一種多軸向纖維預浸料及其制備方法和生產設備技術

本發明專利技術屬于碳纖維復合材料技術領域，尤其一種多軸向纖維預浸料及其制備方法和生產設備。本發明專利技術制備方法包括如下步驟：以一層在線生產的單向纖維預浸料作為基層，依次向其上鋪設N層的單向纖維預浸料，得到所述多軸向纖維預浸料；鋪設過程中同一層的單向纖維預浸料呈同向且連續；所鋪設的N層單向纖維預浸料中至少一層的方向與基層方向不同。本發明專利技術的多軸向纖維預浸料中不同層的纖維與纖維間無交織點，纖維強度轉化率高，力學性能優異；在預浸料生產過程中在線制備出多軸向纖維預浸料，不同鋪設層的纖維角度可調，且可直接制得成卷預浸料，無需后續二次加工。

【技術實現步驟摘要】

本專利技術屬于碳纖維復合材料，尤其一種多軸向纖維預浸料及其制備方法和生產設備。

技術介紹

1、纖維增強樹脂基復合材料當前廣泛的應用于航空航天、軌道交通、運動器材等各個領域。當前纖維復合材料市場一直穩步快速的發展，纖維預浸料是用于制作纖維增強樹脂基復合材料的重要原材料。

2、纖維預浸料又分為織物預浸料、單向預浸料。碳纖維單向預浸料因其增強纖維是連續的，并且纖維束與纖維束間不存在交織點，因此其強度轉化率較高，但是單向碳纖維預浸料因寬度方向沒有紗線，導致寬度方向的力學性能較低?？椢镱A浸料中又包含雙向布預浸料（平紋布、斜紋布、緞紋布）及多軸向經編織物預浸料，其中雙向布預浸料因徑向纖維與緯向纖維間存在交織點，并且經緯向纖維在預浸料中不是平直排列，導致纖維的強度轉化率較低，多軸向經編織物預浸料是將多軸向經編織物含浸熱固性樹脂制備而成，主體碳纖維之間不存在交織點，纖維的強度轉化率較高，同時多軸向經編織物可以為多層不同方向的纖維層，制備的預浸料經緯向強度、模量等力學性能較高，但是碳纖維織物的生產效率較低，行業內單機臺雙向布產量≤300m/天，多軸向經編織物的產量≤800米/天。

技術實現思路

1、針對現有技術中存在的上述問題，本專利技術提供一種多軸向纖維預浸料及其制備方法和生產設備，能夠提高纖維預浸料強度，在線制備出多軸向纖維預浸料。

2、為達到上述目的，本專利技術提供的技術方案如下所示：

3、第一方面，本申請提供一種多軸向纖維預浸料的制備方法，包括如下步驟：</p>

4、以一層在線生產的單向纖維預浸料作為基層，依次向其上鋪設n層的單向纖維預浸料，得到所述多軸向纖維預浸料；

5、鋪設過程中同一層的單向纖維預浸料呈同向且連續；

6、其中n≥1，所鋪設的n層單向纖維預浸料中至少一層的方向與基層方向不同。

7、可選地，以已鋪設＜n層單向纖維預浸料的基層為基礎層，向基礎層上鋪設下一層待鋪設層單向纖維預浸料的方法包括如下步驟：

8、s1：將待鋪設層單向纖維預浸料角度調整后輸送至所述基礎層上，至待鋪設層單向纖維預浸料的前端與基礎層的一側邊重合后，沿基礎層另一側邊切斷待鋪設層單向纖維預浸料，形成鋪設段，基礎層前移，并利用壓實輥壓實鋪設段；

9、s2：基礎層繼續前移，前移過程中再次將所述待鋪設層單向纖維預浸料繼續輸送至所述基礎層上，至待鋪設層單向纖維預浸料的前端與基礎層的一側邊重合后，再次沿基礎層另一側邊切斷待鋪設層單向纖維預浸料，形成新的鋪設段，再用壓實輥壓實新的鋪設段；鋪設段之間收尾相接；

