专利名称：一种碳纤维浸渍液及制备方法以及预浸料生产工艺的制作方法
技术领域：
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种碳纤维浸溃液和预浸料的生产エ艺。
背景技术：
碳纤维复合材料在成型前存在ー种中间产品，这就是碳纤维预浸材料。预浸料自1948年上市以来，由于其所具有的优点而得到长足的发展。碳纤维预浸材料制造基本上有湿法和干法两种，湿法早已为人们所熟悉。干法的エ艺流程通常为各种组分在树脂混合机中在一定的温度下混合均匀，可温控的树脂熔化装置供给涂膜机。另外，从碳纤维纱架将纤维引出经展纱机，再与树脂膜在复合机中，然后，收卷包装。随着复合材料的研究和开发的不断进展，新的预浸料不断出现，预浸料的类型不断増加。 预浸料的最大特点是生产难度大，其后续的铺层法因每层需压实，固操作缓慢，一个使用预浸料成型的部件，生产周期至少需3. 5小时以上。而且，通常的预浸料也不适合生产大量复杂的小半径的3D几何形状。在这方面，不如SMC、BMC方法，但SMC、BMC因其纤维短及纤维含量低而缺乏预浸料具有的高方向性机械强度。干法制备预浸料虽然比湿法有更多的优点，但生产装置复杂，昂贵。加之，碳纤维本身价格就高，制造费用更高，其制造费用占成本的45%左右，从而导致碳纤维制品只限于在生产航空、航天、军エ类及高利润的体育休闲器材中使用，高价格严重制约了碳纤维在其他エ业领域中的大量应用。
发明内容
本发明的目的在于，提供一种碳纤维浸溃液，解决以上技术问题。本发明的另一目的在于，提供一种碳纤维浸溃液的制备方法，解决以上技术问题。本发明的另一目的在于，提供一种预浸料生产エ艺，解决以上技术问题。本发明所解决的技术问题可以采用以下技术方案来实现一种碳纤维浸溃液，其特征在干，包括液料A和液料B制成，所述液料A包括如下材料制成树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、阻聚剂、消泡剂(配方材料均以PHR计)；所述液料B采用增稠剂。本发明采用包含增稠剂的浸溃液，替代传统预浸料所采用的挥发溶剂烘干的方法。由于没有可挥发的溶剂，因此对环境基本没有危害，本发明是低碳エ艺生产方式，且在生产中没有传统预浸料所使用的离型纸，进ー步节省了生产成本；液料A中的树脂可以采用可增稠的热固性树脂，如こ烯基环氧树脂、不饱和聚酯树脂中的至少ー种；液料A中的固化剂可以采用I. I ニ叔丁基过氧化-3. 3. 5-三甲基环己烷(CH-335)、过氧化笨甲酸叔丁酯(TBPB)的复合型固化剂0. 5-1. 5份；所述液料A优选包括如下重量份数的材料こ烯基环氧树脂80. 0-90. 0份，QS-OlON :10. 0-20. 0 份，CH-335 :0. 5-1. 5 份；TBPB :0. 5-1. 5 份；MODE :0. 5-1. 0 份，邻苯ニ甲酸ニ烯丙脂(DAP) :2. 0-4. 0 份，BYK-9076 :0. 6-2. 0 份，BYK-9065 :2. 0-4. 0 份，KH-580 I. 0-3. 0 份，KH-550 :0. 5-1. 0 份；所述液料B优选包括如下重量份数的材料饱和树脂60-70份,苯こ烯2_4份，活性的ニ价金属氧化物30-40份，BYK-980 :0. 5-1. 5份。液料B中的活性的ニ价金属氧化物优选采用活性氧化镁、氢氧化镁或异氰酸酯类增稠剂中的至少ー种。—种碳纤维浸溃液的制备方法，其特征在于，包括如下方式步骤I)料液A的制备选取树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻聚剂，消泡剂，在搅拌釜中混合均匀，在搅拌过程中，温度不超过40°C，抽真空，脱气泡；所述液料A具体包括 如下重量份数的材料こ烯基环氧树脂80. 0-90. 0份，QS-010N 10. 