[发明专利]一种连续纤维织物增强热塑性复合材料的制备方法以及设备

说明书

本发明公开了一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法以及设备，其设备主要包括：(1)放卷装置，(2)预张力装置，(3)织物预处理设备，(4)预热装置，(5)浸渍模具，(6)连接器，(7)螺杆机，(8)定型装置，(9)冷却牵引装置，(10)收卷装置，(11)连续纤维织物，(12)浸渍后的连续纤维织物。纤维织物或者经过分散处理后的纤维纱，通过牵引，经历表面处理，干燥，浸渍模头内与树脂充分浸渍，在经过冷却定型后收卷，得到需要的产品。本发明实现一次成型技术，减少了设备的投资，提高了生产效率，产品质量稳定。连接器(6)以及浸渍模具(5)灵活化设计，可以实现两层甚至是多层纤维织物复合材料的一次成型。

技术领域

本发明设计连续纤维增强热塑性复合材料制备领域，特别是涉及一种连续纤维织物增强热塑性复合材料的制备方法以及设备。

背景技术

连续纤维增强热塑性复合材料具有很多的性能优势。相比对于非连续纤维增强复合材料，其机械强度拥有几百倍的优势；相比于热固性纤维增强复合材料，其在于环保方面的优势不言而喻。随着科学技术的发展，先进的制造技术的发展，其运用领域逐渐由高端航空航天，军工领域向民用方向发展，特别是在风电，汽车，轮船，建筑等领域有很大的发展前景。

目前，连续纤维增强热塑性复合材料的成型方法主要有拉挤工艺，模压工艺，传递模塑工艺等。拉挤工艺和传递模塑工艺主要用在不饱和聚酯，环氧树脂以及熔体粘度很低的热塑性树脂的成型中，对于设备的要求很高，同时适用的范围也比较小。模压工艺可以适用于各种类型的连续纤维增强复合材料的成型，但是这个工艺一般都是非连续性，并且产品的质量不稳定。本发明中设计一个连续化的成型工艺满足各种类型的纤维织物以及各种树脂之间的直接复合，一次成型并且制品质量稳定，效率高。

在公开号为CN104629254A的中国发明专利中，提供了一种连续纤维增强聚醚醚酮复合材料预浸带的制造方法，解决了纤维和树脂之间的复合问题，实现连续化生产要求，但是对于幅宽大(>500mm)的纤维织物进行复合，无法保证纤维与树脂浸渍完全，得不到理想的效果。

在公开号为CN107127984A的中国发明专利中，提供了一种连续纤维增强热塑性树脂基复合材料制造工艺，该工艺解决了纤维分散，连续化生产等问题。但是树脂熔体从连续纤维束的一侧接触到纤维，经过“锯齿状”浸渍过程，从侧向渗透进入纤维束的另一侧，在浸渍过程中容易出现纤维的损伤甚至是断裂在模具内从而堵塞模具；树脂渗透纤维过程会影响纤维的取向，从而降低综合性能以及分散均匀性；另外纤维束两侧的树脂含量无法保证均匀分布。

发明内容

针对现有技术的缺陷或者改进需求，本发明提供了一种连续纤维织物增强热塑性复合材料的制备方法以及设备。解决了热塑性塑料或弹性体在与连续纤维织物在复合中存在的树脂浸渍效果不好，生产周期长，产品质量不稳定等问题。

所述的产品结构：纤维布以层状结构均匀分散在塑料中形成的复合塑料片材或板材。

所述的产品特点：利用纤维高强度增强塑料的力学性能；改善塑料片材或板材的尺寸稳定性。

所述浸渍的热塑性塑料或弹性体主要包括聚烯烃、聚酰胺、热塑性聚酯、聚氯乙烯、热塑性聚氨酯。

所述连续纤维织物为玻璃纤维、碳纤维、天然纤维、合成纤维经过编织而成的方格布、单向布以及轴向织物。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种连续纤维织物增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：

(1)将连续纤维织物固定在纱架上，通过预张力装置保持纤维织物在成型中平稳与树脂熔体浸渍以及牵引。

(2)连续纤维织物在进入浸渍模具之前需要进行表面预处理以及预热处理。偶联剂溶液喷淋增加树脂熔体与纤维之间相互作用，提高浸渍效果；预热处理除去溶解偶联剂的溶剂以及纤维所吸收的水分，提高产品质量稳定性。