本發(fā)明涉及碳纖維絲束的
技術(shù)領(lǐng)域：
，尤其涉及一種碳纖維絲束的浸膠裝置及其浸膠方法、固化方法。
背景技術(shù)：
：樣品條的好壞直接關(guān)系其結(jié)果能否準(zhǔn)確反映樣品的真實(shí)力學(xué)性能，而樣品的浸膠、固化是樣品條制備的關(guān)鍵。目前，浸膠過程大多采用手動(dòng)浸膠，即取一定長(zhǎng)度的纖維，用手拿住兩端浸入配制好的膠液中，取出后抖去多余膠液，將浸膠后的纖維加一定張力固定在固化用的框架上進(jìn)行固化。該方法適用于小絲束(1k、3k、12k)碳纖維。對(duì)于大絲束的碳纖維復(fù)絲浸膠(24k)，該方法人為因素影響較大，對(duì)于多余的膠液每次、每人抖動(dòng)都不一致，放置在固化框架上所使用的張力亦存在差異和不確定性，加之纖維單絲數(shù)量多，使用該方法，膠液不易將樣品條完全浸透，單根纖維所受的張力也不一致。通過手動(dòng)浸膠后進(jìn)行固化的樣品條，在斷裂后，其斷裂處是呈分裂狀的，如圖1所示，沒有平整的斷裂面；這是由于通過手動(dòng)浸膠后進(jìn)行固化的樣品條，其橫截面具有較多、較大的氣孔或樹脂未均勻的浸透樣品條，如圖2所示。技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：本發(fā)明的主要目的在于提出一種碳纖維絲束的浸膠裝置及其浸膠方法、固化方法，旨在保證每個(gè)樣條完全被膠液浸透，且保證單根纖維所受的張力一致。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明提出一種碳纖維絲束的浸膠裝置，包括：框架主體；絲軸固定架，安裝在所述框架主體上；至少兩個(gè)第一絲束展開輥，安裝在所述框架主體上，用于將從所述絲軸固定架出來的絲束進(jìn)行展開；膠液盒放置平臺(tái)，安裝在所述框架主體上，用于放置膠液盒，并使所述第一絲束展開輥能位于所述膠液盒內(nèi)；第一集中輥，安裝在所述框架主體上，用于將經(jīng)由所述第一絲束展開輥的浸有膠液的絲束進(jìn)行集中；膠液擠壓機(jī)構(gòu)，安裝在所述框架主體上，用于將經(jīng)由所述第一集中輥的浸有膠液的絲束進(jìn)行擠壓以擠除多余膠液。在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，還包括導(dǎo)輥組，安裝在所述框架主體上，且位于所述絲軸固定架與第一絲束展開輥之間，用于將絲束導(dǎo)向所述第一絲束展開輥。在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，膠液擠壓機(jī)構(gòu)包括輥架以及安裝在所述輥架上的第一輥?zhàn)雍偷诙佔(zhàn)樱粡椥约?，第一端固定在所述第一輥?zhàn)由希诙斯潭ㄔ谒鲚伡苌?；所述第二輥?zhàn)游挥谒龅谝惠佔(zhàn)优c所述彈性件的第二端之間。在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，還包括第二絲束展開輥，安裝在所述框架主體上，且位于所述第一絲束展開輥與第一集中輥之間。在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，還包括絲束纏繞架，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述框架主體上，用于收集經(jīng)由膠液擠壓機(jī)構(gòu)的絲束。在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，還包括：第二集中輥，安裝在所述框架主體上，且位于所述膠液擠壓機(jī)構(gòu)與絲束纏繞架之間；槽輥，安裝在所述框架主體上，且位于所述第二集中輥與絲束纏繞架之間。