0-20. 0份，CH-335 0. 5-1. 5 份；TBPB 0. 5-1. 5 份，MODE :0. 5-1. 0 份、邻苯ニ 甲酸ニ烯丙脂(DAP) :2. 0-4. 0 份，BYK-9076 :0. 6-2. 0 份，BYK-9065 :2. 0-4. 0 份，KH-580 :1. 0-3. 0 份，KH-550 :0. 5-1. 0 份；将液料A所需的材料加入到搅拌釜中，边加边搅，搅拌速度为800-1200r/min，温度控制在36± Iで，搅拌IOmin后，抽真空，真空搅拌5min后，停止搅拌，粘度控制在4000±500cps，制成液料 A ;步骤2)料液B的制备将饱和树脂，苯こ烯，活性的ニ价金属氧化物，BYK-980依次投入到搅拌罐中，启动高速分散机，搅拌均匀后，用不锈钢网过滤，配置成料液B ；所述液料B包括如下重量份数的材料投入到搅拌罐中饱和树脂60-70份，苯こ烯:2-4份，活性的ニ价金属氧化物:30-40份，BYK-980 :0. 5-1. 5份；将高速分散机的速度调至800-1200r/min，搅拌均匀后，采用不低于90目，优选采用100目的不锈钢网过滤，粘度控制在15000±5000cpS，制成液料B ;步骤3)混合料液A和料液B的混合将100份的料液A与2_3份的料液B经计量泵输入到在线混合器混合，制成碳纤维浸溃液；对于大批量配制的浸溃液，浸溃液经计量泵分别输送到上、下浸胶槽中；对于小批量配制的浸溃液，加入增稠剂，搅拌1-2分钟后，可直接倒入刮刀槽。预浸料生产エ艺，包括I)浸溃液的制备；2)碳纤维的浸溃；3)预浸料的收卷和包装，其特征在于，步骤2)碳纤维的浸溃采用如下方式(I)复合a)在碳纤维材料在浸溃前，先调整刮刀间隙为0. 7±0. 1mm，浸溃槽的温度控制在38±2°C，加热导辊温度控制在38±2°C，浸溃液与碳纤维的质量比为40-60 60-40 ；b)将步骤I)中的浸溃液导入刮刀槽中，均匀涂覆在上、下承载膜上，待与碳纤维材料复合，承载膜可选用不透苯こ烯的阻隔膜，厚度为0. 024-0. 03MM ；(2)浸溃，压实浸溃时，将待浸溃的碳纤维均匀夹在中间，经压实机充分浸溃，压实机运行速度为3-12M/min，压カ为35-45PSI。本发明采用一种现行SMC设备，经改造后制造碳纤维预浸料，SMC机组上的电器设备及控制设备需实行屏蔽处理，防止碳纤维粉尘给电器设备造成短路，损坏设备。该碳纤维预浸料生产成本低、制作エ艺简单、对环境基本无污染，适合于在エ业及其他领域中推广使用。使用本发明制造的碳纤维模压料可将预浸料固化周期由3. 5小时降低到2-3分钟。步骤3)中，收卷，包装对短切碳纤维预浸料也可采用箱式包装。还包括步骤4)增稠将碳纤维预浸料放在熟化室内增稠，增稠温度控制在38 ±2 °C，粘度控制在 1500 ±500 万 CPS。还包括步骤5)模压模压温度为130°C _150°C，模压压カ为12Mpa_15Mpa，保压时I日」为 55sec/mm。步骤2)中所述碳纤维可以制成短切的碳纤维，碳纤维在导纱管中导出并进入纤维切割机，根据需要切割的碳纤维的切割尺寸，设置纤维切割机的切割比例，制成短切的碳纤维，纤维的切割尺寸可以根据需要设置，如1/4、1/2、1、2英寸等规格的短切纤维。也可 采用分别使用两组或两组以上的纤维切割机，分别切割不同规格的纤维，按需要分别设置切割比例的參数，然后与涂覆有浸溃液的上、下承载膜在SMC机组上复合；步骤2)中所述碳纤维也可以采用单向碳纤维纱束，单向碳纤维纱束经导纱管中导出并进入展纱装置，将单向碳纤维纱束展开展平，经导向辊，与涂覆有浸溃液的上、下承载膜复合，制成单向碳纤维纱束预浸料；步骤2)中所述碳纤维也可以采用单向连续碳纤维纱束与短切碳纤维混杂，在SMC机组上安装至少ー组纤维切割机，以获得不同规格的短切碳纤维；另ー组单向连续碳纤维纱束经导纱管中导出并进入展纱装置，将单向连续碳纤维纱束展开展平；短切碳纤维、单向连续碳纤维纱束与涂覆有浸溃液的上、下承载膜复合，制成单向连续碳纤维纱束与短切碳纤维混杂预浸料；本エ艺可以根据制品的需求，选择短切碳纤维的切割參数，并确定短切纤维与连续纤维的混杂比例，以期获得不同的強度。