[發(fā)明專利]一種短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物纏繞成型制備管材的方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 201910078046.8
• 申請(qǐng)日: 2019-01-28
• 公開（公告）號(hào): CN109676908B
• 公開（公告）日: 2020-10-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 王偉宏;郝建秀;張鐳;劉一楠;孫亞楠
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 東北林業(yè)大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C53/78
• 分類號(hào): B29C53/78;B29C53/60;B29C53/80;B29L23/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

一種短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物纏繞成型制備管材的方法，涉及一種短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物制備管材的方法。目的是解決纏繞成形工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合管材的制備的問(wèn)題。方法：制備連續(xù)短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物預(yù)浸料，將連續(xù)型薄帶狀預(yù)浸料纏繞在芯模上，并套上具有內(nèi)徑夾具，得到預(yù)制體，對(duì)預(yù)制體加熱使熱塑性聚合物輕度熔化后并在此溫度下保溫，保溫結(jié)束后將內(nèi)徑調(diào)節(jié)夾具的內(nèi)徑縮小至管材設(shè)計(jì)尺寸，然后冷卻脫模。本發(fā)明將短纖維和熱塑性聚合物制備成薄帶狀預(yù)浸料，纏繞至芯模上加熱進(jìn)行層間粘合，通過(guò)調(diào)節(jié)內(nèi)徑調(diào)節(jié)夾具控制管材壁的厚度，實(shí)現(xiàn)短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合管的纏繞成形。本發(fā)明適用于纏繞制備熱塑性聚合物管材。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物制備管材的方法。

背景技術(shù)

纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合材料經(jīng)濟(jì)性好、機(jī)械性能高，應(yīng)用領(lǐng)域十分廣泛。其中熱塑性聚合物主要為常用的聚乙烯，聚丙烯，聚氯乙烯等，增強(qiáng)纖維分為天然纖維和人工纖維兩種。天然纖維包括木纖維、竹纖維、棉纖維、麻纖維及秸稈纖維等天然存在的纖維。天然纖維具有來(lái)源廣泛、綠色環(huán)保等突出優(yōu)點(diǎn)，且在裝飾裝修、園林設(shè)施等眾多領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用；人工纖維包括碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、尼龍纖維、聚酯纖維、玄武巖纖維、金屬纖維等，因其超高的力學(xué)強(qiáng)度、模量、抗疲勞等性能，人工纖維復(fù)合材料被作為結(jié)構(gòu)材料和功能件在航空航天、化學(xué)防腐、風(fēng)力發(fā)電等領(lǐng)域廣泛應(yīng)用。纏繞成型具體工藝是將連續(xù)纖維或布帶浸漬樹脂膠液后制備成預(yù)浸料，然后將預(yù)浸料按照一定規(guī)律纏繞到芯模上，經(jīng)固化和脫模，最終制備成復(fù)合材料制品。纏繞成型是制備管道類型材的主要方法之一。纏繞成型常用的纖維為連續(xù)型人工纖維，樹脂膠液為熱固性樹脂。為保證預(yù)浸料層間結(jié)合緊密和連續(xù)纖維的完全舒展，纏繞過(guò)程中需要對(duì)預(yù)浸料施加張力，而連續(xù)型人工纖維便是張力的主要受體。由于纏繞成型的高精度和可設(shè)計(jì)性強(qiáng)等優(yōu)點(diǎn)，纏繞成型在航空航天、軍工及民品方面得到廣泛應(yīng)用。如直升飛機(jī)傳動(dòng)軸，航天器的發(fā)動(dòng)機(jī)等。

目前，短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合材料由于韌性強(qiáng)且可多次加工等優(yōu)勢(shì)得到廣泛的應(yīng)用。因此，利用短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合材料制備管材日益受到人們的期待。但是，現(xiàn)有的纏繞工藝適用于人工纖維增強(qiáng)熱固性樹脂，在向人工纖維施加張力纏繞過(guò)程中便可進(jìn)行層間結(jié)合。然而，短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物需要加熱至輕度熔化才能進(jìn)行層間粘合，輕度熔化后的短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物拉伸性能急劇下降，無(wú)法承載纏繞時(shí)所需的張力。因此，現(xiàn)有纏繞成形工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合管材的制備。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明為了解決現(xiàn)有纏繞成形工藝無(wú)法實(shí)現(xiàn)短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合材料管材的制備的問(wèn)題，提出一種短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合管的制備方法。

本發(fā)明短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物復(fù)合管的制備方法按照以下步驟進(jìn)行：

步驟一、連續(xù)短纖維增強(qiáng)熱塑性聚合物預(yù)浸料的制備：

稱取短纖維、熱塑性聚合物粒子和加工助劑，混合均勻后經(jīng)熱壓或擠出得到連續(xù)型薄帶狀預(yù)浸料；

所述熱壓通過(guò)連續(xù)壓機(jī)實(shí)現(xiàn)，所述擠出通過(guò)擠出機(jī)實(shí)現(xiàn)；

所述短纖維和熱塑性聚合物粒子的質(zhì)量比為(0.1～9)：1；

所述熱塑性聚合物粒子和加工助劑的質(zhì)量比為1:(0.02～0.08)；

所述加工助劑為偶聯(lián)劑、潤(rùn)滑劑中的一種或兩種；所述偶聯(lián)劑為鈦酸脂類偶聯(lián)劑、異氰酸酯類偶聯(lián)劑、馬來(lái)酸酐接枝聚乙烯偶聯(lián)劑、馬來(lái)酸酐接枝聚丙烯偶聯(lián)劑、硅烷偶聯(lián)劑中的一種或幾種；所述潤(rùn)滑劑為PE蠟、石蠟、硬脂酸中的一種或幾種；

所述薄帶狀預(yù)浸料的厚度為0.5～2.5mm；所述短纖維長(zhǎng)度小于100mm；

所述熱塑性聚合物粒子為聚乙烯、聚丙烯、聚乳酸、聚氯乙烯、乙烯-醋酸乙烯共聚物或工程塑料；所述工程塑料為聚酰胺、聚碳酸酯、聚甲醛或改性聚苯醚和熱塑性聚酯；