[發(fā)明專利]一種連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印復(fù)合材料熔融浸漬系統(tǒng)及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110020832.X
• 申請(qǐng)日: 2021-01-08
• 公開(kāi)（公告）號(hào): CN112847925B
• 公開(kāi)（公告）日: 2023-01-17
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 鄒東升;張永毅;翟建峰;朱軍;段滿玉;李暢東;牛宇濤
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 江西省納米技術(shù)研究院
• 主分類號(hào): B29B15/14
• 分類號(hào): B29B15/14
• 代理公司: 南京利豐知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理事務(wù)所(特殊普通合伙) 32256
• 代理人: 王鋒

本發(fā)明揭示了一種連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印復(fù)合材料熔融浸漬系統(tǒng)及方法。所述連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印復(fù)合材料熔融浸漬方法，包括：使連續(xù)的干連續(xù)纖維束從擠出浸漬裝置的擠出模頭中通過(guò)，并將樹(shù)脂從擠出浸漬裝置中擠出，使熔融的樹(shù)脂均勻包覆連續(xù)纖維束，獲得預(yù)浸漬連續(xù)纖維束；對(duì)預(yù)浸漬連續(xù)纖維束進(jìn)行壓延展絲處理，使熔融的樹(shù)脂均勻分散到纖維束內(nèi)部，獲得連續(xù)纖維浸漬帶；對(duì)連續(xù)纖維浸漬帶進(jìn)行熱熔集束處理。本發(fā)明提供的連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印復(fù)合材料熔融浸漬系統(tǒng)及方法，實(shí)現(xiàn)了連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印復(fù)合材料的制備，提高了生產(chǎn)效率，適合批量化生產(chǎn)，制得的連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印復(fù)合材料纖維在樹(shù)脂基體中分布均勻、界面粘結(jié)性好、直徑穩(wěn)定、空隙率低。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性高分子復(fù)合材料領(lǐng)域，具體涉及一種連續(xù)纖維增強(qiáng) 3D打印復(fù)合材料熔融浸漬系統(tǒng)及方法。

背景技術(shù)

連續(xù)纖維熱塑性復(fù)合材料是將連續(xù)纖維和熱塑性樹(shù)脂經(jīng)過(guò)熔融浸漬等工藝，使纖維充分浸潤(rùn)在樹(shù)脂基體中而制備的復(fù)合材料，具備質(zhì)輕、高強(qiáng)、耐腐蝕等一系列優(yōu)點(diǎn)，作為傳統(tǒng)材料的良好替代品，被廣泛應(yīng)用在航空航天、汽車、輪船、高鐵、運(yùn)動(dòng)器材等領(lǐng)域。傳統(tǒng)工藝是將纖維展絲之后送入樹(shù)脂熔融模頭中，并施加一定的壓力，將樹(shù)脂均勻分散到纖維內(nèi)部。但是一般而言，連續(xù)纖維直徑較小，樹(shù)脂粘度較大，二者之間的界面能壘較高，樹(shù)脂很難在纖維之間充分浸潤(rùn)。因此，設(shè)計(jì)出有效的浸漬系統(tǒng)和浸漬組件，成為本領(lǐng)域的難點(diǎn)。

針對(duì)上述現(xiàn)象，公開(kāi)號(hào)為CN108099051A的專利公開(kāi)了一種擠出浸漬設(shè)備和浸漬方法，通過(guò)獨(dú)特設(shè)計(jì)的波紋狀浸漬腔，能夠使連續(xù)纖維帶浸漬效果均勻，同時(shí)斷裂的纖維能夠被帶出浸漬區(qū)，提高生產(chǎn)的穩(wěn)定性和生產(chǎn)效率；但是該擠出浸漬設(shè)備結(jié)構(gòu)和操作相對(duì)較復(fù)雜，且浸漬過(guò)程中，連續(xù)纖維易斷裂，存在纖維堵塞風(fēng)險(xiǎn)。公開(kāi)號(hào)為 CN201910691735.6的發(fā)明專利公開(kāi)了一種設(shè)置預(yù)浸漬腔、縱浸漬腔和終浸漬腔的浸漬裝置，使碳纖維先在粘度高的模區(qū)浸漬，繼而在粘度低的模區(qū)浸漬，提高浸漬的透徹程度，保證浸漬的徹底性，但是可能存在不同粘度區(qū)域熔體相互污染的問(wèn)題。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的主要目的是提供一種連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印復(fù)合材料熔融浸漬系統(tǒng)及方法，以克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的不足。

為實(shí)現(xiàn)前述發(fā)明目的，本發(fā)明采用的技術(shù)方案包括：

本發(fā)明實(shí)施例提供了一種連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印復(fù)合材料熔融浸漬方法，包括：

使連續(xù)的干連續(xù)纖維束從擠出浸漬裝置的擠出模頭中通過(guò)，并將樹(shù)脂以所述擠出浸漬裝置擠出，使熔融的樹(shù)脂均勻包覆所述連續(xù)纖維束，獲得預(yù)浸漬連續(xù)纖維束；

對(duì)所述預(yù)浸漬連續(xù)纖維束進(jìn)行壓延展絲處理，使熔融的樹(shù)脂均勻分散到纖維束內(nèi)部，獲得連續(xù)纖維浸漬帶；

對(duì)所述連續(xù)纖維浸漬帶進(jìn)行熱熔集束處理。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印復(fù)合材料熔融浸漬系統(tǒng)，包括放料架、擠出浸漬裝置、壓延裝置、熱熔集束裝置、冷卻裝置和收卷裝置，連續(xù)干纖維束被從放料架上引出后依次通過(guò)擠出浸漬裝置、壓延裝置、熱熔集束裝置、冷卻裝置，再被收卷裝置收卷；

其中，所述擠出浸漬裝置能夠?qū)?shù)脂擠出，并使熔融的樹(shù)脂均勻包覆從所述擠出浸漬裝置的擠出模頭中通過(guò)的干連續(xù)纖維束，獲得預(yù)浸漬連續(xù)纖維束；

所述壓延裝置至少用于對(duì)所述預(yù)浸漬連續(xù)纖維束進(jìn)行壓延展絲處理，使熔融的樹(shù)脂均勻分散到纖維束內(nèi)部，獲得連續(xù)纖維浸漬帶；

所述熱熔集束裝置至少用于對(duì)所述連續(xù)纖維浸漬帶進(jìn)行熱熔集束處理，獲得復(fù)合線狀纖維束；

所述冷卻裝置至少用于對(duì)所述復(fù)合線狀纖維束進(jìn)行冷卻處理。

本發(fā)明實(shí)施例還提供了一種連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印復(fù)合材料熔融浸漬方法，包括：

提供上述的連續(xù)纖維增強(qiáng)3D打印復(fù)合材料熔融浸漬系統(tǒng)；