上述设计的碳纤维材料主要是由单向连续碳纤维与短切碳纤维复合，综合了连续纤维的高強度和短切纤维易分散流动的特点。因此该材料比一般纯短切的碳纤维更具有突出的理化性能，可满足各种エ业产品对模压材料高强度、轻量化、低成本的要求；步骤2)中所述碳纤维也可以采用碳纤维布，碳纤维布导出后并经展平辊展平，经导向辊与涂覆有浸溃液的上、下承载膜复合，经压实机，制成碳纤维预浸布；上述各种类型的碳纤维预浸料可以在改造后的SMC机组生产，适用于短切纤维，单向纤维纱束，短切纤维与连续纤维混杂的预浸料及各种编织方式碳纤维布，碳纤维织物预浸料等的制备。对各种编织方式碳纤维布，碳纤维织物预浸料等的制备也可以采用下述浸胶方式在浸胶机上生产预浸料生产エ艺，包括I)浸溃液的制备；2)碳纤维织物的浸溃；3)预浸料的收卷和包装，其特征在于，步骤2)碳纤维的浸溃采用如下方式将碳纤维织物经浸胶机中的浸溃液浸溃，碳纤维织物应在干燥的库房内存放，含水量小于0. 05% ；将步骤I)中制备的浸溃液导入浸胶槽，碳纤维织物经展平辊导入浸胶槽，浸胶槽温度应恒定，控制在30土TC，以便減少粘度的变化，并采用浸溃液面恒定装置，保持液面的稳定，碳纤维织物经浸胶辊，计量辊，保持碳纤维织物含胶量的稳定性，含胶量控制在35±2%。步骤3)中，将浸胶后的碳纤维织物与上下承载膜复合后在浸胶机上收卷，用不透苯こ烯的复合膜包装。还包括步骤4)增稠将碳纤维织物预浸料放在熟化室内增稠，增稠温度控制在38 ±2 °C，粘度控制在 1500 ±500 万 CPS。有益效果由于采用了上述技术方案，本发明充分利用片状模塑料成熟的エ业化生产方式，将设备进行改进，利用可增稠的浸溃液配方体系，便于碳纤维的浸透；不采用目前碳纤维材料通常使用传统的预浸料生产エ艺，因此，设备费用低、制造费用低；用本方法制备的短切纤维预浸料及长短纤维混杂的预浸料可采用エ业化的模压方法，操作简便、便于实现自动化；
本エ艺是对碳纤维材料采用片状模塑料增稠体系，不需要可挥发性的溶剤，不仅节省材料，而且对环境没有污染，属于低碳生产エ艺；对各种编织方式碳纤维布，碳纤维织物预浸料等的制备，建议采用碳纤维织物预浸料的浸胶方式。对短切碳纤维或短切碳纤维与连续碳纤维混杂的预浸的制备，建议采用碳纤维预浸料的浸胶方式。
图I为本发明的ー种エ艺步骤流程图；图2为本发明的另ー种エ艺步骤流程图。
具体实施例方式为了本发明实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进ー步阐述本发明。一种碳纤维浸溃液，包括液料A和液料B制成。液料A包括如下材料制成树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻聚剂，消泡剂。液料A中的树脂可以采用こ烯基环氧树脂、不饱和聚酯树脂等可增稠的热固性树脂。液料A中的固化剂可以采用I. Iニ叔丁基过氧化-3. 3. 5-三甲基环己烷(CH-335)、过氧化笨甲酸叔丁酯(TBPB)，PHR为0. 5-1. 5。液料A优选包括如下重量份数的材料こ烯基环氧树脂80. 0-90. 0份，QS-010N 10. 0-20. 0 份，CH-335 :0. 5-1. 5 份，TBPB :0. 5-1. 5 份，MODE :0. 5-1. 0 份，邻苯ニ 甲酸ニ烯丙脂(DAP) :2. 0-4. 0 份，BYK-9076 :0. 6-2. 0 份，BYK-9065 :2. 0-4. 0 份，KH-580 :1. 0-3. 0 份，KH-550 :0. 5-1. 