在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，還包括張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)，與所述絲軸固定架相連，用于調(diào)節(jié)絲束張力。在一個(gè)可能的設(shè)計(jì)中，所述框架主體包括第一升降機(jī)構(gòu)與第二升降機(jī)構(gòu)中的至少一個(gè)；其中，所述第一升降機(jī)構(gòu)用于安裝所述第一絲束展開輥；所述第二升降機(jī)構(gòu)用于安裝所述膠液盒放置平臺(tái)。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明還提出一種碳纖維絲束的浸膠方法，包括：在膠液盒中通過展開輥將絲束展開；通過集中輥將浸有膠液的絲束進(jìn)行集中；將集中后的浸有膠液的絲束進(jìn)行擠壓以擠除多余膠液。為實(shí)現(xiàn)上述目的，本發(fā)明再提出一種碳纖維絲束的固化方法，將浸有膠液的絲束分四階段進(jìn)行固化；包括：在第一階段采用40-70℃固化30-70分鐘；在第二階段采用80-120℃固化30-70分鐘；在第三階段采用120-170℃固化30-70分鐘；在第四階段采用140-180℃固化20-40分鐘。本發(fā)明提出的碳纖維絲束的浸膠裝置及其浸膠方法、固化方法，將纖維束展開、集中，保證每個(gè)樣條完全被膠液浸透，同時(shí)保證所受的張力一致。采用梯度升溫，降低稀釋劑和反應(yīng)過程中產(chǎn)生的物質(zhì)揮發(fā)速度，降低樣品條截面的氣孔數(shù)目，保證樣品制備階段不對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，降低測(cè)定樣品的cv值。附圖說明圖1為現(xiàn)有技術(shù)中的碳纖維絲束處于斷裂狀態(tài)的示意圖；圖2為現(xiàn)有技術(shù)中的碳纖維絲束的橫截面的電子顯微鏡圖；圖3為本發(fā)明實(shí)施例的碳纖維絲束的浸膠裝置的結(jié)構(gòu)示意圖；圖4為圖1所示的碳纖維絲束的浸膠裝置的側(cè)視圖；圖5為本發(fā)明實(shí)施例的膠液擠壓機(jī)構(gòu)的結(jié)構(gòu)示意圖；圖6為本發(fā)明實(shí)施例的碳纖維絲束的浸膠方法的流程示意圖；圖7為本發(fā)明實(shí)施例的碳纖維絲束浸膠后橫截面的示意圖；圖8為本發(fā)明實(shí)施例的碳纖維絲束浸膠后斷裂狀態(tài)的示意圖；本發(fā)明目的的實(shí)現(xiàn)、功能特點(diǎn)及優(yōu)點(diǎn)將結(jié)合實(shí)施例，參照附圖做進(jìn)一步說明。具體實(shí)施方式應(yīng)當(dāng)理解，此處所描述的具體實(shí)施例僅僅用以解釋本發(fā)明，并不用于限定本發(fā)明。如圖3、圖4所示，本發(fā)明提供一種碳纖維絲束的浸膠裝置；該浸膠裝置包括框架主體1以及安裝在框架主體1上的絲軸固定架2、第一絲束展開輥7、膠液盒放置平臺(tái)6、第一集中輥9、膠液擠壓機(jī)構(gòu)10。其中，第一絲束展開輥7至少為2個(gè)，例如是3個(gè)，用于將從所述絲軸固定架出來的絲束進(jìn)行展開；本實(shí)施例中，第一絲束展開輥7位于絲軸固定架2的下方?？蛇x地，還可以包括導(dǎo)輥組，安裝在框架主體1上，且位于所述絲軸固定架2與第一絲束展開輥7之間，用于將絲束導(dǎo)向所述第一絲束展開輥7。