10、s3：繼續s2中操作，直至所述待鋪設層單向纖維預浸料在基礎層上形成連續鋪滿的鋪設層即可。

11、可選地，所鋪設的n層單向纖維預浸料間方向相同或不同。

12、可選地，所鋪設的n層單向纖維預浸料的長度方向與基層的長度方向間夾角為-90°至90°。

13、可選地，所鋪設的n層單向纖維預浸料的長度方向與基層的長度方向間夾角為-60°至-30°或30°至60°。

14、可選地，所述單向纖維預浸料包括上膠膜、下膠膜和含浸在上膠膜和下膠膜之間的纖維增強材料。

15、可選地，所述纖維增強材料為有機纖維或無機纖維。

16、可選地，所述增強材料為聚丙烯腈基、瀝青基、黏膠基碳纖維、玻璃纖維和玄武巖纖維中的一種或多種。

17、可選地，所述壓實輥溫度為30-40℃。

18、可選地，所述單向纖維預浸料纖維面密度為20-300g/m2。

19、第二方面，本申請還提供了一種多軸向纖維預浸料，通過第一方面所述方法制備得到。

20、第三方面，本申請還提供了一種第二方面所述多軸向纖維預浸料的生產設備，包括牽引輥、收卷輥和鋪設組件，所述牽引輥與收卷輥相連，所述鋪設組件設置有n組，n組的鋪設組件依次排列在牽引輥與收卷輥之間；所述鋪設組件包括待鋪設層單向纖維預浸料放卷裝置、可移動軌道、導向組件、壓實輥和切斷組件，所述待鋪設層單向纖維預浸料放卷裝置的出料端與可移動軌道連接，所述可移動軌道用于對待鋪設層單向纖維預浸料方向進行調整，可移動軌道通過導向組件與牽引輥的出料端連接，所述切斷組件用于對待鋪設層單向纖維預浸料進行切斷，所述壓實輥用于將待鋪設層單向纖維預浸料與基層進行壓實。

21、可選地，所述牽引輥設置在所述基層生產線的出料端。

22、與現有技術相比，本申請至少具有如下有益效果：

23、本專利技術的多軸向纖維預浸料中不同層的纖維與纖維間無交織點，纖維強度轉化率高；通過本專利技術的制備方法和生產裝置可以在預浸料生產過程中在線制備出多軸向纖維預浸料，不同鋪設層的纖維角度可調，且可直接制得成卷預浸料，無需后續二次加工；且基礎層預浸料在線生產過程中，在其上進行不同角度的預浸料鋪設，成品的多軸向預浸料長度可根據需要調節，長度不受限。本專利技術制備的多軸向纖維預浸料的樹脂含量可控，所得多軸向纖維預浸料的力學性能優異。

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【技術保護點】

1.一種多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，以已鋪設＜N層單向纖維預浸料的基層為基礎層，向基礎層上鋪設下一層待鋪設層單向纖維預浸料的方法包括如下步驟：

3.根據權利要求1所述的多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，所鋪設的N層單向纖維預浸料間方向相同或不同。

4.根據權利要求1所述的多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，所鋪設的N層單向纖維預浸料的長度方向與基層的長度方向間夾角為-90°至90°。

5.根據權利要求1所述的多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，所述單向纖維預浸料包括上膠膜、下膠膜和含浸在上膠膜和下膠膜之間的纖維增強材料。

6.根據權利要求2所述的多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，所述壓實輥溫度為30-40℃。

7.根據權利要求1所述的多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，所述單向纖維預浸料纖維面密度為20-300g/m2。

8.一種多軸向纖維預浸料，其特征在于，通過權利要求1-7中任一項所述方法制備得到。

9.一種權利要求8中所述多軸向纖維預浸料的生產設備，其特征在于，包括牽引輥、收卷輥和鋪設組件，所述牽引輥與收卷輥相連，所述鋪設組件設置有N組，N組的鋪設組件依次排列在牽引輥與收卷輥之間；所述鋪設組件包括待鋪設層單向纖維預浸料放卷裝置、可移動軌道、導向組件、壓實輥和切斷組件，所述待鋪設層單向纖維預浸料放卷裝置的出料端與可移動軌道連接，所述可移動軌道用于對待鋪設層單向纖維預浸料方向進行調整，可移動軌道通過導向組件與牽引輥的出料端連接，所述切斷組件用于對待鋪設層單向纖維預浸料進行切斷，所述壓實輥用于將待鋪設層單向纖維預浸料與基層進行壓實。

10.根據權利要求9所述的多軸向纖維預浸料的生產設備，其特征在于，所述牽引輥設置在所述基層生產線的出料端。

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【技術特征摘要】

1.一種多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，包括如下步驟：

2.根據權利要求1所述的多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，以已鋪設＜n層單向纖維預浸料的基層為基礎層，向基礎層上鋪設下一層待鋪設層單向纖維預浸料的方法包括如下步驟：

3.根據權利要求1所述的多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，所鋪設的n層單向纖維預浸料間方向相同或不同。

4.根據權利要求1所述的多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，所鋪設的n層單向纖維預浸料的長度方向與基層的長度方向間夾角為-90°至90°。

5.根據權利要求1所述的多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，所述單向纖維預浸料包括上膠膜、下膠膜和含浸在上膠膜和下膠膜之間的纖維增強材料。

6.根據權利要求2所述的多軸向纖維預浸料的制備方法，其特征在于，所述壓實輥溫度為30-40℃。

7.根據權利要求1所述的多軸向纖維預浸料的...

【專利技術屬性】
技術研發人員：徐甲明，高志成，賈艷榮，李平亮，王浩，白星龍，
申請(專利權)人：江蘇恒神股份有限公司，
類型：發明
國別省市：