0 份。液料B采用增稠剂。液料B优选包括如下重量份数的材料饱和树脂60-70份，苯こ烯2-4份活性的ニ价金属氧化物30-40份，BYK-980 :0. 5-1. 5份。液料B中的活性的ニ价金属氧化物优选采用活性氧化镁、氢氧化镁或异氰酸酯类增稠剂。本发明采用包含增稠剂的浸溃液，替代传统预浸料所采用的挥发溶剂烘干的方法。由于没有可挥发的溶剤，因此对环境基本没有危害，本发明是低碳エ艺生产方式，且在生产中没有传统预浸料所使用的离型纸，进ー步节省了生产成本。一种碳纤维浸溃液的制备方法，包括如下方式第一歩，料液A的制备选取树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻
聚剂，消泡剂在搅拌釜中混合均匀，在搅拌过程中，温度不超过40°C，抽真空，脱气泡。液料A具体包括如下重量份数的材料こ烯基环氧树脂80. 0-90. 0份，QS-010N :10. 0-20. 0份，CH-335 :0. 5-1. 5 份、TBPB :0. 5-1. 5 份，MODE :0. 5-1. 0 份，邻苯ニ 甲酸ニ烯丙脂(DAP)2. 0-4. 0 份，BYK-9076 :0. 6-2. 0 份，BYK-9065 :2. 0-4. 0 份，KH-580 :1. 0-3. 0 份，KH-550 0. 5-1. 0份。将液料A所需的上述材料加入到搅拌釜中，边加边搅，搅拌速度为800-1200r/min，温度控制在40±2°C，搅拌IOmin后，抽真空，真空搅拌5min后，停止搅拌，粘度控制在4000 ± 500cps，制成液料 A。第二步，料液B的制备将饱和树脂，苯こ烯、活性的ニ价金属氧化物、BYK-980依次投入到搅拌罐中，启动高速分散机，将速度调至800-1200r/min，搅拌均匀后，用不低于90目，优选采用100目的不锈钢网过，粘度控制在15000±5000cps，配置成增稠剂。液料B包括如下重量份数的材料投入到搅拌罐中饱和树脂60-70份，苯こ烯2. 0-4. 0份，活性的ニ价金属氧化物30-40份，BYK-980 :0. 5-1. 5份。第三步，料液A和料液B的混合将90-105份的料液A与2. 0-3. 0份的料液B经
计量泵输入到在线混合器混合。 方案一碳纤维预浸料的生产可以采用如下エ艺预浸料生产エ艺，包括I)浸溃液的制备；2)碳纤维的浸溃；3)预浸料的收卷和包装，步骤2)碳纤维的浸溃采用如下方式第四步，将涂覆浸溃液的上下承载膜与碳纤维复合，碳纤维可为短切纤维，规格为6mm、12mm,、24mm、48mm,也可为连续碳纤维；浸溃液与碳纤维的质量比为40-60 : 60-40。a)调整刮刀间隙为0. 7±0. I謹。b)将第三步中的浸溃液导入刮刀槽中，对于大批量配制的浸溃液，浸溃液经计量泵分别输送到上、下浸胶槽中；对于小批量配制的浸溃液，加入增稠剂后可直接倒入刮刀槽。均匀涂覆在上下承载膜上，待与碳纤维材料复合。c)将涂覆有浸溃液的上、下承载膜与待浸溃的碳纤维材料在SMC机组上复合。浸溃时，将待浸溃的碳纤维夹在中间，先经加热导辊，导辊温度控制在38±1°C，经压实机充分浸溃，压实机运行速度为3-12M/min，压カ为35-45PSI。然后通过收卷，制成碳纤维预浸料。在进行浸溃时，SMC机组上的电器设备及控制设备需实行屏蔽处理，防止碳纤维粉尘给电器设备造成短路，损坏设备。本发明采用一种现行SMC设备制造碳纤维预浸料，该碳纤维预浸料生产成本低、制作エ艺简单、对环境基本无污染，适合于在エ业及其他领域中推广使用。使用本发明制造的碳纤维模压料可将预浸料固化周期由3. 5小时降低到2-3分钟。碳纤维可以采用短切的碳纤维，碳纤维在导纱管中导出并进入纤维切割机，根据需要切割的碳纤维的切割尺寸，设置纤维切割机的切割比例，制成短切的碳纤维在涂覆有浸溃液的上、下承载膜与短切的碳纤维材料在SMC机组上浸溃，制成短切的碳纤维预浸料。