摘 要

本发明公开了一种碳纤维增强的PEEK单向带及其制备方法，碳纤维增强的PEEK单向带厚度介于0.10～0.20 mm，幅宽介于100～800 mm；包括PEEK树脂、碳纤维，所述PEEK树脂的重量分数介于32%～36%；碳纤维为束状，碳纤维的体积分数介于55%～65%；所述PEEK树脂包含于固化的悬浮胶液中，所述悬浮胶液为水悬浮体系，悬浮胶液浊度重量分数介于8%～13%，所述悬浮胶液包括PEEK树脂、分散剂、偶联剂、自消泡乳化剂、润湿剂、渗透剂、表面活性剂、增稠剂、去离子水。制备方法包括悬浮胶液配制、牵引展纱、毛刺去除、碾压浸渍、加热固化与熔融浸渍、模具预热与高温压制、辊筒收卷。本发明具有优异的力学性能，环境耐受性好，耐辐照性能优异，使用温度高，阻燃，耐磨，成型周期短。

背景技术

单向带是预浸料的一种，是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维，制成树脂基体与增强体的组合物，是制备复合材料的中间材料，是复合材料的基础。“预浸料”是复合材料行业的术语，意思是“预先浸渍树脂的纤维”，可保证树脂和纤维在复合材料中均匀分布，纤维可以是单向碳纤维、玻璃纤维布或者芳纶纤维。树脂可以是环氧树脂、聚酯树脂、酚醛树脂等热固性塑料，也可以是PEEK、PEKK、PEI、PPS等热塑性塑料。复合材料的某些性能不断提高，工艺技术逐渐发展，应用范围不断扩大。但是高性能热塑性树脂基预浸料的制备也存在着一些问题。工程用高性能热塑性树脂如聚醚醚酮（PEEK）、聚酰亚胺醚（PEI）、聚苯硫醚（PPS）等熔点均超过300℃，熔融粘度一般大于100 Pa•s，而且粘度随温度的变化很小。

因此制备热塑性树脂预浸料的关键技术是解决热塑性树脂对增强纤维的浸渍。徐燕的《国内外预浸料制备方法》中提到，热塑性预浸料制备常用的方法包括溶液法、热熔法、粉末法浸渍法、悬浮浸渍法、纤维混杂法、原位聚合法等。

悬浮浸渍法是制备连续纤维增强热塑性树脂基预浸料的一种新方法。即将树脂粉末及其他添加剂配制成悬浮液，纤维长丝经过浸胶槽，在其中经悬浮液充分浸渍后，进入加热炉中烘干悬浮剂，同时使树脂熔融浸渍纤维得到预浸料。悬浮液多为含有聚环氧乙烷、甲基乙基纤维素等增稠剂的水溶液。树脂粉末应尽可能的细小，直径最好在10μm以下并小于纤维直径，以便均匀分布并使纤维浸透。这种方法生产的片材纤维分布均匀，成型加工时预浸料流动性好，适合制作复杂几何形状和薄壁结构的制品。

悬浮浸渍法对悬浮液要求很高，悬浮液需要有适合的浓度，同时树脂粉末在液体中要均匀的散布。此外，后期需要将载体液体除去，否则会影响单向带的性能。现有技术采用的制备方法，所制备的PEEK单向带的力学性能，尤其是抗冲击性能和抗损伤性能，尚不能满足工程需求。