鋪絲用高模量碳纖維預浸紗制備技術研究.pdf

1、空間級復合材料主要以高模量碳纖維為原材料，具有小批量、高質量的特點。本文以空間級復合材料自動鋪絲為背景需求研究專用預浸紗制備技術，針對預浸紗分切制備只適于大批量生產無法滿足空間級復合材料自動鋪絲要求的問題，開展鋪絲用高模量碳纖維預浸紗直接熱熔制備技術與工藝參數研究，主要工作如下：
　?。?）分析了一步熱熔法制備高模量碳纖維預浸紗工藝路線、設計了制備系統(tǒng)總體方案，主要包括：放紗系統(tǒng)、展紗與張力控制系統(tǒng)、浸膠系統(tǒng)、二次展紗系統(tǒng)、冷卻與

2、同步帶維形系統(tǒng)、覆膜系統(tǒng)以及收卷系統(tǒng)；分析規(guī)劃了各子系統(tǒng)功能參數；搭建了熱熔浸膠試驗平臺。
　　（2）針對擦膠輥加熱系統(tǒng)，探索了單面電磁感應加熱方式，基于理論分析，搭建了擦膠輥電磁感應加熱平臺，開展了電磁感應加熱均勻性試驗。
　　（3）以T300碳纖維為試驗材料、研究了預浸紗制備過程中工藝參數對預浸紗含膠量和寬度的影響：預浸紗含膠量受放紗張力、樹脂溫度、纖維運行速率和刮刀間隙的綜合影響，其中刮刀間隙是主控因素，精度需要嚴格控

3、制到0.01mm才能保障含膠量2.0％的精度；預浸紗寬度主要受放紗張力、展紗輥個數、二次展紗輥直徑以及維形裝置影響，需要綜合多方面因素調控。用M55J碳纖維進行了預浸紗制備驗證，發(fā)現(xiàn)損傷嚴重需要特別研究與控制。
　?。?）針對高模量碳纖維易損傷的問題，以M55J為試驗材料研究了過輥表面材料、放紗張力、過輥個數以及過輥直徑對其損傷的影響，通過正交試驗確定了各因素影響的顯著性，其中過輥個數對纖維損傷影響最大、為正相關，其次是放紗張力、