为远红外热源，外热源的温度为550°C，处理时间为35分钟。将除胶后的碳纤维斜纹布置于高压喷涂真空浸渍装置3，采用干粉喷头对上述碳纤维斜纹布进行高压喷涂，喷涂压力为1.5MPa，喷头距离碳纤维斜纹布面的高度为35cm，喷涂过程中施加抽真空，真空度保持在0.08MPa，最终碳纤维织物表面涂覆树脂粉体重量百分含量为45%。之后将涂覆超细粉体的纤维织物进入热压装置4中，通过加热辊挤压加热将树脂粉体形成半熔融状态，加热温度为150°C，然后加压成型，加热辊的转动速率为10米/分钟。预浸料8通过收卷装置5收集。
[0033]如图2所示，利用以上制备的粉末涂层柔性碳纤维预浸料8为单层，成型制品形状为平板状，将压制模具6预热至150°C，在预热后的压制模具6内铺设上述单层预浸料8，采用层合方式铺设，总铺层数为25层，铺设好预浸料8之后合模加压，压制压力为20MPa，成型时间为6分钟，整个过程中用真空系统7抽真空，真空度保持在0.06MPa。加压结束后停止加热开启快速冷却系统，将压制模具6温度降至室温后取出修边，表面抛光后即可得到热塑性复合材料平板制品。
[0034]实施例3
[0035]选用聚丙烯树脂为热塑性基体树脂，碳纤维选用二维缎纹织物为增强材料，含胶量为42%，将聚丙烯树脂经过液氮低温粉碎为超细化粉末，颗粒度控制在15微米。如图1所示，将上述碳纤维缎纹织物通过放纱架I进入快速除胶装置2中进行除胶处理，整个处理过程中选用碳纤维电热元件为远红外热源，外热源的温度为560°C，处理时间为40分钟。将除胶后的碳纤维缎纹布置于高压喷涂真空浸渍装置3，采用干粉喷头对上述碳纤维缎纹布进行高压喷涂，喷涂压力为2MPa，喷头距离碳纤维平纹布面的高度为40cm，喷涂过程中施加抽真空，真空度保持在0.08MPa，最终碳纤维织物表面涂覆树脂粉体重量百分含量为42%。之后将涂覆超细粉体的纤维织物进入热压装置4中，通过加热辊挤压加热将树脂粉体形成半熔融状态，加热温度为170°C，然后加压成型，加热辊的转动速率为15米/分钟。预浸料8通过收卷装置5收集。
[0036]利用以上制备的粉末涂层柔性碳纤维预浸料8为单层，成型制品形状为平板状。如图2所示，将压制模具6预热至170°C，在预热后的压制模具6内铺设上述单层预浸料8，采用层叠方式铺设，总铺层数为25层，铺设好预浸料8之后合模加压，压制压力为25MPa，成型时间为10分钟，整个过程中，利用真空系统7对压制模具6抽真空，真空度保持在0.0SMPa0加压结束后停止加热开启快速冷却系统，将模具温度降至室温后取出修边，表面抛光后即可得到热塑性复合材料平板制品。
[0037]实施例4
[0038]选用聚氨酯树脂为热塑性基体树脂，碳纤维选用三维四向织物为增强材料，含胶量为48%，将聚氨酯树脂经过液氮低温粉碎为超细化粉末，颗粒度控制在5微米。如图1所示，将上述碳纤维三维织物在快速除胶装置2中进行除胶处理，整个处理过程中选用碳纤维电热元件为远红外热源，外热源的温度为600°C，处理时间为40分钟。将除胶后的碳纤维三维织物置于高压喷涂真空浸渍装置3，采用干粉喷头对上述碳纤维三维织物进行高压喷涂，喷涂压力为1.8MPa，喷头距离碳纤维三维织物面的高度为42cm，喷涂过程中施加抽真空，真空度保持在0.06MPa，最终碳纤维织物表面涂覆树脂粉体重量百分含量为48%。之后将涂覆超细粉体的纤维织物进入热压装置4中，通过加热辊挤压加热将树脂粉体形成半熔融状态，加热温度为120°C，然后加压成型，加热辊的转动速率为20米/分钟。预浸料8通过收卷装置5收集。
[0039]利用以上制备的粉末涂层柔性碳纤维织物预浸料8为单层，成型制品形状为平板状，将模具预热至120°C，在预热后的压制模具6内铺设上述单层预浸布，采用层合方式铺设，总铺层数为5层，铺设好预浸布之后合模加压，压制压力为22MPa，成型时间为7分钟，整个过程中用真空系统7保证压制模具6抽真空，真空度保持在0.07MPa?加压结束后停止加热开启快速冷却系统，将模具温度降至室温后取出修边，表面抛光后即可得到热塑性复合材料平板制品。
