一种碳纤维聚酰胺预浸料制备装置及其制备方法.pdf

(19)中华人民共和国国家知识产权局(12)发明专利申请(10)申请公布号CN108312379A(43)申请公布日2018.07.24(21)申请号201810102812.5(22)申请日2018.02.01(71)申请人山东大学地址250061山东省济南市经十路17923号(72)发明人王丽戚桂铭宋波马馨淙(74)专利代理机构威海恒誉润达专利代理事务所(普通合伙)37260代理人李福新(51)Int.Cl.B29B15/12(2006.01)权利要求书2页说明书12页附图2页(54)发明名称一种碳纤维聚酰胺预浸料制备装置及其制备方法(57)摘要本发明提供一种碳纤维聚酰胺预浸料制备装置及其制备方法，其解决了现有制备步骤繁琐、环境污染、加热和生产效率低，树脂和碳纤维附着不均匀且结合能力较弱、孔隙率较大等技术问题，其从左至右依次设有碳纤维带轮、第一张紧轮、第一红外线加热器、第一U型熔融树脂喷头、第二红外线加热器、第二U型熔融树脂喷头、第二张紧轮、第三红外线加热器、第一加热辊、第四红外线加热器、第二加热辊、第三张紧轮、第四张紧轮、冷却辊、压力机和传送带、传动辊，且提供了碳纤维预处理、熔融树脂的制备、碳纤维的牵引和固定等碳纤维聚酰胺预浸料的制备方法，可广泛应用于碳纤维树脂基复合材料领域。CN108312379ACN108312379A权利要求书1/2页1.一种碳纤维聚酰胺预浸料制备装置，其特征在于，其从左至右依次由碳纤维带轮、第一张紧轮、第一红外线加热器、第一U型熔融树脂喷头、第二红外线加热器、第二U型熔融树脂喷头、第二张紧轮、第三红外线加热器、第一加热辊、第四红外线加热器、第二加热辊、第三张紧轮、第四张紧轮、冷却辊、压力机和传送带、传动辊组成；所述第一张紧轮、所述第一U型熔融树脂喷头、所述第二U型熔融树脂喷头及所述第二张紧轮呈N字形排列；所述第一加热辊、所述第二加热辊、所述冷却辊均是由一对转动方向相反，上下并排设置的辊轮构成；所述压力机设置于所述传送带的正上方。2.根据权利要求1所述的一种碳纤维聚酰胺预浸料制备装置，其特征在于，所述压力机包括液压缸、上垫板、下垫板、导轨、滑轮、电机、顶座、压板、液压泵、电磁阀；所述液压泵通过管路与所述电磁阀相连通，所述电磁阀通过管路与所述液压缸相连通；从上到下依次固定有所述顶座、所述上垫板、所述液压缸、所述下垫板、所述压板，所述压板设置在所述传送带上方，且与所述传送带的工作面平行，所述液压缸垂直于所述压板，所述压板可在所述液压缸的带动向下移动挤压在所述传送带的工作面上；所述顶座上还固定设有所述电机和若干个所述滑轮，所述电机通过传动装置与所述滑轮相连接，所述滑轮与所述导轨(21)适配卡合，且所述滑轮可沿所述导轨滚动，所述导轨与所述传送带的工作面均水平设置，且所述导轨的延伸方向与所述传送带的工作面的运行方向相同。3.根据权利要求2所述的一种碳纤维聚酰胺预浸料制备装置，其特征在于，还设有智能控制装置、第一触碰感应装置、第二触碰感应装置，所述第一触碰感应装置和所述第二触碰感应装置分别设置于所述导轨的两端，所述智能控制装置分别通过控制线路与所述第一触碰感应装置、所述第二触碰感应装置、所述电机、所述电磁阀相连接。4.根据权利要求1或2或3所述的一种碳纤维聚酰胺预浸料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：(1)碳纤维预处理：用四氢呋喃溶剂将碳纤维洗涤干净，之后放入60℃真空下干燥12h，最后放入加有四氢呋喃的回流装置回流处理24h，再放入60℃真空干燥12h，得到脱去上浆剂的碳纤维；将脱去上浆剂的碳纤维放入浓度为2.5～15.2mol/L硝酸溶液中，放在60℃温度下保温40min，取出用四氢呋喃洗涤干净后，放入40℃真空中干燥12h，完成碳纤维的表面处理，最终得到完成预处理的碳纤维；(2)熔融树脂的制备：将聚酰胺与聚苯醚接枝马来酸酐按照3∶7～7∶3的重量比均匀混合后，分别加入所述第一U型熔融树脂喷头、所述第二U型熔融树脂喷头中高温加热和螺旋挤压，得到待喷涂的熔融树脂；(3)碳纤维的牵引和固定：将所述步骤(1)得到的完成预处理的碳纤维缠绕在碳纤维带轮上，牵引其碳纤维的一端依次通过所述第一张紧轮、所述第一红外线加热器、所述第一U型熔融树脂喷头、所述第二红外线加热器、所述第二U型熔融树脂喷头、所述第二张紧轮、所述第三红外线加热器、所述第一加热辊、所述第四红外线加热器、所述第二加热辊、所述第三张紧轮、所述第四张紧轮、所述冷却辊、所述压力机和所述传送带之间的空隙，最终缠绕固定在所述传动辊上；(4)碳纤维聚酰胺预浸料的制备：在所述传动辊的转动下，从所述碳纤维带轮牵引出的完成预处理的碳纤维通过所述第一张紧轮，经所述第一红外线加热器对其上表面照射加热后，由所述第一U型熔融聚酰胺喷头对其上表面喷涂所述步骤(2)得到的待喷涂的熔