连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法及装置，方法步骤如下：将输入的多路连续纤维依次进行分纱、预热、浸渍热塑性树脂、冷却以及切粒，最终得到连续纤维增强热塑性复合材料；装置包括纱架、分纱架、牵引模块、预热模块、浸渍模块、冷却牵引模块和切粒机，连续纤维纱管上的连续纤维依次经过分纱架被牵引模块牵引送入预热模块被预热，经过预热模块预热后的连续纤维送入浸渍模块并通过热塑性树脂输送装置输出的热塑性树脂浸渍，最终通过冷却牵引模块牵引出进行冷却并送入切粒机切粒后输出。本发明专利技术具有连续纤维浸渍均匀、连续纤维浸渍效果好、连续纤维折损少、连续纤维含量可控的优点。

【技术实现步骤摘要】
连续纤维增强热塑性复合材料的制备装置
本专利技术涉及材料领域，具体涉及一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备装置。
技术介绍
连续纤维增强热塑性树脂是一种增强纤维单向排布且其长度与树脂粒料长度相等的增强热塑性复合材料。连续纤维增强热塑性树脂与常规的短切纤维增强热塑性复合材料相比，具有更加优异的机械性能、耐疲劳性、抗挠曲性等。目前，连续纤维增强热塑性树脂制备方法主要为溶液浸渍、熔融浸渍、粉末浸渍、悬浮浸渍及混编制备等五种，其中熔融浸渍由于便于连续化生产、适应能力强等特点，从而受到青睐。基于连续纤维增强热塑性复合材料的制造工艺来说，纤维丝束的分散性与可浸润性，以及纤维与树脂基体间的界面结合性最为关键。已经有一些公开的连续长纤维增强热塑性复合材料的浸渍设备和浸渍方法，这些现有技术成型方法都有其各自的不足：美国专利US3908042中使用旋转浸渍辊经过熔融态树脂池将其粘附在表面，再与纤维接触，存在熔融树脂池易氧化和树脂含量不易控制等问题。在公开号为CN1131427A的中国专利技术专利中，提到把热塑性树脂和粗砂型长纤维束喂入直角机头中的树脂池，令长纤维束喂入方向与熔融树脂的方向交叉，然后让长纤维束蜿蜒通过多个彼此平行且能延长纤维束通过路径的彼此相隔规则距离布置的金属棒。当长纤维束与金属棒相接触时纤维伸展开，同时伸展开的纤维被浸渍上熔融树脂。此成型方法的缺陷在于：金属棒不能旋转，因此当金属棒与纤维紧密接触时会造成纤维的折断而使生产中断，正是因为金属棒不能旋转，连续纤维得不到理想的浸渍效果。公开号为CN101856872A的中国专利技术专利中，使用交错可开合双挤出机模头组对连续纤维进行预浸渍，然后再导入浸渍压延辊中，其缺陷为树脂易被氧化。
技术实现思路
本专利技术要解决的技术问题是提供一种连续纤维浸渍均匀、连续纤维浸渍效果好、连续纤维折损少、连续纤维含量可控的连续纤维增强热塑性复合材料的制备装置。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案为：一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备装置，包括纱架、分纱架、牵引模块、预热模块、浸渍模块、冷却牵引模块和切粒机，所述纱架上设有多个用于放置连续纤维纱管的支承辊，所述分纱架上设有多个呈等距平行布置的支架，所述浸渍模块上设有用于输送热塑性树脂的热塑性树脂输送装置，所述连续纤维纱管上的连续纤维依次经过分纱架被牵引模块牵引送入预热模块被预热，经过所述预热模块预热后的连续纤维送入浸渍模块并通过热塑性树脂输送装置输出的热塑性树脂浸渍，最终通过冷却牵引模块牵引出进行冷却并送入切粒机切粒后输出；所述连续纤维为连续的碳纤维或玻璃纤维，所述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺6、聚酰胺1010中的任意一种。作为上述技术方案的进一步改进：所述预热模块包括具有加热功能的预热箱体和设于预热箱体内的多个预热张力辊，所述预热箱体的一端设有预热入口，所述预热箱体的另一端设有预热出口，来自所述牵引模块的连续纤维穿过预热入口进入预热箱体内，并依次通过各个预热张力辊从所述预热出口输出；所述预热箱体的顶部设有用于对连续纤维进行雾化喷淋表面处理的雾化喷淋头。所述浸渍模块包括具有加热功能的浸渍箱体和设于浸渍箱体内的多个具有加热功能的浸渍辊，所述热塑性树脂输送装置设于浸渍箱体的顶部，所述热塑性树脂输送装置包括用于输送热塑性树脂的挤出机和用于将热塑性树脂输出到浸渍箱体内连续纤维上的熔体泵，所述浸渍箱体的顶部设有与熔体泵的出口相连通的导槽，所述浸渍箱体的一端设有进纤口，所述浸渍箱体的另一端设有出纤口，所述浸渍箱体内位于进纤口的内侧设有第一张力牵引辊，所述浸渍箱体内位于出纤口的内侧设有第二张力牵引辊，通过进纤口进入浸渍箱体的连续纤维依次经过第一张力牵引辊、多个浸渍辊、第二张力牵引辊后从出纤口输出，其中多个浸渍辊中至少一个为可手动上下调节的浸渍辊，可手动上下调节的浸渍辊设于导槽的正下方；所述出纤口包括沿着竖直方向相对布置的两个气辅传动的调节板。多个支架沿着水平面呈V字形布置，且V字形的尖端朝向所述牵引模块的一侧布置；所述牵引模块包含一对线速度相同且相邻布置的运动辊筒，且两个运动辊筒的运动方向相反；所述预热模块、浸渍模块之间设有用于将预热模块输出的至少两路连续纤维合并为一路连续纤维的并纱模块。本专利技术连续纤维增强热塑性复合材料的制备装置具有下述优点：本专利技术将输入的多路连续纤维依次进行分纱、预热、浸渍热塑性树脂、冷却以及切粒，最终得到连续纤维增强热塑性复合材料，通过分纱能够减少连续连续的折损，提高产品的物理性能，通过预热和浸渍热塑性树脂能够提高连续纤维的浸渍效果，具有连续纤维浸渍均匀、连续纤维浸渍效果好、连续纤维折损少、连续纤维含量可控的优点。附图说明为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。图1为本专利技术实施例的方法流程示意图。图2为本专利技术实施例的俯视结构示意图。图3为本专利技术实施例中牵引模块、预热模块、浸渍模块部分的结构示意图。图4为本专利技术实施例中出纤口的结构示意图。图例说明：1、纱架；11、支承辊；2、分纱架；21、支架；3、牵引模块；31、运动辊筒；4、预热模块；41、预热箱体；411、预热入口；412、预热出口；413、雾化喷淋头；42、预热张力辊；5、浸渍模块；51、热塑性树脂输送装置；511、挤出机；512、熔体泵；52、浸渍箱体；521、进纤口；522、出纤口；523、第一张力牵引辊；524、第二张力牵引辊；525、导槽；526、调节板；53、浸渍辊；6、冷却牵引模块；7、切粒机；8、并纱模块。具体实施方式下面结合附图对本专利技术的优选实施例进行详细阐述，以使本专利技术的优点和特征能更易于被本领域技术人员理解，从而对本专利技术的保护范围做出更为清楚明确的界定。如图1所示，本实施例的连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法的制备步骤如下：将输入的多路连续纤维依次进行分纱、预热、浸渍热塑性树脂、冷却以及切粒，最终得到连续纤维增强热塑性复合材料。本实施例通过分纱能够减少连续连续的折损，提高产品的物理性能，通过预热和浸渍热塑性树脂能够提高连续纤维的浸渍效果，具有连续纤维浸渍均匀、连续纤维浸渍效果好、连续纤维折损少、连续纤维含量可控的优点。其中，连续纤维可根据需要选用连续的碳纤维或玻璃纤维；浸渍热塑性树脂时所使用的热塑性树脂可根据需要选用聚乙烯（PE）、聚丙烯（PP）、聚酰胺6（PA6）、聚酰胺1010（PA1010）中的任意一种。本实施例中，连续纤维为碳纤维；浸渍热塑性树脂采用聚乙烯；浸渍热塑性树脂时的环境温度为160～300摄氏度。本实施例中，预热时还包括对连续纤维进行雾化喷淋表面处理的步骤，雾化喷淋表面处理时雾化喷淋的液体为硅烷偶联剂，本实施例通过雾化喷淋表面处理的步骤的，能够有效提高纤维与树脂间的界面结合力。此外，雾化喷淋表面处理时雾化喷淋的液体也可以选用钛酸酯偶联剂或者铬络合物偶联剂，同样也能够有效提高纤维与树脂间的界面结合力。本实施例中，浸渍热塑性树脂之前还包括将输入的连续纤维进行并纱处理，将两路连续纤维合并为一路连续纤维的步骤，通过将至本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备方法，其特征在于：其制备步骤如下：将输入的多路连续纤维依次进行分纱、预热、浸渍热塑性树脂、冷却以及切粒，最终得到连续纤维增强热塑性复合材料。

