Методы пропитки термопластичных композитов с непрерывным волокном в основном включают метод пропитки раствором, метод пропитки расплавом, метод порошковой пропитки, метод осаждения суспензионной смолы, метод смешанного плетения, метод укладки тонкой пленки и реакционную пропитку.

01. Метод пропитки раствором

Раствор пропитки заключается в растворении смолы в подходящем растворителе для снижения ее вязкости до определенного уровня, а затем с помощью процесса, используемого при пропитке термореактивной смолы, пропитывать волокно, а затем удалять растворитель путем нагревания.

Преимущества метода пропитки раствором: он преодолевает недостатки высокой вязкости раствора термопластичной смолы, благодаря чему волокно хорошо пропитывается; Процесс приготовления прост, а оборудование простое.

Недостатки метода пропитки раствором: растворитель должен быть полностью удален, иначе это приведет к снижению стойкости продукта к растворителю; В процессе удаления растворителя происходит физическое расслоение, проникновение вдоль границы смоляного волокна, и растворитель может накапливаться в небольших порах и пустотах на поверхности волокна, что приводит к ухудшению границы смолы и волокна и устойчивости к растворителям. Испарение и рекуперация растворителей обходятся дорого и загрязняют окружающую среду.

Тем не менее, большинство высокоэффективных композитных смол, которые нелегко пропитать другими методами подготовки, по-прежнему получают путем пропитки раствором.

02. Метод пропитки расплавом

Пропитка расплавом — это метод приготовления, при котором термопластичная смола нагревается и плавится, а затем пропитывается волокнами. Это может быть достигнуто двумя способами: одним из них является экструзионная пропитка расплава, при которой расплав подается в форму, через которую проходят волокна с помощью экструдера. Факторами, влияющими на процесс экструзионной пропитки расплава, в основном являются скорость, с которой полимер расплава проникает в слой волокна, в зависимости от структуры материала. Другой - это пропитка пултрузией расплава, которая имеет специальную структуру пултрузионной матрицы, так что пучок непрерывного волокна равномерной дисперсии и предварительного натяжения проходит через роликовую систему с расплавленной матричной смолой, протекающей между серией колесных механизмов, и многократно претерпевает чередующиеся изменения, чтобы заставить волокно и расплав принудительно пропитаться для достижения идеального эффекта пропитки. Тем не менее, этот метод может быть использован только для производства длинных волокон (обычно 6 ~ 10 мм в длину) вместо листов.

В обоих этих методах давление, оказываемое на волокна, очень высокое, что может привести к повреждению волокон. Главное преимущество метода пропитки расплавом заключается в том, что он не требует растворителя.

03. Метод порошковой пропитки

Метод порошковой пропитки заключается в адсорбции мелкодисперсного порошка смолы на поверхности моноволокна с помощью электростатического воздействия в слое вулканизации, а затем нагревании, чтобы порошок расплавился, а затем смачивании волокна в процессе формования. Благодаря пропитке в сухом состоянии обработка не ограничена вязкостью матрицы, и полимеры с относительно высокой молекулярной массой могут распределяться по волокнам. Диаметр полимерных частиц, которые могут быть адсорбированы на волокне, находится в диапазоне 5 ~ 25 мкм, а диаметр порошка смолы составляет 5 ~ 10 мкм.

Преимущества метода порошковой пропитки: меньшее повреждение волокон и отсутствие деградации полимера; Скорость обработки высокая, а стоимость низкая.

Недостатки метода порошковой пропитки: инфильтрация может быть завершена только в процессе формования, а порошок легко потерять; Время, температура и давление, необходимые для смачивания, зависят от размера и распределения частиц порошка.

04. Метод осаждения суспензионной смолы

Процесс осаждения суспензионной смолы аналогичен процессу производства бумаги. Стекловолокно, порошок смолы и эмульгатор с измельченной длиной 6 ~ 25 мм диспергируются вместе в воде, чтобы получить водную суспензию, а затем добавляется флокулянт, чтобы заставить его конденсироваться на фильтрующем экране гидравлической формовочной машины, так что агломерация отделяется от воды, горяче прессуется в войлочную агломерацию и плавится в лист.

Преимуществами метода осаждения суспензионной смолы являются хорошая дисперсия волокон, небольшие повреждения, меньший нагрев и высокая эффективность производства; Недостатком является то, что технология сложная, а стоимость оборудования высокая.

05. Смешанный метод

Гибридный метод заключается в том, чтобы плотно соединить термопластичную смолу, скрученную в волокна или пленочные ленты в определенной пропорции, чтобы получить смешанный песок, а затем расплавить волокна смолы в матрицу через высокотемпературную герметичную зону пропитки. Смешанные волокна можно легко превратить в ткани с помощью общего процесса ткачества, чем равномернее смешивание, тем меньшее давление требуется во время отверждения, идеальное состояние смешивания заключается в том, что каждое волокно примыкает к матричному волокну, но из-за большой разницы в физических свойствах между волокном и матричным волокном этого на самом деле трудно достичь. Метод смешанного вязания имеет хорошие характеристики обработки, содержание смолы легко контролировать, волокно можно полностью смачивать, а смешанную пряжу можно ткать в различные сложные формы, включая трехмерную структуру, или можно непосредственно наматывать для получения композитных материалов с отличными характеристиками.

Однако эта технология не подходит для композитных материалов из стекловолокна и формования предметов первой необходимости или низкотемпературных термопластичных конструкционных материалов.

06. Метод тонкопленочного ламинирования

При методе пленочного ламинирования накладываются слои волокнистого материала и листы термопластичного материала, и полимер протекает между материалами под нагревом и давлением, а затем затвердевает. Давление, применяемое методом пленочного ламинирования, должно быть достаточно большим, чтобы расплав мог проникать между слоями волокна, не протекая между слоями, а типичное значение давления должно составлять менее 2,0 МПа. Охлаждаемая смесь не должна иметь отверстий, а вакуумное давление может гарантировать, что лист не будет пористым. Этот метод широко используется для формирования листов со сложной формой поверхности.

Преимущества метода пленочного ламинирования: можно готовить качественные ламинированные изделия, но требуется высокое давление из-за высокой вязкости расплава;

Недостатки метода укладки пленки: высокое содержание смолы и высокая стоимость; Высоковязкие матричные смолы с трудом проникают в волокна.

07. Метод реакционной пропитки

Метод реактивной пропитки заключается в получении композитов из термопластичной смолы с непрерывным волокном методом полимеризации in-situ с использованием таких характеристик, как малая начальная молекулярная масса, низкая вязкость расплава, хорошая текучесть и полное смачивание волокон мономером или преполимером. Однако этот процесс относительно суровый, реакцию нелегко контролировать, а индустриализация еще не реализована.

Дисклеймер: Статья предназначена только для обмена опытом и рыночной информацией в области композитов и не используется в каких-либо коммерческих целях. Если у вас есть сомнения в авторских правах на статью или точности ее содержания, пожалуйста, свяжитесь с нами в любое время. Мы своевременно с этим разберемся.