[0040]上述虽然结合附图对本发明的【具体实施方式】进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。
【主权项】
1.一种热塑性碳纤维复合材料板的制备方法，包括如下步骤: (1)将碳纤维织物进行快速除胶处理，并且将热塑性树脂进行低温超细化粉碎； (2)将细化好的热塑性树脂粉末均匀喷涂在碳纤维织物的上表面，然后在碳纤维织物的下表面抽真空，使树脂粉末涂覆在碳纤维织物表面； (3)将涂覆有热塑性树脂粉末的碳纤维织物进行辊压半熔渗处理，冷却后收卷，得到单层预浸料； (4)将单层预浸料以叠层铺设的方式放置于真空升降温模具中，进行真空模压和快速冷却，得到热塑性碳纤维复合材料板。
2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(I)中，所述快速除胶采用的是远红外加热与碳纤维织物瞬时通电自身发热相结合的方式，其中，远红外加热的温度为500-900°C，加热时间为30-60分钟。
3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(I)中，所述的超细化粉碎包括低温脆化、超细粉碎以及超声振荡筛粉等步骤。
4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于:所述热塑性树脂进行低温超细化粉碎后，得到的树脂粉末的粒度范围为5-50微米。
5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(2)中，所述喷涂为高压喷涂，喷涂的压力为0.5-2MPa ;所述真空浸渍为在碳纤维织物的下表面施加真空驱动，真空度为0.06-0.1MPa0
6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(3)中，所述辊压半熔渗处理为首先通过上下并排设置，且相向转动的加热辊对浸渍有树脂粉末的碳纤维织物进行加热，使树脂粉末处于半熔融状态，然后通过加热辊对碳纤维织物的碾压，将半熔融的热塑性树脂粉末粘附在碳纤维上。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于:所述加热辊的加热温度为高于热塑性树脂粉末熔点的50°C，所述加热辊的转动速率为4-20米/分钟。
8.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(4)中，所述真空模压的真空度为0.06-0.1MPa，压制压力为10_25MPa，压制时间为5_10分钟，所述快速冷却速率为15°C /分钟。
9.根据权利要求1-8任一所述的制备方法，其特征在于:所述热塑性树脂为聚乙烯树月旨、聚丙烯树脂、聚氨酯树脂、聚酰胺树脂、聚氯乙烯树脂、聚苯乙烯树脂、聚碳酸酯树脂、聚苯醚树脂以及聚砜树脂中的一种或多种。
10.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于:步骤(4)中制得的热塑性碳纤维复合材料板中，碳纤维的质量百分含量为50-70%，热塑性树脂的质量百分含量为30-50%。
【专利摘要】本发明涉及一种热塑性碳纤维复合材料板的制备方法，包括如下步骤：(1)将碳纤维织物进行快速除胶处理，并且将热塑性树脂进行低温超细化粉碎；(2)将细化好的热塑性树脂粉末均匀喷涂在碳纤维织物的上表面，然后进行真空浸渍，使树脂粉末涂覆在碳纤维织物表面；(3)将涂覆有热塑性树脂粉末的碳纤维织物进行辊压半熔渗处理，冷却后收卷，得到单层预浸料；(4)将单层预浸料以叠层铺设的方式放置于真空升降温模具中，进行真空模压和快速冷却，即得。利用低温超细化树脂粉体处理技术，结合粉末喷涂与真空浸渍技术以及对于粉末的半熔融粘接技术，在粉末预浸料制备的同时保证树脂粉体的不连续状态，从而保留了碳纤维织物自身的柔性。
【IPC分类】B29C70-34
【公开号】CN104859158
【申请号】CN201510217022
【发明人】朱波, 曹伟伟, 蔡珣, 乔琨
【申请人】山东大学
【公开日】2015年8月26日
【申请日】2015年4月30日