[發明專利]連續功能化碳纖維增強熱塑性樹脂基預浸帶的制備設備

在審

• 申請號: 201410197798.3
• 申請日: 2014-05-12
• 公開（公告）號: CN103978695A
• 公開（公告）日: 2014-08-13
• 發明（設計）人: 王彪;胡郁霏;諸金
• 申請（專利權）人: 東華大學
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/56
• 代理公司: 上海天翔知識產權代理有限公司 31224
• 代理人: 呂伴

技術領域

本發明涉及預浸帶制備設備領域技術領域，特別是涉及一種連續功能化碳纖維增強熱塑性樹脂基預浸帶的制備設備。

背景技術

連續碳纖維增強熱塑性預浸帶是在功能化碳纖維表面噴灑熱塑性樹脂，這種連續碳纖維增強熱塑性預浸帶具有良好的力學性能(高拉伸強度、高彎曲強度、高沖擊強度、高韌性、高抗疲勞性)、抗老化、抗腐蝕、較強的可設計性及可加工性、成型周期短、對環境友好等優異特性。正是由于連續碳纖維增強熱塑性預浸帶具有上述優異的特性，被越來越多的應用到輕質交通軌道，航空航天等領域。同時，隨著RTM成型，熱壓罐成型等成型工藝的逐漸成熟，連續碳纖維增強熱塑性預浸帶作為復合材料的中間體也開始受到越來越多的關注。因此，近年來連續碳纖維增強熱塑性預浸帶在開發以及應用上得到了快速的發展，這也促使其相應制造技術不斷優化。

目前連續碳纖維增強熱塑性預浸帶的制備設備主要針對熔融浸漬法，溶液浸漬法這二種制備工藝，針對粉末浸漬法添加熱塑性樹脂的制備設備較少。CN101474868A專利是采用熔融浸漬法制備連續碳纖維增強熱塑性預浸帶的設備。該專利設計了一種交錯雙擠出模頭的制備設備，從纖維兩側添加熔融熱塑性樹脂，但是由于熱塑性樹脂熔融溫度較高，粘度較大較難保證碳纖維得到均勻及充分的浸潤，因此所制備得到的連續碳纖維增強熱塑性預浸帶孔隙率仍較大。CN102328443A專利是采用溶液浸漬法制備連續碳纖維增強熱塑性預浸帶的設備，該專利設計了含有二次浸漬槽的制備設備，雖然可以使纖維在含有熔融樹脂的箱體中浸漬，但仍未能解決由于熱塑樹脂粘度過大帶來的浸潤性問題，所得到的預浸料帶空隙也仍較大。同時，上述二種方法也主要針對熔體浸漬制備工藝不適用于粉體浸漬工藝。CN102950780A專利是針對粉末浸漬法添加熱塑性樹脂的制備設備，該專利主要設計了雙向火焰噴涂頭，該噴涂頭包含粉末和載氣通道二部分，但是火焰法較難控制溫度，并且較難有效的控制上粉量以及上粉的均勻性，同時噴涂頭既有粉末通道又有載氣通道很容易發生堵塞等問題。

發明內容

本發明所要解決的技術問題在于針對上述現有技術中存在的問題而設計的一種連續功能化碳纖維增強熱塑性樹脂基預浸帶的制備設備，這款設備是采用粉末法浸漬的制備設備，針對所述的功能化碳纖維選用可噴灑含熱塑性樹脂粉體懸濁液的噴灑裝置，并在噴灑裝置前設置開纖裝置，采用開纖裝置后得到的功能化碳纖維絲束寬度比開纖前增加了1-3倍，本發明可以較好的克服上述現有技術中存在的問題，能有效控制預浸料帶樹脂含量，制備較為均一的，孔隙率低的連續功能化碳纖維增強熱塑性預浸帶。

本發明所要求解決的技術問題可以通過以下技術方案來實現：

一種連續功能化碳纖維增強熱塑性樹脂基預浸帶的制備設備，包括紗架、導紗裝置、噴灑裝置、熱壓成型裝置和收卷輥，所述紗架、導紗裝置、噴灑裝置、熱壓成型裝置和收卷輥從前往后依次排列。

所述導紗裝置和噴灑裝置間設有開纖裝置。

所述開纖裝置選用空氣開纖裝置、超聲波開纖裝置、羅拉開纖裝置或靜電開纖裝置。

所述噴灑裝置為噴頭，所述噴頭的噴孔直徑為50μm—0.8mm，所述噴頭全部位于功能化纖維上方或全部位于功能化纖維下方或布置于功能化纖維的上下兩側，所述噴頭距離功能化纖維的距離為20cm-60cm,所述噴頭數量為3-12個，所述噴灑裝置還包括粉末收集裝置，所述粉末收集裝置位于功能化纖維下方，所述粉末收集裝置距離功能化碳纖維距離為70-90cm。

所述噴頭為360°旋轉噴頭。

所述熱壓成型裝置包括熱壓輥組和加熱裝置，所述熱壓輥組和加熱裝置置于箱體內，熱壓輥組位于箱體的后端靠近出絲口處，加熱裝置位于箱體的頂部和底部，設1-8個熱壓輥組，每個熱壓輥組包括功能化纖維上方和下方各一個熱壓輥，上下熱壓輥間距0.1mm-2mm。

所述加熱裝置為電阻絲加熱裝置、紅外加熱裝置、遠紅外加熱裝置或微波加熱裝置。

由于采用了如上技術方案，本發明具有如下特點：

可制備較為均一的，孔隙率低于0.1％的連續功能化碳纖維增強熱塑性預浸帶。本發明結構簡單，生產連續性好。可以有效的提高連續功能化碳纖維增強熱塑性預浸帶的制備效益。

附圖說明

圖1為本發明結構示意圖。

其中，1.紗架，2.導紗裝置，3.開纖裝置，4.噴灑裝置，5.噴頭，6.粉末收集裝置，7.熱壓成型裝置，8.熱壓輥組，9.加熱裝置，10.收卷輥。

具體實施方式