本實(shí)施例中的導(dǎo)輥組包括彎鉤導(dǎo)向輥4以及導(dǎo)向輥5。膠液盒放置平臺(tái)6用于放置膠液盒16，并使所述第一絲束展開輥能位于所述膠液盒內(nèi)，因此，膠液盒放置平臺(tái)6一般位于第一絲束展開輥的正下方；在具體實(shí)施時(shí)，為了使第一絲束展開輥7能更方便地進(jìn)入到膠液盒16內(nèi)，框架主體1還可以包括第一升降機(jī)構(gòu)(圖中未顯示)與第二升降機(jī)構(gòu)(圖中未顯示)中的至少一個(gè)；其中，所述第一升降機(jī)構(gòu)用于安裝所述第一絲束展開輥；所述第二升降機(jī)構(gòu)用于安裝所述膠液盒放置平臺(tái)。在放置膠液盒16前，可將第一絲束展開輥7與膠液盒放置平臺(tái)6之間的距離拉開，從而使膠液盒16能被方便地放置在膠液盒放置平臺(tái)6上，然后通過第一升降機(jī)構(gòu)或第二升降機(jī)構(gòu)調(diào)整第一絲束展開輥與膠液盒放置平臺(tái)6之間的距離，使經(jīng)由第一絲束展開輥展開的絲束可以被膠液盒16中的膠液浸沒。可選地，上述膠液盒16也可以與膠液盒放置平臺(tái)6一體成型。第一集中輥9用于將經(jīng)由所述第一絲束展開輥的浸有膠液的絲束進(jìn)行集中；本實(shí)施例中，第一集中輥9位于第一絲束展開輥7的上方。可選地，還包括第二絲束展開輥8，安裝在所述框架主體上，且位于所述第一絲束展開輥7與第一集中輥9之間。一般地，多個(gè)第一絲束展開輥7可以設(shè)置在水平方向上，第二絲束展開輥8也可以為多個(gè)，沿豎直方向設(shè)置；第一絲束展開輥7位于第二絲束展開輥8的下方，使絲束低進(jìn)高出。膠液擠壓機(jī)構(gòu)10用于將經(jīng)由所述第一集中輥的浸有膠液的絲束進(jìn)行擠壓以擠除多余膠液。如圖5所示，本實(shí)施例中，膠液擠壓機(jī)構(gòu)10位于第一集中輥9的上方，該膠液擠壓機(jī)構(gòu)10包括輥架21以及安裝在所述輥架21上的第一輥?zhàn)?2和第二輥?zhàn)?3；彈性件24，第一端固定在所述第一輥?zhàn)?2上，第二端固定在所述輥架21上；所述第二輥?zhàn)?3位于所述第一輥?zhàn)?2與所述彈性件24的第二端之間。更具體地，第一輥?zhàn)?2和第二輥?zhàn)?3平行設(shè)置，彈性件24為兩個(gè)，分別固定在所述第一輥?zhàn)?2的兩端，當(dāng)浸有膠液的絲束進(jìn)入到第一輥?zhàn)?2和第二輥?zhàn)?3之間時(shí)，彈性件24可以發(fā)生適量形變，彈性件24可以是彈簧。需要說明的是，在本發(fā)明的另一實(shí)施中，彈性件24的第二端也可以固定在第二輥?zhàn)由?。為了更好地調(diào)節(jié)絲束張力，還可以包括張力調(diào)節(jié)機(jī)構(gòu)3，與所述絲軸固定架相連，用于調(diào)節(jié)絲束張力。為了更快更好地收集浸有還包括絲束纏繞架14，可轉(zhuǎn)動(dòng)地安裝在所述框架主體1上，用于收集經(jīng)由膠液擠壓機(jī)構(gòu)的絲束；本實(shí)施例中，絲束纏繞架14上加工有凹槽來固定浸膠后的碳纖維絲束；更具體地，框架主體1包括纏繞架支桿13，絲束纏繞架14安裝在纏繞架支桿13上，且能繞纏繞架支桿13旋轉(zhuǎn)。在本發(fā)明的一個(gè)實(shí)施例中，絲束纏繞架支桿13上可以設(shè)有外螺紋，絲束纏繞架14可以與之旋合使用。絲束纏繞架14上還可以設(shè)置手柄以方便轉(zhuǎn)動(dòng)。