[發(fā)明專利]一種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料熔融浸漬裝置

在審

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201410165115.6
• 申請(qǐng)日: 2014-04-22
• 公開（公告）號(hào): CN105014994A
• 公開（公告）日: 2015-11-04
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 苑會(huì)林;孫立坤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C70/52
• 分類號(hào): B29C70/52;B29C70/56
• 代理公司: 暫無(wú)信息
• 代理人: 暫無(wú)信息

一、技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料，特別是涉及一種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料熔融浸漬制備方法。

二、背景技術(shù)

連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料是采用一種特殊的浸漬裝置，使連續(xù)纖維與熔融狀態(tài)的熱塑性樹脂在其中充分接觸、充分浸漬而制得的一種纖維單向排布且其長(zhǎng)度與樹脂顆粒長(zhǎng)度相等的增強(qiáng)型復(fù)合材料。熱塑性樹脂均勻分布在纖維之間，起到固定纖維、傳遞載荷的作用。它與短纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂相比，具有強(qiáng)度高，抗沖擊性能好，尺寸穩(wěn)定、耐熱性能突出的特點(diǎn)，因而在汽車、航天、電子電器、機(jī)械設(shè)備、兵器工業(yè)、建筑器材、家具及運(yùn)動(dòng)器具等領(lǐng)域得到了廣泛的應(yīng)用。

已經(jīng)公開的一些制備連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的浸漬裝置，例如：在公開號(hào)為CN1037679和CN101152767A的中國(guó)發(fā)明專利中，所提到的熔融浸漬裝置的浸漬單元普遍較少，通常只有單一的“波峰”、“波谷”式彎曲流道或簡(jiǎn)單的張力輥組成，由于浸漬裝置的結(jié)構(gòu)缺陷，連續(xù)纖維束分散差，損傷大，很難得到理想的浸漬效果。

三、發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的是提供一種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料熔融浸漬裝置。

本發(fā)明提供的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料熔融浸漬裝置，包括齒狀結(jié)構(gòu)(4)、非接觸浸漬輥(5)、接觸張力輥(6)和非接觸輥(7)。

其中所述齒狀結(jié)構(gòu)(4)中，兩齒峰水平間距為20-50mm，齒峰到齒谷的垂直間距為8-20mm；所述非接觸浸漬輥(5)，直徑為4-10mm，上下非接觸浸漬輥中間空隙寬度為0.5-2mm；所述接觸張力輥(6)，直徑為4-10mm，相鄰兩個(gè)輥水平方向之間的距離為10-25mm；所述非接觸輥(7)，直徑為4-10mm，上下非接觸輥中間空隙寬度為0.5-2mm，非接觸浸漬輥(5)與非接觸輥(7)的水平間距為45-90mm。

本發(fā)明提供的利用上述連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料熔融浸漬裝置制備連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的方法，包括如下步驟：

1)將連續(xù)纖維束由纖維入口(3)進(jìn)入，繞過(guò)所述齒狀結(jié)構(gòu)(4)，使連續(xù)纖維束獲得預(yù)分散；

2)將步驟1)分散過(guò)的連續(xù)纖維束穿過(guò)一組所述非接觸浸漬輥(5)，再經(jīng)過(guò)交替繞過(guò)所述接觸張力輥(6)，最后穿過(guò)所述非接觸輥(7)，同時(shí)，將熱塑性聚合物熔體由擠出機(jī)連接裝置接口(2)擠入所述熔融浸漬模具(1)，使得連續(xù)纖維束和熱塑性聚合物熔體進(jìn)行熔融浸漬，最后經(jīng)牽引冷卻獲得連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料。