也可采用分别使用两组或两组以上的纤维切割机，分别切割不同规格的纤维，按需要分别设置切割比例的參数。碳纤维也可以采用单向碳纤维纱束，单向碳纤维纱束经导纱管中导出并进入展纱装置，将单向碳纤维纱束展开展平，经导向辊，与涂覆有浸溃液的上、下承载膜复合，制成单向碳纤维纱束预浸料。碳纤维也可以采用单向连续碳纤维纱束与短切碳纤维混杂，在SMC机组上安装至少ー组纤维切割机，以获得不同规格的短切碳纤维；另一组单向连续碳纤维纱束经导纱管中导出并进入展纱装置，单向连续碳纤维纱束展开展平；短切碳纤维、单向连续碳纤维纱束与涂覆有浸溃液的上、下承载膜复合，制成单向连续碳纤维纱束与短切碳纤维混杂预浸料。本发明可以根据制品的需求，选择短切碳纤维的切割參数，并确定短切纤维与连续纤维的混杂比例，以期获得不同的強度。上述设计的碳纤维材料主要是由单向连续碳纤维与短切碳纤维复合，综合了连续纤维的高強度和短切纤维易分散流动的特点。因此该材料比一般纯短切的碳纤维更具有突出的理化性能，可满足各种エ业产品对模压材料高強度、轻量化、低成本的要求。也可以采用碳纤维布，碳纤维布导出后并经展平辊展平，经导向辊与涂覆有浸溃液的上、下承载膜复合，制成碳纤维预浸布。对碳纤维织物的浸溃，本发明建议优选方案ニ 将第三步中的浸溃液导入浸胶机的胶槽中，碳纤维织物经导辊分别导入浸胶槽，浸胶槽温度应恒定，以便減少粘度的变化，通过计量棍控制含胶量，含胶量控制在35±0.5%，浸胶后的碳纤维织物与聚こ烯薄膜复合，经收卷机收卷，用不透苯こ烯的包装 膜包装。碳纤维预浸料在收卷后，需要进行稠化将碳纤维预浸料在熟化室内增稠，熟化温度控制在38±2°C，粘度控制在1500±500万CPS。本发明所用原料易得，均为市售产品。其中固化剂为CH-335，其化学名1. 1_双叔丁基过氧化-3. 3. 5_三甲基环己烷，分子式C17H3404，分子量302. 5，10小时半衰期温度92°C，I小时半衰期温度112°C，I分钟半衰期温度155°C ;固化剂或为TBPB，其化学名过氧化苯甲酸叔丁脂。偶联剂为KH-580，是ー种有机官能团硅烷偶联剂，对于提高玻纤增强和含无机填料的热固性树脂能提高它们的机械性能。化学名称Y-巯丙基三甲氧基硅烷，分子式HS(CH2)3Si(0CH3)3，物化性质本品为无色透明液体，可溶于多种有机溶剂中。分子量238. 4，密度(P20)g/cm:1.045，折光率(nD) :1. 442 ±0. 005。湿润分散剂BYK-9076，化学组成高分子量烷基铵盐共聚物，物化数据胺值44mg KOH/g，酸值38mg KOH/g，不挥发份:96%，折射率:1. 468，闪点> 100。。。内脱模剂为BYK-9065，可全面替代或部分替代硬脂酸锌。防相分离剂为BYK-9076，用于防止树脂与低收缩性组分之间发生的相分离。化学组成高分子量嵌段共聚体的溶液，物化数据胺值llmg KOH/g，不挥发份30%，密度 200C :1.028/!111，折射率1.438，闪点38。阻聚剂为MODE，用于提高材料的流动性。由5%的对苯醌(PBQ)和5%的2，6_ ニ叔丁基对甲酚(BHT)溶于90%的邻苯ニ甲酸ニ烯丙酯(DAP)中配制而成。其中，化学名对苯醌(PBQ)，分子式C8H402分子量108. I，含量彡99%。化学名2，6-ニ叔丁基对甲酚(BHT)，分子式C15H240,分子量:220. O。活性氧化镁是用于树脂的增稠剂，分子式MgO，分子量40. 30，碘吸附值165。碳纤维的规格为12K、24K、48K或60K。实施方式一碳纤维汽车保险杠的制备