此外，還包括：第二集中輥11，安裝在所述框架主體1上，且位于所述膠液擠壓機(jī)構(gòu)10與絲束纏繞架14之間；槽輥12，安裝在所述框架主體1上，且位于所述第二集中輥11與絲束纏繞架14之間。在使用本發(fā)明實(shí)施例提供的碳纖維絲束的浸膠裝置，將所需要浸膠的纖維樣品絲軸放置在絲軸固定架2上，使用楔形模具固定，將纖維束從絲軸一端開始，經(jīng)過導(dǎo)輥組，即彎鉤導(dǎo)向輥4以及導(dǎo)向輥5，到第一絲束展開輥7，第二絲束展開輥8，穿過第一集中輥9，到達(dá)膠液擠壓機(jī)構(gòu)0，經(jīng)過第二集中輥11和槽輥12，到達(dá)絲束纏繞架14，用燕尾夾固定纖維的端頭，調(diào)節(jié)張力機(jī)構(gòu)3，同時(shí)查看各個(gè)導(dǎo)輥是否潤(rùn)滑良好，確認(rèn)好上述條件后，將膠液盒放置在平臺(tái)上，調(diào)節(jié)平臺(tái)的高度，將絲束展開輥組7放置在膠液盒16的底部，固定好之后，將配制好的膠液倒入膠液盒16中，同時(shí)保證倒入的膠液將多個(gè)第一絲束展開輥7全部淹沒，轉(zhuǎn)動(dòng)纏繞架14上的手柄就可以開始樣品浸膠過程了。該裝置通過使用不同的導(dǎo)輥，對(duì)附著有樹脂的纖維束進(jìn)行展開、再展開、集中、再集中，使樹脂充分的進(jìn)入到纖維束的內(nèi)部，保證每根纖維都完全被浸透，受力均勻，如圖6所示，本發(fā)明還提供一種碳纖維絲束的浸膠方法，包括以下步驟：s1、在膠液盒中通過展開輥將絲束展開；s2、通過集中輥將浸有膠液的絲束進(jìn)行集中；s3、將集中后的浸有膠液的絲束進(jìn)行擠壓以擠除多余膠液。在具體實(shí)施時(shí)，可以采用本發(fā)明實(shí)施例提供的碳纖維絲束的浸膠裝置實(shí)現(xiàn)上述碳纖維絲束的浸膠方法。請(qǐng)同時(shí)參照?qǐng)D7，采用本發(fā)明實(shí)施例提供的碳纖維絲束的浸膠裝置或浸膠方法，其截面氣孔數(shù)量極少；這是因?yàn)槊總€(gè)樣條完全被膠液浸透，纖維所受的張力一致，從而保證了樣品制備階段不對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，同時(shí)可以減小測(cè)定樣品結(jié)果的cv值，提高固化效率，樣品斷裂截面整齊，如圖8所示。本發(fā)明還提供一種碳纖維絲束的固化方法，將浸有膠液的絲束分四階段進(jìn)行固化；包括：在第一階段采用40-70℃固化30-70分鐘；在第二階段采用80-120℃固化30-70分鐘；在第三階段采用120-170℃固化30-70分鐘；在第四階段采用140-180℃固化20-40分鐘。上述碳纖維絲束的固化方法可以在實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例提供的碳纖維絲束的浸膠方法之后進(jìn)行。更具體地，若浸有膠液的絲束纏繞在絲束纏繞架上，則可以將該絲束纏繞架放置在一個(gè)方形鐵盤內(nèi)，連同鐵盤一同放入固化用的高溫烘箱內(nèi)。由低溫往高溫分四個(gè)階段進(jìn)行逐步的固化。目前浸膠所用樹脂目前多采用環(huán)氧樹脂和酸酐類固化劑，通常配有促進(jìn)劑，同時(shí)加入稀釋劑，采用1步或2步升溫來進(jìn)行固化，隨著溫度的升高、反應(yīng)過程的進(jìn)行，固化后樣品條截面易出現(xiàn)較多氣孔，影響其測(cè)試結(jié)果的準(zhǔn)確性，其復(fù)絲測(cè)試結(jié)果不能反映樣品的真實(shí)值，不能有效的指導(dǎo)生產(chǎn)。