[發明專利]一種連續纖維織物增強熱塑性復合材料的制備方法以及設備

在審

• 申請號: 201711220439.5
• 申請日: 2017-11-29
• 公開（公告）號: CN108000904A
• 公開（公告）日: 2018-05-08
• 發明（設計）人: 陳弦;趙江;廖鑫;陳驍翰;李浩
• 申請（專利權）人: 四川大學
• 主分類號: B29C70/52
• 分類號: B29C70/52;B29C70/54
• 代理公司: 北京元本知識產權代理事務所 11308
• 代理人: 秦力軍

本發明公開了一種連續纖維增強熱塑性復合材料的制備方法以及設備，其設備主要包括：(1)放卷裝置，(2)預張力裝置，(3)織物預處理設備，(4)預熱裝置，(5)浸漬模具，(6)連接器，(7)螺桿機，(8)定型裝置，(9)冷卻牽引裝置，(10)收卷裝置，(11)連續纖維織物，(12)浸漬后的連續纖維織物。纖維織物或者經過分散處理后的纖維紗，通過牽引，經歷表面處理，干燥，浸漬模頭內與樹脂充分浸漬，在經過冷卻定型后收卷，得到需要的產品。本發明實現一次成型技術，減少了設備的投資，提高了生產效率，產品質量穩定。連接器(6)以及浸漬模具(5)靈活化設計，可以實現兩層甚至是多層纖維織物復合材料的一次成型。

技術領域

本發明設計連續纖維增強熱塑性復合材料制備領域，特別是涉及一種連續纖維織物增強熱塑性復合材料的制備方法以及設備。

背景技術

連續纖維增強熱塑性復合材料具有很多的性能優勢。相比對于非連續纖維增強復合材料，其機械強度擁有幾百倍的優勢；相比于熱固性纖維增強復合材料，其在于環保方面的優勢不言而喻。隨著科學技術的發展，先進的制造技術的發展，其運用領域逐漸由高端航空航天，軍工領域向民用方向發展，特別是在風電，汽車，輪船，建筑等領域有很大的發展前景。

目前，連續纖維增強熱塑性復合材料的成型方法主要有拉擠工藝，模壓工藝，傳遞模塑工藝等。拉擠工藝和傳遞模塑工藝主要用在不飽和聚酯，環氧樹脂以及熔體粘度很低的熱塑性樹脂的成型中，對于設備的要求很高，同時適用的范圍也比較小。模壓工藝可以適用于各種類型的連續纖維增強復合材料的成型，但是這個工藝一般都是非連續性，并且產品的質量不穩定。本發明中設計一個連續化的成型工藝滿足各種類型的纖維織物以及各種樹脂之間的直接復合，一次成型并且制品質量穩定，效率高。

在公開號為CN104629254A的中國發明專利中，提供了一種連續纖維增強聚醚醚酮復合材料預浸帶的制造方法，解決了纖維和樹脂之間的復合問題，實現連續化生產要求，但是對于幅寬大(>500mm)的纖維織物進行復合，無法保證纖維與樹脂浸漬完全，得不到理想的效果。

在公開號為CN107127984A的中國發明專利中，提供了一種連續纖維增強熱塑性樹脂基復合材料制造工藝，該工藝解決了纖維分散，連續化生產等問題。但是樹脂熔體從連續纖維束的一側接觸到纖維，經過“鋸齒狀”浸漬過程，從側向滲透進入纖維束的另一側，在浸漬過程中容易出現纖維的損傷甚至是斷裂在模具內從而堵塞模具；樹脂滲透纖維過程會影響纖維的取向，從而降低綜合性能以及分散均勻性；另外纖維束兩側的樹脂含量無法保證均勻分布。

發明內容

針對現有技術的缺陷或者改進需求，本發明提供了一種連續纖維織物增強熱塑性復合材料的制備方法以及設備。解決了熱塑性塑料或彈性體在與連續纖維織物在復合中存在的樹脂浸漬效果不好，生產周期長，產品質量不穩定等問題。

所述的產品結構：纖維布以層狀結構均勻分散在塑料中形成的復合塑料片材或板材。

所述的產品特點：利用纖維高強度增強塑料的力學性能；改善塑料片材或板材的尺寸穩定性。

所述浸漬的熱塑性塑料或彈性體主要包括聚烯烴、聚酰胺、熱塑性聚酯、聚氯乙烯、熱塑性聚氨酯。

所述連續纖維織物為玻璃纖維、碳纖維、天然纖維、合成纖維經過編織而成的方格布、單向布以及軸向織物。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種連續纖維織物增強熱塑性復合材料的制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

(1)將連續纖維織物固定在紗架上，通過預張力裝置保持纖維織物在成型中平穩與樹脂熔體浸漬以及牽引。

(2)連續纖維織物在進入浸漬模具之前需要進行表面預處理以及預熱處理。偶聯劑溶液噴淋增加樹脂熔體與纖維之間相互作用，提高浸漬效果；預熱處理除去溶解偶聯劑的溶劑以及纖維所吸收的水分，提高產品質量穩定性。