[发明专利]一种连续纤维增强热塑性复合材料拉挤型材的生产工艺

说明书

技术领域

本发明属于符合材料技术领域，具体涉及一种连续纤维增强热塑性复合材料拉挤型材的生产工艺。

背景技术

拉挤成型工艺主要用来生产复合材料产品，是复合材料业中应用最广泛的一项工艺。近些年来随着环境问题的日渐突出，采用拉挤工艺制造连续纤维增强热塑性塑料复合材料越来越多地受到人们的关注。

尽管热塑性塑料拉挤成型具有较强的柔韧性和抗冲击性能、良好的抗破坏能力、损伤容限高、可补塑、可焊接、生物相容性好、可回收、成型时无需固化反应、成型速度快及可以重复利用等特点，但迄今仍未获得普遍的商业应用。原因在于这种工艺受到以下缺点的制约：如熔体黏度高、成型温度高、基体在室温下呈固态，需要精确控制冷却和熔体冷却时收缩率大，产品质量波动大等。

为了使热塑性材料的拉挤成型应用获得更广泛的应用，重要的任务是开发最合适的加工工艺、降低成本和提高质量。由于拉挤工艺本身是一种能够经济的连续生产复合材料的典型制造工艺，并且可以实现自动化连续生产及制品的用途广泛，所以该工艺在工业发达国家已受到普遍重视，发展速度很快。如近年来，国外的热塑性复合材料发展迅速，产生出熔体浸渍，熔体浸渍，粉末浸渍，混杂无捻粗纱法，反应注射拉挤法，预聚体拉挤法等给热塑性复合材料拉挤成型的工业应用带来突破性的推进。但是热塑性树脂拉挤需要增加一些特定的设备：如浸渍站（粉末或熔体槽）、特制的高硬度模具钢，精密的机加工等，这些对于我们中小企业很难承担设备的负担，对于大型企业，相关设备的维护也很困难。

热塑性树脂基的拉挤成型在国外已经进入实用阶段，而在我国尚处于初步的探索应用阶段，要加快这一成型技术的开发应用，关键点就是要充分掌握增强纤维的浸渍与工艺参数的正确选择，并能力提高生产设备的稳随着复合材料的发展，复合材料凭借其强度大，刚度高，密度轻的特性得到广泛的应用，当前复合材料发展的趋势之一是用热塑性复合材料代替传统的热固性环氧复合材料。原因之一是热塑性复合材料可以通过简单加热、熔化及冷却成型，可以像金属一样进行焊接，为此热塑性复合材料的发展对今后的市场产生很大的影响。据美国MarketsandMarkets公司发布的《热塑性复合材料市场》报告显示，到2020年，热塑性复合材料制品市场将扩大到99亿美元，从2015年到2020年，其复合材料年均增长率将达到6.5%。

发明内容

本发明的目的在于提供一种连续纤维增强热塑性复合材料拉挤型材的生产工艺。

本发明的目的是这样实现的，（1）通过纱架将连续纤维铺导出，经过穿丝排，使连续纤维保持在同一平面内；接着在浮动张力辊，差动式分散辊的作用下，将连续纤维展开到特定的面密度，然后与挤出熔融的热塑性树脂进行涂覆，在经过W型模具型腔后，经过连续金属辊辊压冷却后，进行卷曲收卷，得到连续纤维增强预浸带，制作完成后对其带状材料进行分切，使其预浸带切割为宽度相同的预浸带线；

（2）将步骤（1）所制备的预浸带线放置于放卷轴上，开启牵引，牵引预浸带线使其进入预热区，使其软化，然后进入模具内，通过预浸带线在模具内热模，过渡模以及冷模后，牵引、导出，经后期切割加工后，即可得到成品。

本发明具有以下有益效果：

本发明的拉挤型材生产工艺可适用性强，能够生产出棒材，筋材，异型材等，能够根据实际的需求合理的选择树脂和纤维，以达到最佳的经济效果。所生产的具有重量轻、比强度、比模量高，耐腐蚀、耐水性、耐磨擦性好；对多种酸、碱呈惰性，抗冲击，致断应变值高；设计灵活性好，可选择适当的纤维种类、纤维含量和纤维取向来满足具体用途的要求。

与现有技术相比，本发明具有以下优点和有益效果：

1本发明方法通过预浸料预热直接在模具中成型的方法，解决了热塑性复合材料拉挤成型中的需要通过如浸渍站（粉末或熔体槽）的浸渍需要复杂的工艺，以及树脂基体粘度大，难以保证预浸料的浸渍，而产生大量的干纱。

2本发明方法中的原料及设备，包括对预浸料及成型方法的选择，可以做到设备简单，价格低廉，工艺要求不高，可达到低能耗高效率。

3本发明方法中由于使用预浸料成型，在产品中，可以通过混杂纤维方式，进行设计和制造产品，从而可以使材料的性能最佳化。

具体实施方式

下面结合实施例对本发明作进一步的说明，但不以任何方式对本发明加以限制，基于本发明教导所作的任何变换或替换，均属于本发明的保护范围。

本发明所述的连续纤维增强热塑性复合材料拉挤型材的生产工艺，包括以下步骤：