连续碳纤维增强单向预浸带有助于满足复合材料高端需求

 

在碳纤维增强热塑性树脂复合材料中，过去关注的主要是短切或者粉末碳纤维增强复合材料，因为这种增强方式的碳纤维复合材料适用于注塑类工艺，能够快速成型，并可直接成型为多种复杂形状，因而被汽车制造、电子电器等领域所青睐。

而连续碳纤维增强热塑性复合材料，因作为增强体的碳纤维丝束可以达到任意长度，与短切碳纤维增强方式相比，这种复合材料的强度更高，整体力学性能更好，更适于满足高端应用需求。

 

如何在提高效率、实现自动化生产的前提下，有效保证单向预浸带成品的性能？经过多方考量后，国内的碳纤维零部件制造商智上新材料科技决定选用熔融浸渍工艺制备连续碳纤维增强热塑性单向预浸带。该工艺的基本流程是先将热塑性树脂基体熔融，再让连续的碳纤维丝束从熔融的树脂基体中通过实现浸渍。相比而言，熔融浸渍法比溶液浸渍法更环保，也能节省原材料，且能精确控制预浸料中基体的质量分数。

不过，国内过去的经验发现由于热塑性树脂在高温下的熔融粘度大，树脂的扩散路径长，难以均匀浸润到碳纤维丝束之间，且碳纤维本身易在高压下发生热滑移，导致局部不均匀现象，这会严重降低了复合材料最终的力学性能。

在对工艺原理和材料特性进行深入了解的过程中，智上新材料逐步认识到展丝的宽度及均匀度、树脂颗粒的大小、熔融的温度等因素对浸渍最终效果所具有的影响，由此针对专有设备进行了重新设计和改良，使之更加符合实际需求。

 

改进后的工艺和设备，能将热塑性树脂粉末均匀分布到碳纤维丝束四周，在提高两者浸润性的同时，减少碳纤维丝间空隙的存在，也可避免热压过程中由受力不均匀而产生的纤维丝束位移问题，有力保证了碳纤维在复合材料中的均匀分布。

因为碳纤维丝束在热塑性树脂基体中分散均匀，且无明显空隙与气泡，智上新材料制备出的预浸带成品性能可以达到国际同类水平。

以连续碳纤维增强单向预浸带为基础，智上新材还大力拓展热塑性碳纤维产品的应用，采用连续碳纤维增强热塑性预浸带进行层叠热压制备性能良好的连续碳纤维增强热塑性复合材料板以及多种模压类零部件，进一步推进高端热塑性碳纤维的国产化进程。

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