连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备制造技术

本发明专利技术公开的一种连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备，包括纱架、导纱装置、喷洒装置、热压成型装置和收卷辊，所述纱架、导纱装置、喷洒装置、热压成型装置和收卷辊从前往后依次排列。所述的导纱装置和所述喷洒装置的之间增加功能化碳纤维的开纤装置；所述的喷洒装置是用于将热塑性树脂粉体悬浊液喷洒到已开纤的功能化碳纤维上。本发明专利技术在喷洒装置前增加开纤装置，并采用喷洒装置中针对所述的功能化碳纤维喷洒含热塑性树脂粉体的悬浊液，从而有效控制预浸料带树脂含量，制备较为均一的，孔隙率低的连续功能化碳纤维增强热塑性预浸带。本发明专利技术结构简单，生产连续性好。

【技术实现步骤摘要】
连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备
本专利技术涉及预浸带制备设备领域
，特别是涉及一种连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备。
技术介绍
连续碳纤维增强热塑性预浸带是在功能化碳纤维表面喷洒热塑性树脂，这种连续碳纤维增强热塑性预浸带具有良好的力学性能(高拉伸强度、高弯曲强度、高冲击强度、高韧性、高抗疲劳性)、抗老化、抗腐蚀、较强的可设计性及可加工性、成型周期短、对环境友好等优异特性。正是由于连续碳纤维增强热塑性预浸带具有上述优异的特性，被越来越多的应用到轻质交通轨道，航空航天等领域。同时，随着RTM成型，热压罐成型等成型工艺的逐渐成熟，连续碳纤维增强热塑性预浸带作为复合材料的中间体也开始受到越来越多的关注。因此，近年来连续碳纤维增强热塑性预浸带在开发以及应用上得到了快速的发展，这也促使其相应制造技术不断优化。目前连续碳纤维增强热塑性预浸带的制备设备主要针对熔融浸溃法，溶液浸溃法这二种制备工艺，针对粉末浸溃法添加热塑性树脂的制备设备较少。CN101474868A专利是采用熔融浸溃法制备连续碳纤维增强热塑性预浸带的设备。该专利设计了一种交错双挤出模头的制备设备，从纤维两侧添加熔融热塑性树脂，但是由于热塑性树脂熔融温度较高，粘度较大较难保证碳纤维得到均匀及充分的浸润，因此所制备得到的连续碳纤维增强热塑性预浸带孔隙率仍较大。CN102328443A专利是采用溶液浸溃法制备连续碳纤维增强热塑性预浸带的设备，该专利设计了含有二次浸溃槽的制备设备，虽然可以使纤维在含有熔融树脂的箱体中浸溃，但仍未能解决由于热塑树脂粘度过大带来的浸润性问题，所得到的预浸料带空隙也仍较大。同时，上述二种方法也主要针对熔体浸溃制备工艺不适用于粉体浸溃工艺。CN102950780A专利是针对粉末浸溃法添加热塑性树脂的制备设备，该专利主要设计了双向火焰喷涂头，该喷涂头包含粉末和载气通道二部分，但是火焰法较难控制温度，并且较难有效的控制上粉量以及上粉的均匀性，同时喷涂头既有粉末通道又有载气通道很容易发生堵塞等问题。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术中存在的问题而设计的一种连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备，这款设备是采用粉末法浸溃的制备设备，针对所述的功能化碳纤维选用可喷洒含热塑性树脂粉体悬浊液的喷洒装置，并在喷洒装置前设置开纤装置，采用开纤装置后得到的功能化碳纤维丝束宽度比开纤前增加了1-3倍，本专利技术可以较好的克服上述现有技术中存在的问题，能有效控制预浸料带树脂含量，制备较为均一的，孔隙率低的连续功能化碳纤维增强热塑性预浸带。本专利技术所要求解决的技术问题可以通过以下技术方案来实现:一种连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备，包括纱架、导纱装置、喷洒装置、热压成型装置和收卷辊，所述纱架、导纱装置、喷洒装置、热压成型装置和收卷棍从前往后依次排列。所述导纱装置和喷洒装置间设有开纤装置。所述开纤装置选用空气开纤装置、超声波开纤装置、罗拉开纤装置或静电开纤装置。所述喷洒装置为喷头，所述喷头的喷孔直径为50 μ m— 0.8mm，所述喷头全部位于功能化纤维上方或全部位于功能化纤维下方或布置于功能化纤维的上下两侧，所述喷头距离功能化纤维的距离为20cm-60cm，所述喷头数量为3_12个，所述喷洒装置还包括粉末收集装置，所述粉末收集装置位于功能化纤维下方，所述粉末收集装置距离功能化碳纤维距离为 70_90cm。所述喷头为360°旋转喷头。所述热压成型装置包括热压辊组和加热装置，所述热压辊组和加热装置置于箱体内，热压辊组位于箱体的后端靠近出丝口处，加热装置位于箱体的顶部和底部，设1-8个热压辊组，每个热压辊组包括功能化纤维上方和下方各一个热压辊，上下热压辊间距0.lmm-2mm0所述加热装置为电阻丝加热装置、红外加热装置、远红外加热装置或微波加热装置。由于采用了如上技术方案，本专利技术具有如下特点:可制备较为均一的，孔隙率低于0.1 %的连续功能化碳纤维增强热塑性预浸带。本专利技术结构简单，生产连续性好。可以有效的提高连续功能化碳纤维增强热塑性预浸带的制备效益。【附图说明】图1为本专利技术结构示意图。其中，1.纱架，2.导纱装置，3.开纤装置，4.喷洒装置，5.喷头，6.粉末收集装置，7.热压成型装置，8.热压辊组，9.加热装置，10.收卷辊。【具体实施方式】为了使本专利技术实现的技术手段、创作特征、达成目的与功效易于明白了解，下面结合具体图示，进一步阐述本专利技术。如图1所示，本专利技术包括纱架1，导纱装置2，开纤装置3，喷洒装置4，热压成型装置7，加热装置9，收卷辊10。纱架1，导纱装置2，开纤装置3，喷洒装置4，热压成型装置7和收卷辊10从前往后依次排列。喷洒装置4包含喷头5和粉末收集装置6。喷头5距离功能化碳纤维距离为20cm-60cm。喷头5可全部位于功能化碳纤维的上方或者功能化碳纤维的下方或者功能化碳纤维上下二侧。喷头5个数控制在3-12个。喷头5采用可360°旋转喷头。本实施例喷头5位于功能化碳纤维上下二侧。喷头5的喷孔直径控制在50 μ m—0.8mm,喷射的液滴直径控制在100 μ m—lmm0粉末收集装置6距离功能化碳纤维距离为70_90cm，主要用于回收并循环没有留在功能化碳纤维上的热塑性树脂粉体悬浊液。热压成型装置7包括热压辊组8和加热装置9。热压辊组8和加热装置9置于箱体内，热压成型装置7位于箱体的后端靠近出丝口处。设1-8个热压辊组，每个热压辊组包括功能化纤维上方和下方各一个热压辊，加热装置9位于箱体的顶部和底部，加热装置主要采用电阻丝加热装置、红外加热装置、远红外加热装置或微波加热装置；温度设定在50°C _150°C，持续时间为3-30分钟。功能化碳纤维是指已经过电化学表面处理、电聚合、电沉积、化学接枝聚合物、化学接枝无机物、光表面接枝、等离子体接枝、辐射接枝、化学气相沉积、聚合物涂层、晶须生长、上亲水性浆料、表面刻蚀或者磁控溅射的表面处理的碳纤维。功能化碳纤维表面能为50-120mJ/m2,与水的接触角为10-50°。功能化碳纤维开始被放置在纱架I上，通过导纱装置2引出，后经开纤装置3进行开纤，再通过喷洒装置4对功能化碳纤维喷洒热塑性树脂粉体悬浊液，喷洒热塑性树脂粉体悬浊液的功能化碳纤维然后被送至热压成型装置7热压成型，热压成型装置通过加热装置9加热，温度控制在60-150°C，用于去除多余水分。热压辊组8温度控制在180-400°C。使纤维更好的浸润树脂并控制制品的厚度。最后通过收卷辊10进行收卷,收卷棍10的走速控制在3-30m/min。开纤装置3可选用空气开纤装置、超声波开纤装置、罗拉开纤装置或静电开纤装置；开纤后得到的功能化碳纤维丝束宽度比开纤前增加了 1-3倍。有利于增加喷洒过程中悬浊液附着的纤维表面积，同时可以使树脂更好的浸润到纤维束中，增加连续化生产制品的树脂浸润性以及均一性。本专利技术能有效控制预浸料带树脂含量，制备较为均一的，孔隙率低的连续功能化碳纤维增强热塑性预浸带。以上显示和描述了本专利技术的基本原理、主要特征和本专利技术的优点。本行业的技术人员应该了解，本专利技术不受上述实施例的限制，上述实施例和说明书中描述的只是说明本专利技术的原理，在不脱离本发本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备，其特征在于，包括纱架、导纱装置、喷洒装置、热压成型装置和收卷辊，所述纱架、导纱装置、喷洒装置、热压成型装置和收卷辊从前往后依次排列。

