一種用擠拉法制備熱塑碳纖維扁平彈片的方法與流程

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本發明屬于材料領域，具體涉及一種用擠拉法制備熱塑碳纖維扁平彈片的方法。

背景技術：
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雨刮器內不銹鋼支條彈片，具有優良的機械性能和高光亮的特點。這類材料的用量正越來越大，尤其在SUV車型上。但是，不銹鋼彈片的制作工藝復雜，工序較多，生產過程有污染物排放。同時，不銹鋼的使用壽命有限，不鹽霧耐腐蝕。

利用碳纖維熱塑性樹脂復合材料制作的扁平彈片，具有防水、耐鹽霧、不腐蝕等特點，可用于汽車雨刮器內的支條，還可用于需要經常作彈性工作的零部件。可完全替代現有的不銹鋼雨刮器支條。其在汽車零部件領域里的應用前景非常廣闊。

有專利披露了拉擠玻璃纖維或碳纖維復合材料實心圓棒、空心圓管和扁平帶等，纖維的走向絕大多數都是0度方向排列的，具有橫向強度低的缺陷。

技術實現要素：
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本發明的目的是提供一種縱橫向力學性能得到很大改善，結構穩定，可加工性能大大提高的用擠拉法制備熱塑碳纖維扁平彈片的方法。

本發明的用擠拉法制備熱塑碳纖維扁平彈片的方法，其特征在于，包括以下步驟：

步驟1：將連續碳纖維從紗架上引出，碳纖維在等張力狀態下經過漿槽被熔融的熱塑性聚氨酯樹脂浸潤，將若干束碳纖維合并成一捆形成碳纖維芯；

步驟2：玻璃纖維織物經過漿槽被熔融的熱塑性聚氨酯樹脂浸漬后從側面傾斜纏繞在碳纖維芯上，由此得到包覆有玻璃纖維織物層的碳纖維芯；

步驟3：用于外層的碳纖維經過熔融的熱塑性聚氨酯浸潤后，經扁平模具將其包覆于包覆有玻璃纖維織物層的碳纖維芯上，由此形成熱塑碳纖維扁平彈片。

優選，按體積分數100％計，所述的碳纖維芯、玻璃纖維織物和用于外層的碳纖維體積含量分別占15％～30％、30％～65％和10％～20％，所述的熱塑性聚氨酯樹脂占10～30％體積含量。

制成的熱塑碳纖維扁平彈片的厚度為0.4～1.0mm，寬度為5～20mm，1米長度內的熱塑碳纖維扁平彈片的蛇彎小于0.5mm。熱塑碳纖維扁平彈片的蛇彎是指側彎的程度。

本發明的一種用擠拉法制備的熱塑碳纖維扁平彈片是一種碳纖維織物束加玻纖織物的三層結構擠拉成型扁平帶，采用這種制作方法能有效克服了以往扁平帶橫向強度不高的缺點，較好地解決了后續加工的問題，生產效率較高。利用碳纖維熱塑性聚氨酯樹脂制作的扁平彈片，具有防水、耐鹽霧、不腐蝕、耐氣候等特點，可完全替代現有的不銹鋼雨刮器支條，具有很大的市場應用前景。

本發明專利，碳纖維扁平彈片的中間層為玻璃纖維織物，外圍層為連續碳纖維束，最內部芯也為連續碳纖維束，使產品的表面平整光滑，內部又有玻纖織物做骨架材料，較好地解決了后加工的開槽問題，防止了劈裂現象的發生。通過對內外部碳纖維的結構設計和比例控制，能有效提高扁平彈片的彈性，通過玻纖織物的結構設計和比例控制，可有效提高橫向力學性能，還可減低材料成本，最終形成具有一定綜合性能的復合材料彈片。

附圖說明：

圖1是本發明的熱塑碳纖維扁平彈片的結構示意圖；

圖2是本發明的傾斜纏繞有玻璃纖維織物層的碳纖維芯；

其中1、碳纖維外圍層；2、玻璃纖維織物層；3、碳纖維芯。

具體實施方式：

以下實施例是對本發明的進一步說明，而不是對本發明的限制。

實施例1：

步驟1：將連續碳纖維從紗架上引出，碳纖維在等張力狀態下經過漿槽被熔融的熱塑性聚氨酯樹脂浸潤，將若干束碳纖維合并成一捆形成碳纖維芯3；

步驟2：寬度為15mm的玻璃纖維織物經過漿槽被熔融的熱塑性聚氨酯樹脂浸漬后從側面傾斜纏繞在碳纖維芯上，由此得到包覆有玻璃纖維織物層2的碳纖維芯；

步驟3：用于外層的碳纖維經過80～110℃的熔融的熱塑性聚氨酯浸潤后，經過圓形喇叭口收集器集合到扁平模具口，包覆有玻璃纖維織物層的碳纖維芯也集合到扁平模具口；

步驟4：通過扁平模具口擠壓將用于外層的碳纖維包覆在包覆有玻璃纖維織物層的碳纖維芯上形成碳纖維外圍層1，并擠壓成扁平帶，然后經過后道的拉拔作用，將冷卻固化后的成品牽引出工作區，由此得到熱塑碳纖維扁平彈片，最后按設定長度截斷并落入收集框。

在制備過程中，按體積分數100％計，所述的碳纖維芯、玻璃纖維織物和用于外層的碳纖維占70％總體積含量(其中碳纖維芯、玻璃纖維織物和用于外層的碳纖維分別占30％、30％和10％的體積含量)，所述的熱塑性聚氨酯樹脂占30％體積含量。