【技术特征摘要】
1.一种连续纤维增强热塑性复合材料的制备装置，其特征在于：包括纱架（1）、分纱架（2）、牵引模块（3）、预热模块（4）、浸渍模块（5）、冷却牵引模块（6）和切粒机（7），所述纱架（1）上设有多个用于放置连续纤维纱管的支承辊（11），所述分纱架（2）上设有多个呈等距平行布置的支架（21），所述浸渍模块（5）上设有用于输送热塑性树脂的热塑性树脂输送装置（51），所述连续纤维纱管上的连续纤维依次经过分纱架（2）被牵引模块（3）牵引送入预热模块（4）被预热，经过所述预热模块（4）预热后的连续纤维送入浸渍模块（5）并通过热塑性树脂输送装置（51）输出的热塑性树脂浸渍，最终通过冷却牵引模块（6）牵引出进行冷却并送入切粒机（7）切粒后输出；所述连续纤维为连续的碳纤维或玻璃纤维，所述热塑性树脂为聚乙烯、聚丙烯、聚酰胺6、聚酰胺1010中的任意一种。2.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合材料的制备装置，其特征在于：所述预热模块（4）包括具有加热功能的预热箱体（41）和设于预热箱体（41）内的多个预热张力辊（42），所述预热箱体（41）的一端设有预热入口（411），所述预热箱体（41）的另一端设有预热出口（412），来自所述牵引模块（3）的连续纤维穿过预热入口（411）进入预热箱体（41）内，并依次通过各个预热张力辊（42）从所述预热出口（412）输出；所述预热箱体（41）的顶部设有用于对连续纤维进行雾化喷淋表面处理的雾化喷淋头（413）。3.根据权利要求1或2所述的连续纤维增强热塑性复合材料的制备装置，其特征在于：所述浸渍模块（5）包括具有加热功能的...

【专利技术属性】
技术研发人员：资玉明，朱正华，黄仁军，刘春林，王海利，
申请(专利权)人：苏州荣昌复合材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32