收卷器，浸漬輥上還設(shè)有擠出機(jī)。
5.如權(quán)利要求2所述的一種熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料片材的制作設(shè)備，其特征在于所述的第二步的設(shè)備依次為預(yù)浸帶架、導(dǎo)入預(yù)成型機(jī)、預(yù)熱模、儀表控制器、熱固結(jié)模、冷卻定型模連接牽引器。
全文摘要
一種熱塑性樹脂基連續(xù)碳纖維復(fù)合材料片材及其制作方法和設(shè)備，涉及建筑加固片材。其樹脂基體為熱塑性樹脂。制備方法分二步第一步先制備熱塑型預(yù)浸帶，首先把碳纖維加張力展平成片、擠出熱塑性樹脂涂覆在碳纖維上，然后通過浸漬、輥壓定型，經(jīng)自然冷卻后牽引、收卷。第二步為拉擠熱塑成型，通過第一步的若干層預(yù)浸帶經(jīng)預(yù)熱、熱壓、成型然后冷卻定型、收卷、牽引，得到成品。提高了制品的抗沖擊強(qiáng)度、韌性和延伸率，是可分解處理的綠色環(huán)保新材料。
文檔編號(hào)C08K7/00GK1580101SQ20041001834
公開日2005年2月16日 申請(qǐng)日期2004年5月14日 優(yōu)先權(quán)日2004年5月14日
發(fā)明者申屠年 申請(qǐng)人:申屠年