[發明專利]一種連續纖維縱橫浸漬制備熱塑性復合材料的成型方法

有效

• 申請號: 201910147288.8
• 申請日: 2019-02-27
• 公開（公告）號: CN109822778B
• 公開（公告）日: 2021-02-12
• 發明（設計）人: 陳同海;張剛;楊杰;王麗芝;王孝軍;張守玉
• 申請（專利權）人: 南京特塑復合材料有限公司;江蘇集萃先進高分子材料研究所有限公司
• 主分類號: B29B15/14
• 分類號: B29B15/14
• 代理公司: 成都點睛專利代理事務所(普通合伙) 51232
• 代理人: 劉文娟

本發明公開了一種連續纖維縱橫浸漬制備熱塑性復合材料的成型方法，牽引纖維束依次經過浸漬腔內的上膠段、分散浸漬段和定型段，在上膠段內使樹脂包覆在纖維束的表面，對纖維束的表層產生浸漬效果；在分散浸漬段內，由設置在纖維束一側的不動輥對纖維束實施縱向浸漬，同時使樹脂產生反向運動趨勢和對樹脂產生剪切作用；由設置在纖維束另一側的動輥使纖維束的橫向寬度增大和使樹脂產生橫向移動，在此過程中橫向移動的樹脂填充到纖維束中，對纖維束實施橫向浸漬；在定型段內減小纖維束的橫向寬度，使纖維束合攏定型；最后將定型的纖維束牽引出浸漬腔，制得預浸料。本發明能夠對纖維束實現縱橫?表里的全方位浸漬，達到大幅提高浸漬效果的目的。

技術領域

本發明涉及熱塑性復合材料技術領域，具體地說涉及一種連續纖維縱橫浸漬制備熱塑性復合材料的成型方法。

背景技術

纖維增強聚合物復合材料的剛度、強度和尺寸穩定性均優于未增強的聚合物基體材料。近年來，以玻璃纖維、碳纖維和芳綸纖維為增強材料的長纖維增強熱塑性復合材料已用于汽車、航空航天、電子電氣、機械等領域，其強度高、密度小、價格低、易于回收利用，被認為是可替代鋼材而使汽車輕量化的理想材料，加快了高性能塑料替代金屬材料的步伐。

與傳統的短纖維增強粒料相比，長纖維增強熱塑性復合材料在結構上有著顯著不同：長纖維粒料中，纖維在樹脂基體中沿軸向平行排列和分散，纖維長度等于粒料長度，且被樹脂充分浸漬，而在短纖維粒中，纖維無序地分散于基體當中，其長度遠小于粒料的長度且不均勻。短纖維與長纖維粒料結構的不同導致了兩者在性能上也存在明顯差異，與短纖維增強熱塑性復合材料相比，長纖維增強熱塑性復合材料具有以下優點：長纖維增強熱塑性復合材料的纖維長度較長，而且纖維分散較為均勻，可以顯著提高復合材料的力學性能，如拉伸、彎曲、沖擊性能等。

中國專利公告號為CN106113317B的現有技術在2018年3月6日公開了一種連續碳纖維熔融浸漬熱塑性聚合物預浸帶制備模具。該專利中，采用上模和下模向對面為相互配合的曲面及伸入到溶體池內的圓面，纖維束經過上述面時，將被浸漬。但該技術僅能實現纖維縱向方向的浸漬，而在纖維束的橫向方向未發生有效浸漬，導致其浸漬效果較差。

發明內容

本發明的目的在于解決現有技術中存在的上述問題，提供一種連續纖維縱橫浸漬制備熱塑性復合材料的成型方法，本發明能夠對纖維束實現縱橫-表里的全方位浸漬，達到大幅提高浸漬效果的目的。

為實現上述目的，本發明采用的技術方案如下：

一種連續纖維縱橫浸漬制備熱塑性復合材料的成型方法，其特征在于：牽引纖維束依次經過浸漬腔內的上膠段、分散浸漬段和定型段，在上膠段內使樹脂包覆在纖維束的表面，對纖維束的表層產生浸漬效果；在分散浸漬段內，由設置在纖維束一側的不動輥對纖維束實施縱向浸漬，同時使樹脂產生反向運動趨勢和對樹脂產生剪切作用；由設置在纖維束另一側的動輥使纖維束的橫向寬度增大和使樹脂產生橫向移動，在此過程中橫向移動的樹脂填充到纖維束中，對纖維束實施橫向浸漬；在定型段內減小纖維束的橫向寬度，使纖維束合攏定型；最后將定型的纖維束牽引出浸漬腔，制得預浸料。

所述動輥通過旋轉運動和沿著垂直于纖維束方向的往復直線運動使纖維束的橫向寬度增大和使樹脂產生橫向移動。

所述動輥與設置在浸漬腔外的伸縮旋轉控制機構連接，所述伸縮旋轉控制機構包括電機和伸縮件，電機與動輥連接用于控制動輥旋轉，伸縮件與電機連接用于帶動動輥往復直線運動。

所述纖維束經前驅動牽引輥牽引進入分散浸漬段，經后驅動牽引輥牽引進入定型段，且前驅動牽引輥與后驅動牽引輥之間的纖維束長度大于前驅動牽引輥與后驅動牽引輥之間距離。

所述前驅動牽引輥的牽引速度和后驅動牽引輥的牽引速度均為10-25m/min。

所述分散浸漬段內不動輥和動輥的數量均至少為兩根，且至少兩根不動輥分別設置在纖維束的兩側，至少兩根動輥分別設置在纖維束的兩側。