采用本發(fā)明實(shí)施例提供的固化方法通過使稀釋劑和反應(yīng)過程中產(chǎn)生的物質(zhì)揮發(fā)速度降低，減少氣孔的數(shù)量，進(jìn)一步保障樣品結(jié)果的準(zhǔn)確性和精確度，得到真實(shí)的纖維絲束強(qiáng)度、模量結(jié)果，減小結(jié)果的cv值。下面結(jié)合具體的實(shí)例進(jìn)一步對(duì)本發(fā)明進(jìn)行描述：對(duì)torayt700sc(24k)碳纖維樣品采用此浸膠裝置進(jìn)行浸膠，浸膠結(jié)束后采用本發(fā)明所述的固化方法進(jìn)行固化，使用zwickz020材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)定的絲束結(jié)果與torayt700sc(24k)的結(jié)果進(jìn)行比較。具體方法如下：1.按照膠液的配比進(jìn)行膠液的配制；2.將碳纖維樣品穿過各個(gè)導(dǎo)輥，調(diào)節(jié)張力裝置，倒入膠液，實(shí)施本發(fā)明實(shí)施例提供的浸膠方法；3.將浸膠好的樣品放入高溫鼓風(fēng)烘箱中，采取本發(fā)明實(shí)施例提供的固化方法進(jìn)行固化。4.選取10根絲束制作加強(qiáng)片；5.使用zwickz020材料試驗(yàn)機(jī)測(cè)定絲束結(jié)果，結(jié)果如下表1所示：表1torayt700sc(24k)碳纖維樣品測(cè)定結(jié)果采用本發(fā)明進(jìn)行浸膠和固化后的torayt700sc(24k)碳纖維測(cè)定結(jié)果和torayt700s的technicaldatasheet中的結(jié)果的對(duì)比如表2中所示：絲束拉伸強(qiáng)度(mpa)絲束拉伸模量(gpa)t700sdatasheet結(jié)果4900230采用本發(fā)明后的測(cè)定結(jié)果5040(cv％：2.14)232(cv％：0.96)相對(duì)誤差(％)2.850.44表2結(jié)果對(duì)比由表1和表2可以看出，采用本發(fā)明的浸膠裝置進(jìn)行浸膠，使用本發(fā)明的梯度升溫進(jìn)行固化，測(cè)定結(jié)果與toray的t700sdatasheet中的結(jié)果一致，保證了樣品結(jié)果的準(zhǔn)確性，其cv值也較小。本發(fā)明提供的種碳纖維復(fù)絲浸膠裝置、浸膠方法及固化方法，通過反復(fù)的將纖維束展開、集中，保證每個(gè)樣條完全被膠液浸透，同時(shí)保證所受的張力一致。采用梯度升溫，降低稀釋劑和反應(yīng)過程中產(chǎn)生的物質(zhì)揮發(fā)速度，降低樣品條截面的氣孔數(shù)目，保證樣品制備階段不對(duì)結(jié)果準(zhǔn)確性產(chǎn)生影響，降低測(cè)定樣品的cv值。需要說明的是，在本文中，術(shù)語“包括”、“包含”或者其任何其他變體意在涵蓋非排他性的包含，從而使得包括一系列要素的過程、方法、物品或者裝置不僅包括那些要素，而且還包括沒有明確列出的其他要素，或者是還包括為這種過程、方法、物品或者裝置所固有的要素。在沒有更多限制的情況下，由語句“包括一個(gè)……”限定的要素，并不排除在包括該要素的過程、方法、物品或者裝置中還存在另外的相同要素。以上僅為本發(fā)明的優(yōu)選實(shí)施例，并非因此限制本發(fā)明的專利范圍，凡是利用本發(fā)明說明書及附圖內(nèi)容所作的等效結(jié)構(gòu)或等效流程變換，或直接或間接運(yùn)用在其他相關(guān)的
技術(shù)領(lǐng)域：
，均同理包括在本發(fā)明的專利保護(hù)范圍內(nèi)。當(dāng)前第1頁(yè)12