連續(xù)碳纖維來制造具有高強度熱塑性CFRP在技術(shù)上是存在困難的。
[0072]然而，根據(jù)本發(fā)明，通過將具有10-100 μπι的厚度的熱塑性樹脂膜嵌入具有數(shù)十微米(ym)厚度的被鋪展的碳纖維束層之間并粘合該熱塑性樹脂膜和碳纖維束層來制造堆疊體，從而可得到半預浸料或預浸料。也就是說，在用于制造最終成型體的熱壓加工中，在使高粘度的熔融樹脂的流動最小化的同時，用所述高粘度的樹脂使碳纖維束浸漬率達到最大化，從而獲得帶或片的形狀的半預浸料或預浸料以用作制造被樹脂完全浸漬的高強度CFRP產(chǎn)品所必需的半成品。
[0073]根據(jù)本發(fā)明的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，所述碳纖維可被用來取代通常的增強纖維，如玻璃纖維、芳族聚酰胺纖維、陶瓷纖維、金屬纖維和其他有機、無機或金屬纖維。
[0074]通過本發(fā)明獲得的預浸料經(jīng)由圖6中示出的示例性過程可被制為單向的連續(xù)碳纖維增強熱塑性復合材料(CFRTP)板。詳細地，在通過鋪展碳纖維束并將鋪展的碳纖維束粘合至熱塑性膜而形成半預浸料或預浸料之后，將其排布成型后可制造單向的CFRTP板。
[0075]根據(jù)需要，通過將排布圖案排布成各種圖案如雙軸圖案(O度和90度)或多軸圖案(O度、45度、90度、-45度和O度)，從而制造具有所需物理特性的CFRTP板。
[0076]另外，通過本發(fā)明獲得的預浸料經(jīng)由圖7中示出的示例性過程可被制成編織型CFRTP板。詳細地，在通過鋪展碳纖維束并將鋪展的碳纖維束粘合至熱塑性膜而形成半預浸料之后，經(jīng)由編織步驟可制造編織型CFRTP板。若必要，可使用各種編織圖案(如平面、斜紋或緞紋)來形成編織型CFRTP板。
[0077]如上所述，使用本發(fā)明的預浸料所制造的CFRTP板具有優(yōu)異的撓度性能。
[0078]下文將通過具體實施例對本發(fā)明進行更具體地描述。以下實施例僅以助于本發(fā)明的理解為目的示出，并不旨在于限定本發(fā)明的范圍。
[0079]發(fā)明實施例
[0080]實施例
[0081]1.CFRTP 板的制造
[0082]通過對被鋪展的/涂覆的碳纖維(CF)和熱塑性樹脂膜進行堆疊、熔融和浸漬來形成連續(xù)碳纖維(CF)帶，堆疊所述連續(xù)碳纖維帶，并將其嵌入大小為100mm*180mm的鋼模中，之后，以270°C的溫度加熱所述鋼模以熔融樹脂，在連續(xù)碳纖維帶之間產(chǎn)生粘合力之后，施加高達1Mpa的壓力，此后以進行冷卻的熱軋壓縮成型方法來制造單向的CFRTP板試樣。
[0083]2.撓度性能評價
[0084]在上述I部分中所制成的CFRTP板被切割成如圖8 (b)中示出的具有12.7mm(w)X127mm(d)的尺寸的試樣，并且使用如圖8 (a)中示出的撓度性能測試機(Instron UTM 5569A)按照ASTM D790標準測量方法測量CFRTP試樣的撓度性能。
[0085]測量結(jié)果示于圖9的圖表中。從圖9可知，具有各種碳纖維體積分數(shù)的CFRTP板由碳纖維束和膜層的不同組合來制造，并且評價了 CFRTP板的撓度強度值。CFRTP板的碳纖維體積分數(shù)和撓度強度值具有線性比例關(guān)系。
[0086]當比較具有相同的碳纖維體積分數(shù)的CFRTP板時，本發(fā)明的CFRTP板的撓度強度與相關(guān)領域中的領先企業(yè)(Ticona公司)生產(chǎn)的含有48vol%碳纖維的PA6復合材料(產(chǎn)品名稱:Celstran CFT-TP PA6CF60-01)的撓度強度相比，撓度強度提高了 10MPa以上。
[0087]也就是說，與同樣具有48vol%碳纖維(CF)的PA6復合材料產(chǎn)品相比，本發(fā)明在降低相對昂貴的碳纖維的量的同時，可制造具有優(yōu)異物理特性的CFRTP。
[0088]3.微觀結(jié)構(gòu)的分析
[0089]圖10為為根據(jù)本發(fā)明制造的一個示例性板的截面的掃描電子顯微(SEM)圖。
[0090]本領域普通技術(shù)人員應知，盡管以上對本發(fā)明作出詳細的說明，但本發(fā)明的權(quán)力范圍不限定于此，在權(quán)利要求書中所記載的不脫離本發(fā)明技術(shù)構(gòu)思的范圍內(nèi)，可做各種修改及變形。
【主權(quán)項】
