[發明專利]一種連續纖維增強熱塑性復合預浸帶管材的制備方法

有效

• 申請號: 201110275363.2
• 申請日: 2011-09-16
• 公開（公告）號: CN102990923A
• 公開（公告）日: 2013-03-27
• 發明（設計）人: 鄧麗莉;解廷秀
• 申請（專利權）人: 上海杰事杰新材料（集團）股份有限公司
• 主分類號: B29C63/08
• 分類號: B29C63/08;B29L23/00
• 代理公司: 上海智信專利代理有限公司 31002
• 代理人: 吳林松

技術領域

本發明屬于高分子材料技術領域，涉及一種管材的制備方法。

背景技術

纏繞成型工藝設備簡單，效率高，成本低，是復合材料成型工藝最有前景的制造方法之一。纏繞成型目前主要集中在纖維增強熱固性復合材料的成型，主要是玻璃鋼纏繞管材。玻璃鋼制品的彈性模量低，可通過一些加強筋來增加其剛性，但是這樣就相應的增加了成本，且玻璃鋼管材制品長期耐熱性很差。中國專利CN201020596716.X采用玻璃鋼增強鋼塑管，最后在玻璃纖維增強層上再緊密粘合熱塑性塑料形成外保護層，故這種復合管有防腐的功效，且可大幅度提高耐壓能力。但是這種復合管材設備復雜，工藝過程較繁瑣，工業化生產效率低。

連續纖維增強熱塑性復合材料密度小，強度高，具有優異的機械性能，如高的拉伸強度、彎曲強度、高模量和高抗沖擊性能等。此外它還具有良好的加工性能及其很好的耐化學穩定性能和耐熱性能，在一些復雜的環境中仍然可以長期穩定使用。相比于熱固性復合材料，熱塑性復合材料具備加工設備簡單，生產效率高，廢料可回收利用，成型周期短等優點，這些都是目前市場和環境所需求的。熱塑性復合材料纏繞制品在耐熱、耐壓和抗沖擊性能、抗損傷性能等方面都明顯優于熱固性復合材料。在工藝過程方面，熱塑性纏繞比熱固性纏繞少了一個固化過程，僅在纏繞點處增加一個加熱裝置，即可實現原位固化成型，成型周期明顯縮短。纏繞得到的熱塑性復合管材具有耐腐蝕、耐壓、耐溫、耐磨、無毒、使用壽命長、綜合費用低等特點。在城市和建筑的給水、石油、天然氣、化工等領域有廣泛的應用。

熱塑性樹脂基體熔體的粘度大，與纖維浸潤過程中需要較高的溫度和壓力，直接采用在線浸漬纏繞工藝相對較困難，故本實驗采用兩步法，即先采用由中國專利CN200910048973.1所述的方法制成復合預浸帶，再將制好的預浸帶纏繞成型。由該專利所述的方法制得的復合帶纖維和樹脂之間浸潤良好，纖維含量可達到50％以上。

發明內容

本文的目的在于針對現有技術的缺陷而提供一種管材的制備方法。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

本發明以連續纖維增強熱塑性樹脂淋膜得到的預浸帶為原料，采用纏繞成型制成高強高模的熱塑性復合管材。

一種管材的制備方法，其包含如下步驟：

(1)將復合預浸帶放入置卷裝置中，然后使復合預浸帶依次通過張力輥組中的各個張力輥；

(2)將步驟(1)處理過的復合預浸帶進行預加熱；

(3)然后將步驟(2)預加熱處理后的復合預浸帶在纏繞點加熱；

(4)再將步驟(3)經加熱的復合預浸帶進行纏繞；

(5)最后，原位固結成型，得到管材。

所述的復合預浸帶包含質量分數為40～60％的熱塑性樹脂和質量分數為40～60％連續纖維。

所述的熱塑性樹脂選自聚丙烯、聚乙烯、尼龍或聚對苯二甲酸乙二醇酯(PET)中的一種或一種以上。

所述的連續纖維選自玻璃纖維、芳綸纖維或碳纖維中一種或一種以上。

所述的步驟(1)中的復合預浸帶是采用由中國專利CN200910048973.1所述方法即熔融法制得，復合預浸帶寬為0.1～6cm，優選0.5～3cm。

所述的步驟(1)中的張力輥組由2～4個金屬滾筒組成。所述的金屬滾筒為鋼制滾筒。

所述的步驟(1)中人工手動將復合預浸帶鋪平使其依次通過張力輥組。

所述的步驟(2)中的預加熱方式為紅外加熱，預加熱溫度為30～90℃，所述的預加熱操作在預加熱裝置中進行。預熱的主要目的是去除纖維復合帶的水分，消除復合預浸帶的預結晶。同時使復合預浸帶具有一定的溫度可以加快纏繞速度，可以防止加熱點處由于加熱時間過長而使樹脂基體有所降解，使其在纏繞點加熱更充分，浸漬效果更好。

所述的步驟(3)中纏繞點為加熱裝置處的加熱點，加熱方式為熱空氣加熱或紅外加熱，加熱溫度為140～280℃，溫度通過紅外測溫儀測得。

所述的步驟(4)中的預浸帶纏繞過程是纏繞在芯模上，最后形成密實的纏繞結構，纏繞速度為1～30m/min，優選1～10m/min，纏繞角在30°～75°之間，優選纏繞角范圍40°～60°，纏繞張力為5～100N，纏繞張力的大小是由纏繞速度所決定的，纏繞速度越大，張力越大，纏繞速度減小，張力減小。

所述的芯模為球形、管形或環形。