汽车保险杠是汽车前后安全防护装置，是被动安全系统的重要部件。为使汽车轻量化，采用本发明的生产エ艺制备预浸料模压保险杠加强梁。保险杠上有许多安装孔，在模压时需一次成型，连续纤维在模压时难于流动，固需100%面积铺料。由于模具有侧芯，要求材料有良好的流动性，故碳纤维材料选用方案一的方式，既采用单向连续纤维纱束与短切纤维混杂复合制备预浸料的方式。一种用于制造碳纤维汽车保险杠的碳纤维预浸料制备如下包括液料A和液料B的碳纤维浸溃液的制成，液料A包括如下材料树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻聚剂，消泡剂。液料A中的树脂采用こ烯基环氧树脂，液料A中的固化剂，采用I. Iニ叔丁基过氧化-3. 3. 5-三甲基环己烷(CH-335)、过氧化苯甲酸叔丁酯(TBPB)复合型固化剂；液料B中的活性的ニ价金属氧化物优选采用活性氧化镁。參照图1，料液A配制(I):液料A具体包括如下重量份数的材料こ烯基环氧树月旨90. 0 份，QS-010N 10. 0 份，CH-335 :1. 0 份、TBPB :0. 5 份，MODE :0. 8 份，邻苯ニ 甲酸ニ烯丙脂(DAP) :4. 0 份，BYK-9076 :1. 5 份，BYK-9065 :3. 0 份，KH-580 :2. 5 份，KH-550 :1. 0份。将液料A所需的上述材料加入到搅拌釜中，边加边搅，搅拌速度为800-1200r/min，温度控制在36±2°C，搅拌IOmin后，抽真空，真空搅拌5min后，停止搅拌，粘度控制在4000 土 500cps，制成液料 A。料液B配置(2):液料B包括如下重量份数的材料投入到搅拌罐中饱和树脂65. 0份，苯こ烯3. 0份，活性的ニ价金属氧化物35. 0份，BYK-980 :1. 0份；启动高速分散机，将速度调至800-1200r/min，搅拌均匀后，用不低于90目，优选采用100目的不锈钢网过，粘度控制在15000 土 5000cps，配置成增稠剂。料液A和料液B的混合(3):将100份的料液A与2. 5份的料液B经计量泵输入
到在线混合器混合。将涂覆浸溃液的上下承载膜与碳纤维复合，碳纤维可为短切纤维，规格为48mm，同时铺复连续碳纤维，浸溃液与碳纤维的质量比为50 50，其中短切碳纤维与连续碳纤维的比例为30 20，既一组纤维束经导纱管进入纤维切割机，切成I英寸的短纤维，含量按30%设计，另ー组为单向连续纤维纱束不需切割，含量为20%。a)调整刮刀间隙为0. 7±0. I謹。b)将(3)中的浸溃液导入刮刀槽中，对于大批量配制的浸溃液，浸溃液经计量泵分别输送到上、下浸胶槽中，均匀涂覆在上下承载膜上，待与碳纤维材料复合。复合(4):将涂覆有浸溃液的上、下承载膜与待浸溃的碳纤维材料在SMC机组上复
ム
ロ o浸溃，压实(5):浸溃时，将待浸溃的碳纤维夹在中间，先经加热导辊，导辊温度控制在38 ± I °C，经压实机充分浸溃，压实机运行速度为6M/min，压カ为35-45PSI。收卷，包装(6)。稠化(7):在稠化室内稠化。称量，模压⑶待增稠度达到1500±500万CPS后，即可用于保险杠的模压。保险杠这ー类产品对物理性能要求高，而产品型面又相当复杂，而现有技术中用于模压的预浸料又无法适应这ーエ艺要求。采用本发明的生产エ艺则能达到エ业化生产的目的。
用本发明的生产エ艺可以根据制品对强度的实际需求进行设计，保险杠采用了单向连续碳纤维和短切碳纤维的预浸料。增强纤维全部为连续纤维的材料，实际上是不常用的。由短切纤维增强的SMC不管含量高低，其各向基本同性，而长纤维只是在延着纤维方向強度高，由于这种材料各向异性，所以，必须根据制品的受カ状态进行エ艺设计。要得到很高的复合强度，增强用的纤维强度必须要大于基体強度，而且纤维的体积比要具有最大值。实际上，纤维的体积比大于70%时，因起粘结作用的基体太少，纤维不能被树脂浸透，会造成空隙，使強度降低。短切纤维与连续纤维的增强作用有本质上的不同，短切纤维主要通过树脂基体的变形，应カ传到其它纤维上，而连续纤维则主要通过平行纤维间树脂基体的变形，实现应力的传递。因此，短切纤维所承担的平均抗应カ小于连续纤维的抗应力。而且纤维与基体之间的剪切应カ起更大的作用，当负荷超过界面剪切强度时，纤维由基体中滑脱，使材料遭到损坏。在实际应用中，必须根据产品的实际受力状况及エ艺性来选择纤维的比例，以满足实际需求的強度。实施方式ニ碳纤维平板的制备
