热塑复材以其优越的性能在多个军民领域的使用占比越来越大,预浸料作为复合材料的前驱环节,性能严重制约着热塑复材的整体性能。热固性复合材料成型需要进热压罐,经济成本较高,对于一些结构件,宜采用热塑性预浸料通过热模压的方式制备,周期短、成本低。
关键技术(1)柔性力控展纱技术:采用柔性设计、静辊与动辊模块化组合的数量可根据实际展纱效果进行调整,确保展纱过程对碳纤维的损伤降至最低。在展纱过程中,通过力控传感器实时监测及反馈,实现辊筒张力波动的自动调节。(2)梯度烘干技术:挂浆后预浸料的烘箱内的烘干温度、预热温度、激光热熔温度及烘箱出口处压延机构辊筒温度可独立调节,分析得到温度对浸渍效果的影响规律,并应用到设备生产中。
创新点(1)力控展纱机构:每个托架都由伺服电机通过丝杠驱动,可准确控制张紧行程及精度,可根据实际需要调节动、静辊之间的角度,来保证生产出满足设计要求且厚度均匀的预浸料。通过力传感器实时监测及反馈来控制辊筒的张紧力,避免由于张紧力过小,导致展纱不充分;或张紧力过大,对碳纤维丝束造成损伤。(2)烘干-预热-激光熔融一体机构:设计了烘干段、预热段及激光热熔段,三个工作段可独立控温,并根据实际生产需要梯度升温。烘箱内分区布置温度传感器进行实时温度监测。梯度升温有利于预浸料挥发份含量的控制,促使PEEK树脂细小颗粒热熔后在碳纤维表面均匀分布,以达到最佳浸渍效果。
应用情况:目前CFRTP/PEEK复合材料主要应用于航空航天领域,在军用飞机上更是受到青睐。某型军机机翼壁板及航天发动机尾喷管加固件大量采用此类复材,未来CFRTP/PEEK复合材料的应用领域将会越来越广泛。