【技术特征摘要】
1.一种连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备，其特征在于，包括纱架、导纱装置、喷洒装置、热压成型装置和收卷辊，所述纱架、导纱装置、喷洒装置、热压成型装置和收卷辊从前往后依次排列。2.如权利要求1所述的连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备，其特征在于，所述导纱装置和喷洒装置间设有开纤装置。3.如权利要求2所述的连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备，其特征在于，所述开纤装置选用空气开纤装置、超声波开纤装置、罗拉开纤装置或静电开纤装置。4.如权利要求1或2或3所述的连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备，其特征在于，所述喷洒装置为喷头，所述喷头的喷孔直径为50 μ m—0.8mm,所述喷头全部位于功能化纤维上方或全部位于功能化纤维下方或布置于功能化纤维的上下两侧，所述喷头距离功能化纤维的距离为20cm-60cm，所述喷头数量为3_12个，所述喷洒装置还包括粉末收集装置，所述粉末收集装置位于功能化纤维下方，所述粉末收集装置距离功能化碳纤维距离为70-90cm。5.如权利要求4所述的连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备，其特征在于，所述喷头为360°旋转喷头。6.如权利要求1或2或3所述的连续功能化碳纤维增强热塑性树脂基预浸带的制备设备，其特征在于，所述热压成型装置包括热压辊组和加热装置，所述热压辊组和加热装置置于箱体内...

【专利技术属性】
技术研发人员：王彪，胡郁霏，诸金，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：上海;31