碳纤维板是应用范围较广的碳纤维复合材料制品，目前，基本采用环氧树脂预浸料，设备贵，制造成本高。按本发明的方案ニ实施，可制备低成本的碳纤维板预浸料。料液A配置(I):液料A具体包括如下重量份数的材料こ烯基环氧树脂85. 0份，QS-010N 15. 0 份，CH-335 :1. 0 份、TBPB :0. 5 份，MODE :0. 6 份，邻苯ニ 甲酸ニ烯丙脂(DAP)3. 0 份，BYK-9076 :1. 5 份，BYK-9065 :2. 0 份，KH-580 :2. 5 份，KH-550 :1. 2 份。将液料 A 所需的上述材料加入到搅拌釜中，边加边搅，搅拌速度为800-1200r/min，温度控制在36±2°C，搅拌IOmin后，抽真空，真空搅拌5min后，停止搅拌，粘度控制在4000土500cps，制成液料A0料液B配置(2):液料B包括如下重量份数的材料投入到搅拌罐中饱和树脂65. 0份，苯こ烯3. 0份，活性的ニ价金属氧化物35. 0份，BYK-980 :1. 0份；启动高速分散机，将速度调至800-1200r/min，搅拌均匀后，用不低于90目，优选采用100目的不锈钢网过，粘度控制在15000 土 5000cps，配置成增稠剂。料液A和料液B的混合(3):将100份的料液A与2. 5份的料液B经计量泵输入
到在线混合器混合。浸胶(4):将碳纤维织物经浸胶机中的浸溃液浸溃，碳纤维织物应在干燥的库房内存放，含水量小于0.05%。将步骤3)中制备的浸溃液导入浸胶槽，碳纤维织物经展平辊导入浸胶槽，浸胶槽温度应恒定，控制在30±1°C，以便減少粘度的变化，并采用浸溃液面恒定装置，保持液面的稳定，碳纤维织物经浸胶辊，计量辊，保持碳纤维织物含胶量的稳定性，含胶量控制在35±2%。收卷，包装(5):将浸胶后的碳纤维织物与上下承载膜复合后在浸胶机上收卷，用不透苯こ烯的复合膜包装。稠化(6):在稠化室内稠化。称量，模压(7):待增稠度达到1500±500万CPS后，即可用于碳纤维板的模压。以上显示和描述本发明的基本原理和主要特征本发明的优点。本行业的技术人员应该了解本发明不受上述使用方法的限制，上述使用方法和说明书中描述的只是说本发明的原理，在不脱离本发明精神和范围的前提下本发明还会有各种变化和改进，这些变化和改进都落入要求保护本发明范围内本发明要求保护范围由所附的权利要求书及其等效物 界定。
权利要求
1.一种碳纤维浸溃液，其特征在于，包括液料A和液料B制成，所述液料A包括如下材料制成树脂、增韧剂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻聚剂，消泡剂； 所述液料B包括如下材料制成饱和树脂、苯乙烯、活性二价金属氧化物、防沉降剂。
2.根据权利要求I所述的一种碳纤维浸溃液，其特征在于所述液料A包括如下重量份数的材料乙烯基环氧树脂80. 0-90. 0份，QS-010N :10. 0-20. 0份，CH-335 :0. 8-1. 5份，TBPB :0. 5-1. 5 份，MODE :0. 5-1. 0 份，邻苯二甲酸二烯丙脂:2. 0-4. 0 份，BYK-9076 :0. 6-2. 0份，BYK-9065 :2. 0-4. 0 份，KH-580 :1. 0-3. 0 份，KH-550 :0. 5-1. 0 份。
3.根据权利要求I所述的一种碳纤维浸溃液，其特征在于所述液料B包括如下重量份数的材料饱和树脂，60-70份，苯乙烯活性的二价金属氧化物30-40份，BYK-980 0.5. 0-1. 5 份； 所述液料B中的活性的二价金属氧化物采用活性氧化镁、氢氧化镁或异氰酸酯类增稠剂中的至少一种。