1.一種連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，該方法包括: 提供被鋪展的多個碳纖維的步驟； 通過將熱塑性膜置于所述被鋪展的碳纖維的上側(cè)和下側(cè)的至少一部分上而形成堆疊體的步驟；以及 通過將構(gòu)成所述堆疊體的熱塑性膜和碳纖維粘合而形成復合材料的步驟。2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，形成所述復合材料的步驟可通過照射微波來實施。3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，形成所述復合材料的步驟可通過使用選自鹵素燈和紅外線燈中的至少一個熱源在100°c至450 °C的溫度范圍內(nèi)實施。4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，所述被鋪展的多個碳纖維以規(guī)律的間隔排布。5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，在提供所述被鋪展的多個碳纖維的步驟中，采用具有比所述熱塑性膜的熔點更低的熔點的粘合用樹脂涂覆所述碳纖維。6.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，所述熱塑性膜選自以下材料:聚丙烯(PP)、聚酰胺(PA)、聚醚醚酮(PEEK)和聚乙二醇對苯二甲酸酯(PET) ο7.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，所述熱塑性膜具有10 μπι-100 μπι的厚度。8.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，該方法進一步包括使用一對輥在真空或大氣壓條件下按壓所述復合材料的步驟。9.根據(jù)權(quán)利要求8所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，所述按壓復合材料的步驟在100°c至450°C的溫度范圍內(nèi)實施。10.根據(jù)權(quán)利要求8所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，該方法進一步包括: 加熱所述復合材料的步驟；以及 使用一對輥在真空或大氣壓條件下額外地按壓所述復合材料的步驟。11.根據(jù)權(quán)利要求10所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，所述加熱復合材料的步驟在100°C至450°C的溫度范圍內(nèi)實施。12.根據(jù)權(quán)利要求10所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，所述額外地按壓復合材料步驟在100°C至450°C的溫度范圍內(nèi)實施。13.根據(jù)權(quán)利要求10所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，所述加熱復合材料的步驟使用選自鹵素燈和紅外線燈中的至少一個熱源來實施。14.根據(jù)權(quán)利要求1所述的連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，其特征在于，所述堆疊體包括被堆疊的熱塑性膜和置于所述熱塑性膜之間的碳纖維。
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種連續(xù)碳纖維增強熱塑性預浸料的制造方法，更具體地，涉及連續(xù)碳纖維增強熱塑性半預浸料或預浸料的制造方法，該方法包括以下步驟：提供被鋪展的多個碳纖維的步驟；通過將熱塑性膜置于所述被鋪展的碳纖維的上側(cè)和下側(cè)的至少一部分上而形成堆疊體的步驟；以及通過將構(gòu)成所述堆疊體的熱塑性膜和碳纖維粘合而形成復合材料的步驟。
【IPC分類】B32B37/06, B32B27/12
【公開號】CN104903104
【申請?zhí)枴緾N201380068419
【發(fā)明人】裴一駿, 洪翼杓, 樸世敏, 李晟寧
【申請人】Posco公司, 浦項產(chǎn)業(yè)科學研究院
【公開日】2015年9月9日
【申請日】2013年12月24日
【公告號】EP2939832A1, US20150336369, WO2014104730A1