热塑性碳纤维复合材料作为未来复合材料的发展趋势,是目前国内外科学家一直在探索的领域。连续碳纤维增强热塑性复合材料(CFRTP)是现阶段热固性碳纤维复合材料的延伸和升级,制成难度较热固更大。通过不断的构想和实验,已经总结出了6种热塑性碳纤维复合材料预浸料的浸渍方式,各有优点。
 
 
1、溶液法(Solution Impregnation Technique)
 
将树脂基材溶于特定溶剂中制备树脂溶液,再将碳纤维丝束浸入溶液中,再利用方法将溶剂去除,留下浸渍后的碳纤维复合材料。本方法中基材黏度较低,浸渍效果较好,但溶剂的选择和回收的难度较大,同时还要考虑到溶剂可能对人身安全带来的伤害。
 
 
2、熔融法(Melt Impregnation Technique)
 
熔与溶不仅是偏旁部首不同,制备过程也完全不一样。通过高温使树脂基材熔融,涂布于离型纸上,再通过压辊将树脂基材与碳纤维丝束混合,是较好的一种浸渍方法。不过本方法的能耗较高,生产成本较大,还要考虑树脂基材的成膜性和高温流动性。
 
3、薄膜层迭法(Film Stacking Technique)
 
将树脂薄膜与碳纤维丝束规则层压后,再热压浸渍,是熔融法的升级款,加工温度相对熔融法稍低,但混合时间更长,对薄膜制作和层迭含浸的要求很高。
 
 
4、粉末法(Powder Impregnation Technique)
 
通过物理方式(研磨)和化学方式(合成),将树脂基材制成粉末状,再通过溶剂、流体化床、静电等方式,将粉末与碳纤维丝束混合后加热含浸。需要注意的是对粉体粒径、批覆均匀性进行控制,还要注意粉体与静电可能带来的危害。
 
 
5、纤维混编法(Fiber Commingled Technique)
 
将碳纤维丝束与热塑性树脂基材透过混编、混纱、绕股等方式均匀分散,制成特殊的混合纤维束,再经过编织成所需织物后加热加压成型。本方法的难点在于碳纤维丝束在制备过程中容易受损,影响整体性能。
 
6、聚合法(In-situ polymerization)
 
利用热塑性高分子之单体或寡聚合物(oligomer),被覆在碳纤维丝束上,在将此单体或寡聚合物聚合成所要之高分子基材。,本方法的难点在于不容易控制反应过程,制成时间也比较长。
 
热塑性碳纤维复合材料之所以难以批量生产,或者批量生产后的品控不好,就是因为含浸制成的过程难以控制,目前总结的几种方法多多少少存在一些瑕疵。想要得到品相更好,性能更稳定的热塑性碳纤维复合材料预浸料,还需要对含浸方法、设备进行不断优化。