1. Novedades en las técnicas de impregnación

Los métodos convencionales, al manipular resinas termoplásticas de alta viscosidad, suelen quedarse cortos en cuanto al flujo de resina y la humectación de las fibras. Para solucionar este problema, los investigadores han introducido la técnica de fusión en caliente suspendida y la impregnación asistida por ultrasonidos. El método de fusión en caliente suspendida dispersa el polvo de resina en una suspensión acuosa, aprovechando la cavitación ultrasónica para expandir los hilos de fibra e incrustar gránulos de resina uniformemente entre las fibras. La posterior fusión y consolidación a alta temperatura permite la producción a gran escala de resinas de alto rendimiento como PEEK y PPS. Este proceso ecológico permite una producción continua, mejorando la uniformidad del preimpregnado y sus atributos mecánicos. La impregnación asistida por ultrasonidos utiliza oscilaciones de alta frecuencia para disminuir la tensión superficial de la resina, mejorando su infiltración y reduciendo la porosidad al tiempo que aumenta la resistencia de la unión interfacial.

2. Métodos mejorados de difusión de la fibra

Los métodos tradicionales de extendido pueden dañar las fibras y comprometer el rendimiento mecánico. Los investigadores han desarrollado una técnica combinada de esparcimiento mecánico y por flujo de aire. El extendido mecánico se consigue mediante el desplazamiento transversal a través de la compresión y la fricción, mientras que el extendido por flujo de aire utiliza aire comprimido para pulverizar y doblar las fibras, ensanchándolas sin contacto directo. Este doble enfoque aumenta la uniformidad de la extensión de la fibra y reduce los daños, sentando las bases para la producción de preimpregnados de alto rendimiento.

3. Sistemas de resina innovadores

La elección y modificación de los sistemas de resina son fundamentales para el rendimiento del preimpregnado. Para las resinas de alta viscosidad, como el PEEK y el PPS, los investigadores han desarrollado copolímeros de baja fusión y tecnologías de modificación con nanorrelleno. Los copolímeros de baja fusión reducen la viscosidad de la resina fundida y mejoran la fluidez incorporando segmentos flexibles, mientras que los nanorrellenos mejoran la resistencia mecánica y térmica reforzando la unión interfacial resina-fibra. Además, se han desarrollado agentes de encolado termoplásticos resistentes a altas temperaturas. Estos agentes mejoran la compatibilidad entre la resina y la fibra de carbono mediante el diseño molecular, aumentando significativamente la resistencia al cizallamiento interfacial.

4. Equipos de fabricación inteligente

Para realizar una producción continua y automatizada, se han desarrollado equipos inteligentes de preparación. Estos sistemas integrados combinan módulos de extensión de fibra, impregnación de resina y bobinado de preimpregnado. Al regular con precisión la temperatura, la presión y la velocidad, automatizan e inteligentizan el proceso de preparación del preimpregnado. Por ejemplo, las máquinas inteligentes de impregnación por fusión utilizan extrusoras de tornillo para fundir la resina, lograr la impregnación mediante el contacto dinámico molde-fibra y producir preimpregnados mediante enfriamiento, tracción y bobinado. Estos equipos mejoran la eficacia de la producción y garantizan una calidad constante del preimpregnado.