上述方法的步驟1)中，所述連續(xù)纖維束選自玻璃纖維和碳纖維的至少一種；所述步驟2)中，所述熱塑性聚合物選自聚丙烯、尼龍6、尼龍66、聚甲醛中的至少一種。

本發(fā)明采用齒狀結(jié)構(gòu)與非接觸浸漬輥、接觸張力輥結(jié)合的熔融浸漬模具結(jié)構(gòu)，使得纖維束經(jīng)過(guò)多次分散和浸漬，齒狀結(jié)構(gòu)提供了纖維束的初次分散，接觸張力輥提供了二次分散，非接觸浸漬輥的使用，使得纖維束浸漬過(guò)程雙面受壓，狹窄的間隙流道，使熔體在強(qiáng)剪切作用下，粘度降低，與纖維形成很好的滲透結(jié)合，大大提高了纖維的浸漬度。

與現(xiàn)有技術(shù)相比較，本發(fā)明具有以下優(yōu)點(diǎn)：

(1)本發(fā)明提供熔融浸漬裝置浸漬單元多，提供了更好的浸漬與分散效果；

(2)傳統(tǒng)的熔融浸漬模具一般是單一“波峰”、“波谷”式彎曲流道或張力輥組成。纖維束在通過(guò)這些彎曲流道或張力輥時(shí)，由于單側(cè)受壓，纖維束只能獲得單側(cè)浸漬，浸漬效果差。而本發(fā)明的熔融浸漬模具內(nèi)除齒狀結(jié)構(gòu)和接觸張力輥外還含有非接觸浸漬輥，纖維束在通過(guò)齒狀結(jié)構(gòu)和接觸張力輥時(shí)是單側(cè)浸漬，在通過(guò)非接觸浸漬輥和非接觸輥時(shí)是雙面受壓，兩側(cè)同時(shí)獲得浸漬，而且熱塑性聚合物樹脂在流經(jīng)非接觸浸漬輥的狹窄流道時(shí)，受到強(qiáng)剪切作用，熔體粘度降低，纖維浸漬度獲得提高。

四、附圖說(shuō)明

圖1為本發(fā)明連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料熔融浸漬裝置主視剖面圖；

圖2為本發(fā)明所用接觸張力輥垂直橫截面示意圖。

其中，1為熔融浸漬模具；2為擠出機(jī)連接裝置接口；3為纖維入口；4為齒狀結(jié)構(gòu)；5為非接觸浸漬輥；6為接觸張力輥；7為非接觸輥。

五、具體的實(shí)施方式

所述方法如無(wú)特別說(shuō)明均為常規(guī)方法。所述材料如無(wú)特別說(shuō)明均能從公開途徑獲得。

如圖1、圖2所示，一種制備連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的熔融浸漬裝置，包括熔融浸漬模具(1)；擠出機(jī)連接裝置接口(2)；纖維入口(3)，底部與擠出機(jī)連接裝置接口(2)連通；齒狀結(jié)構(gòu)(4)；非接觸浸漬輥(5)，2根對(duì)稱輥組成；接觸張力輥(6)，3根水平排列輥組成；非接觸輥(7)，2根對(duì)稱輥組成；將一束連續(xù)纖維通過(guò)纖維入口(2)引入到熔融浸漬模具(1)中；此束連續(xù)纖維繞過(guò)齒狀結(jié)構(gòu)(4)；通過(guò)非接觸浸漬輥(5)的空隙；交替繞過(guò)3根接觸張力輥(6)后牽出；聚合物熔體由擠出機(jī)連接裝置接口(2)進(jìn)入熔融浸漬模具(1)；通過(guò)齒狀結(jié)構(gòu)(4)的彎曲流道與纖維發(fā)生單側(cè)浸漬；接著，聚合物熔體流經(jīng)非接觸浸漬輥(5)，由于熔體受到輥的阻擋，產(chǎn)生回流和旋流，再加之極小輥隙產(chǎn)生的強(qiáng)烈剪切作用，使得熔體黏度下降，并且從兩側(cè)壓入纖維內(nèi)部，使纖維束獲得二次浸漬；然后，熔體流經(jīng)接觸張力輥(6)又產(chǎn)生了纖維的單側(cè)浸漬，增加了浸漬度；之后，熔體流經(jīng)非接觸輥(7)完成纖維的最終浸漬；最后經(jīng)冷卻、牽引、切成一定長(zhǎng)度的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料的粒料。