4.根据权利要求I所述的一种碳纤维浸溃液，其特征在于所述的固化剂为CH-335或TBPB中的一种，以及CH-335和TBPB的复合型固化剂。
5.根据权利要求I所述的一种碳纤维浸溃液，其特征在于所述的偶联剂为KH-580，KH-550。
6.—种碳纤维浸溃液的制备方法,其特征在于,包括如下方式 1)料液A的制备选取树脂、固化剂、交联剂、内脱模剂、偶联剂、阻聚剂，在搅拌釜中混合均匀，在搅拌过程中，温度36 ± 2 °C，抽真空，脱气泡； 2)料液B的制备将苯乙烯、活性的二价金属氧化物、BYK-980依次投入到搅拌罐中，启动高速分散机，搅拌均匀后，用不锈钢网过滤，配置成增稠剂； 3)料液A和料液B的混合及涂覆将90-100份的料液A与0.5-1. 5份的料液B经计量泵输入到在线混合器混合，搅拌1-2分钟，混合后形成浸溃液。
7.根据权利要求6所述的一种碳纤维浸溃液的制备方法，其特征在于步骤I)中，所述液料A包括如下重量份数的材料乙烯基环氧树脂80. 0-90. 0份，QS-010N :10. 0-20. 0份，CH-335 :0. 5-1. 5 份，TBPB :0. 5-1. 5 份 MODE :0. 5-1. 0 份，DAP :2. 0-4. 0 份，BYK-9076 0.6-2. 0 份，BYK-9065 :2. 0-4. 0 份，KH-580 :1. 0-3. 0 份，KH-550 :0. 5-1. 0 份； 将液料A所需的材料加入到搅拌釜中，边加边搅，搅拌速度为800-1200r/min，温度控制在36±2°C，搅拌IOmin后，抽真空，真空搅拌5min后，停止搅拌，粘度控制在4000 ± 500cps，制成液料 A。
8.根据权利要求6所述的一种碳纤维浸溃液的制备方法，其特征在于步骤2)中，所述液料B包括如下重量份数的材料投入到搅拌罐中饱和树脂60-70份，DAP :2-4份，活性的二价金属氧化物30-40份，BYK-980 :0. 5-1. 0份。
9.预浸料生产工艺，包括I)采用权利要求6所述的制备方法制备浸溃液；2)碳纤维的浸溃；3)预浸料的收卷和包装，其特征在于，步骤2)碳纤维的浸溃采用如下方式 a)将步骤I)中的浸溃液导入刮刀槽中，均匀涂覆在上、下承载膜上，待与碳纤维材料复合； b)将涂覆有浸溃液的上、下承载膜与待浸溃的碳纤维材料在SMC机组上浸溃；浸溃时，将待浸溃的碳纤维夹在中间，先经加热导辊，经压实机充分浸溃，然后通过步骤3)收卷，制成碳纤维预浸料。
10.预浸料生产工艺，包括I)采用权利要求6所述的制备方法制备浸溃液；2)碳纤维的浸溃；3)预浸料的收卷和包装，其特征在于，步骤2)碳纤维的浸溃采用如下方式 将步骤I)配制的浸溃液导入浸胶槽中，碳纤维织物经展平辊展平后，经导辊导入浸胶槽，浸胶槽温度应恒定，以便减少粘度的变化，浸胶后的碳纤维织物与隔离膜复合，经收卷，稠化，制成碳纤维织物预浸料。
全文摘要
本发明涉及复合材料技术领域，尤其涉及一种新的浸渍液和预浸料的生产工艺。一种新的碳纤维浸渍液，包括液料A和液料B制成。预浸料的生产工艺，包括1)浸渍液的制备。2)碳纤维或碳纤维织物的浸渍。3)预浸料的收卷和包装。步骤2)中将涂覆有浸渍液的上、下承载膜与待浸渍的碳纤维材料在SMC机组上浸渍。本发明不采用离型纸、不需要烘干、没有可挥发性溶剂，对环境无污染。本发明的设备简单、操作方便、节省能源、生产周期短、生产成本低，能制造出环境友好型高强度、低成本树脂基碳纤维模压复合材料。
文档编号B32B27/12GK102797157SQ201210024709
公开日2012年11月28日 申请日期2012年2月3日 优先权日2012年2月3日
发明者金柏青 申请人:金柏青