在复合材料领域，连续碳纤维增强热塑性预浸料凭借其高强度、高模量、可回收及短成型周期等优势，正逐渐成为航空航天、汽车制造、轨道交通等高端领域的关键材料。然而，长期以来，该材料的制备工艺受限于树脂黏度高、纤维浸润难等技术瓶颈，导致产品性能不稳定、生产成本居高不下。近年来，随着材料科学与制造技术的深度融合，连续碳纤维增强热塑性预浸料的制备工艺取得了突破性进展。
浸润工艺的革新
传统熔融浸渍法在处理高黏度热塑性树脂时，常面临树脂流动性差、纤维浸润不充分的问题。为解决这一难题，研究者开发了悬浮热熔法与超声波辅助浸渍技术。悬浮热熔法通过将树脂粉末分散于水基悬浮液中，利用超声波空化效应促进纤维束展开，使树脂颗粒均匀嵌入纤维间，再经高温熔融固结，实现了PEEK、PPS等高性能树脂的规模化制备。该方法不仅环保，且可连续化生产，显著提升了预浸料的均匀性与力学性能。超声波辅助浸渍技术则通过高频振动降低树脂表面张力，促进树脂在纤维束中的渗透，有效减少了孔隙率，提高了界面结合强度。
纤维展宽技术的优化
纤维展宽是影响预浸料性能的关键环节。传统展纱方法易损伤纤维，导致力学性能下降。为此，研究者提出了机械展丝与气流展丝相结合的复合展纱技术。机械展丝通过挤压、摩擦使纤维丝束横向位移，实现展宽；气流展丝则利用压缩空气喷射纤维表面，通过气流使纤维束弯曲展宽，避免了直接接触造成的损伤。两者结合使用，不仅提高了纤维展宽的均匀性，还降低了纤维损伤率，为制备高性能预浸料提供了基础。
树脂体系的创新
树脂体系的选择与改性对预浸料性能至关重要。针对PEEK、PPS等高黏度树脂，研究者开发了低熔点共聚物与纳米填料改性技术。低熔点共聚物通过引入柔性链段，降低了树脂的熔融黏度，提高了流动性；纳米填料则通过增强树脂与纤维的界面结合，提高了预浸料的力学性能与耐热性。此外，研究者还开发了耐高温型热塑性上浆剂，通过分子结构构筑解决了树脂与碳纤维的界面相容性问题，显著提升了界面剪切强度。
制备设备的智能化
为实现连续化、自动化生产，研究者开发了智能化制备设备。这些设备集成了纤维展宽、树脂浸渍、预浸料收卷等功能模块，通过精确控制温度、压力、速度等参数，实现了预浸料制备过程的自动化与智能化。例如，智能化熔融浸渍机通过螺杆挤出机将树脂加热至熔融态，借助浸渍模具与纤维束的动态接触实现浸润，再通过冷却牵引收卷得到预浸料。该设备不仅提高了生产效率，还保证了预浸料的质量稳定性。
应用领域的拓展
随着制备工艺的突破，连续碳纤维增强热塑性预浸料的应用领域不断拓展。在航空航天领域，该材料被用于制造飞机结构件、发动机部件等，显著降低了飞机的重量与运营成本；在汽车制造领域，该材料成为替代传统金属材料的理想选择，提高了汽车的燃油效率与行驶稳定性；在轨道交通领域，该材料则被用于制造高速列车车体、转向架等关键部件，提升了列车的安全性与舒适性。
连续碳纤维增强热塑性预浸料的制备工艺突破，不仅解决了树脂浸润难、纤维损伤大等技术瓶颈，还推动了材料在航空航天、汽车制造、轨道交通等高端领域的广泛应用。未来，随着材料科学与制造技术的持续进步，该材料的性能将进一步提升，应用领域也将更加广泛。
