[发明专利]一种短切再生碳纤维高度取向装置及其使用方法

说明书

本发明公开了一种短切再生碳纤维高度取向装置及其使用方法，包括送料单元、取向单元以及加热单元；送料单元主要包括储料筒与电机，储料筒用于存放再生碳纤维悬浮液，通过电机将储料筒中再生碳纤维悬浮液输送至取向单元；取向单元中的导管连接送料单元的储料筒，悬浮液经取向喷头完成对再生碳纤维的取向；加热单元用于蒸发再生碳纤维悬浮液中的水分；通过顶置搅拌器与超声波制备再生碳纤维悬浮液并放入储料筒中，铝块加热至设定温度，再生碳纤维悬浮液取向喷头沉积至铝块表面，待水分蒸发完全后获得再生碳纤维取向毡。本发明的装置及使用方法具有环保、结构简单、操作方便等特点，可获得高度取向的再生碳纤维毡。

技术领域

本发明涉及碳纤维增强树脂基复合材料废弃物的回收与再利用领域，具体涉及一种短切再生碳纤维高度取向装置及其使用方法。

背景技术

碳纤维增强树脂基复合材料因其高强度、弹性模量高、重量轻、耐腐蚀、抗疲劳等优异性能被广泛的应用于航空航天、交通运输业、海洋、体育器材与医疗器材以及新能源等领域。随着应用领域的扩大，碳纤维增强树脂基复合材料废弃物也越来越多，这些废弃物经处理后得到的再生碳纤维同样具有优异的性能，用于制备再生碳纤维增强复合材料。

再生碳纤维大多是蓬松、分散以及杂乱无章的状态，具有高度的各向异性，制备再生碳纤维增强复合材料传统方法主要采用将短纤维直接加入树脂等基体材料当中，利用注塑等工艺手段获得再生碳纤维增强复合材料。但这些方法获得的复合材料其再生碳纤维含量相对较低，再生碳纤维分散及取向均匀性相对较差，严重影响了再生碳纤维增强复合材料的综合性能。为了弥补传统方法的不足，通过单独使再生碳纤维取向制备再生碳纤维取向毡，再与树脂等基体复合获得再生碳纤维增强复合材料越来越受到人们的广泛关注。

目前，制备再生碳纤维取向毡的方法主要包括磁场取向法、电场取向法、气动取向法以及湿法取向法。磁场取向法要求再生碳纤维具有良好的磁性能，通过此方法得到的再生碳纤维毡取向程度低、装置复杂。同样地，电场取向法要求碳纤维具有良好的电性能，与磁场取向法类似，通过此方法得到的再生碳纤维取向程度低及成本高。通过气动取向法得到的再生碳纤维取向度更低。湿法取向法得到了再生碳纤维取向毡，取向程度相对较高。公开号为CN107447370B的中国专利申请公开了一种利用渐缩螺旋流道实现短切纤维连续取向的装置，该装置结构复杂。

发明内容

本发明针对现有技术中的不足，提供一种短切再生碳纤维高度取向装置及其使用方法，旨在通过简便装置获得取向度高、质量好的再生碳纤维毡。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

一种短切再生碳纤维高度取向装置，包括送料单元、取向单元以及加热单元；所述送料单元的导管插入所述取向单元的取向喷头内孔，所述加热单元的铝块通过螺栓与所述取向单元的移动平台固定连接。

进一步地，所述取向单元包括固定座、第二丝杆、第二丝杆螺母、Z轴运动滑轨、联轴器、第二电机、移动平台、控制面板、Y轴运动滑轨、蝶形老虎夹、X轴运动滑轨、取向喷头、支架，所述第二丝杆通过所述固定座安装于所述支架上，所述第二丝杆螺母安装在所述第二丝杆上，所述第二电机通过所述联轴器连接所述第二丝杆，所述控制面板连接所述第二电机，所述X轴运动滑轨与所述第二丝杆螺母固连，所述X轴滑轨设置有所述蝶形老虎夹，所述蝶形老虎夹夹持所述取向喷头可沿着所述X轴运动滑轨左右滑动，所述支架设置有Z轴运动滑轨和Y轴运动滑轨，所述X轴运动滑轨可沿着Z轴运动滑轨上下滑动，所述Y轴运动滑轨设置有所述移动平台所述移动平台可沿着所述Y轴运动滑轨前后滑动。

进一步地，所述第二丝杆直径为6mm-12mm，所述导管内径为4mm-8mm，所述取向喷头的高度为20mm-60mm、渐缩的角度为8°-25°、出料口的狭缝宽度为1mm-2mm、出料口的长度为8mm-20mm。