[發明專利]用于生產混雜纖維增強聚合物桿的拉擠模具及制備工藝

在審

• 申請號: 202011362784.4
• 申請日: 2020-11-28
• 公開（公告）號: CN112454935A
• 公開（公告）日: 2021-03-09
• 發明（設計）人: 高丹盈;張雨;龐育陽;房棟;谷志強
• 申請（專利權）人: 鄭州大學
• 主分類號: B29C70/16
• 分類號: B29C70/16;B29C70/52;B29C70/54;B29C69/00
• 代理公司: 鄭州大通專利商標代理有限公司 41111
• 代理人: 石丹丹

本發明屬于復合材料加工技術領域，特別涉及一種用于生產混雜纖維增強聚合物桿的拉擠模具及制備工藝，該拉擠模具包括順序連接的紗團放置架、浸膠裝置、預成型裝置、預熱裝置、二次成型裝置、纏繞裝置、高溫固化成型裝置、冷卻裝置、牽引裝置以及切割裝置；預成型裝置用于將浸漬樹脂的成陣列分布的纖維束擠壓形成陣列的混雜纖維次桿；預熱裝置用于對預成型裝置輸出的混雜纖維次桿進行加熱處理，入口與所述預成型裝置通過刮膠裝置連接，出口與所述二次成型裝置通過刮膠裝置連接；二次成型裝置用于將預熱后的多根混雜纖維次桿擠壓形成一根主桿。本發明能夠解決生產HFRP桿時低應變纖維不能按照預設方式均勻分散在HFRP桿橫截面上的問題。

技術領域

本發明屬于復合材料加工技術領域，特別涉及一種用于生產混雜纖維增強聚合物桿的拉擠模具及制備工藝。

背景技術

鋼筋、錨桿和鋼絞線等在工程領域的應用非常廣泛，比如鋼筋作為增強材料與混凝土結合使用，極大的提高了鋼筋混凝土的整體性能，但鋼筋的銹蝕很大程度上影響鋼筋混凝土受力構件的力學性能或結構的耐久性，往往是還在服役期限內的結構或構件提前退出正常使用極限狀態，像鋼筋銹蝕這種情況，錨桿和鋼絞線在工程實踐中也是屢見不鮮。

纖維增強聚合物(FRP)材料作為一種新型復合材料具有輕質高強、耐腐蝕、耐疲勞且可塑性強等優點，因此，用FRP筋、FRP錨桿和FRP絞線等來取代鋼筋、錨桿和鋼絞線是一種非常有效的方法。

而在工程實踐應用中對FRP桿(包括FRP筋、FRP錨桿和FRP絞線)的力學性能要求非常嚴格，例如FRP桿的延性，即FRP桿在破壞前要有明顯的塑性變形和破壞預兆。但是，單纖維增強聚合物材料拉伸時的破壞類型以脆性破壞為主，即破壞前沒有發生塑性變形和給出明顯預警。而混雜纖維增強聚合物(Hybrid Fiber Reinforced Polymer，簡稱HFRP)可以解決這一問題，HFRP是指用兩種或者兩種以上的長纖維作為增強相加入以樹脂為基體的材料中，通過各種成型方法高溫固化而形成的一種新型材料，常用的纖維包括碳纖維、玻璃纖維、芳綸纖維、長合成纖維和鋼絞線等，常用的樹脂包括環氧樹脂、乙烯樹脂和不飽和聚酯樹脂等，常用的纖維混雜方式包括層內混雜和層間混雜，以HFRP層壓板為例，層內混雜是指在同一薄層中含有多種纖維，層間混雜是指單層中只含有一種纖維而相鄰層中纖維的種類不同。

以現有的纖維生產技術來說，在同一纖維絲束中同時包括多種纖維是無法實現的，因此市場上存在的纖維多以單種纖維絲束的形式存在，而不同型號纖維的單個絲束中纖維單絲的數量也不等，以碳纖維為例單個絲束中碳纖維單絲的數量有1K、3K、6K、12K、24K和48K等。所以纖維的存在形式決定了生產混雜HFRP桿時纖維在其截面上的分布方式。以生產混雜HFRP桿為例，低應變纖維束(以碳纖維為主)常常以分散的方式均勻的分布在HFRP桿的橫截面上或居中分布。

HFRP桿的制備工藝以拉擠技術為主，而起擠壓作用的現有模具并不能把低應變纖維束按著預設的方式均勻的分散在HFRP桿的橫截面上，常常會出現聚集現象。而低應變纖維束在橫截面上的分散程度決定了HFRP桿力學性能的優越程度。

發明內容

針對現有技術中存在的問題，本發明提出了一種用于生產混雜纖維增強聚合物桿的拉擠模具及制備工藝，能夠解決生產HFRP桿時低應變纖維不能按照預設方式均勻分散在HFRP桿橫截面上的問題。

為了實現上述目的，本發明采用以下的技術方案：

本發明提供了一種用于生產混雜纖維增強聚合物桿的拉擠模具，包括順序連接的紗團放置架、浸膠裝置、預成型裝置、預熱裝置、二次成型裝置、纏繞裝置、高溫固化成型裝置、冷卻裝置、牽引裝置以及切割裝置；

預成型裝置，用于將浸漬樹脂的成陣列分布的纖維束擠壓形成陣列的混雜纖維次桿，包括預成型模具，在所述預成型模具的入口端面上陣列有多個擠紗孔，出口端面上設置有與擠紗孔數量相等的混雜纖維次桿出口；