一种热塑性树脂预浸料及其制备设备制造技术

本发明专利技术公开了一种热塑性树脂预浸料及其制备设备。该设备包括恒张力放卷装置，第一撒粉装置，第一加热装置，纤维织物正反面转向装置，第二撒粉装置，第二加热装置，压平浸渍装置和收卷装置。该设备采用撒粉法工艺，适用于将不同粒径大小的树脂和不同织物形式的各类纤维复合，制备热塑性树脂预浸料。本发明专利技术设备结构简单，造价低廉，无其他物料引入，经济环保；该设备制备的热塑性树脂预浸料，具有室温长期贮存、成型周期短、生产效率高等特点，其制成的热塑性树脂基复合材料具有优异的抗冲击韧性、耐疲劳损伤性能、可修补和回收再利用等一系列优点，是一种绿色环保材料。

Thermoplastic resin prepreg and preparation equipment thereof

The present invention discloses a thermoplastic resin prepreg and a preparation equipment thereof. The device includes a constant tension coiling device, first dusting device, a first heating device, the fabric is opposite the steering device second dusting device, second heating device, flat dipping device and a rolling device. The equipment adopts dusting process, suitable for resin of different sizes and different kinds of fabric fiber composite, preparation of thermoplastic resin prepreg. The invention has the advantages of simple structure, low cost, no other materials introduced, economic and environmental protection; the equipment for preparation of thermoplastic resin prepreg, with room temperature long-term storage, short molding cycle, high production efficiency, which is made of thermoplastic resin based composite material with anti impact toughness, excellent resistance to fatigue damage the performance of a series of advantages, repair and recycling, is a kind of green environmental protection material.

【技术实现步骤摘要】
一种热塑性树脂预浸料及其制备设备
本专利技术涉及一种纤维织物热塑性树脂预浸料及其制备设备，属于高分子材料加工

技术介绍
热塑性树脂基复合材料是以热塑性树脂为基体，以纤维及其织物为增强材料，通过适当的方法复合成的一种新材料。与热固性树脂基复合材料相比，热塑性树脂基复合材料具有优异的抗冲击韧性、耐疲劳损伤性能、成型周期短、生产效率高、可长期贮存、可进行修补和回收再利用等一系列优点。因而在航空航天、医疗、电子、机械等领域得到了越来越广泛的发展和应用。特别是随着刚性、耐热性及耐介质性好的新型芳香族热塑性树脂基体复合材料的出现，使得热塑性复合材料克服了以往弹性模量低、抗溶剂性差、纤维与树脂结合强度低等缺点，可用于性能要求较高的结构材料。目前，连续纤维增强热塑性树脂的预浸料的生产工艺主要有以下几种:溶液浸渍法、熔融浸渍法、粉末工艺法等。这些工艺方法都一些局限性，例如溶液浸渍法，需要选择一种合适的溶剂，或者是几种溶剂配成的混合溶剂，将热塑性树脂完全溶解，制得低粘度的溶液，并以此浸渍纤维，然后将溶剂挥发制得预浸料，该工艺不仅浪费材料，造成环境污染，而且只能通过喂纱架的形式输送单向平行的纤维丝束，仅能制备单向热塑性预浸料。熔融浸渍法虽然可省去喂纱架部件，但该工艺要求和纤维复合的热塑性树脂先制备成胶膜，这样就要增设制膜的胶膜机，并且需要热塑性树脂满足在成膜温度下形成稳定胶膜的限制，从而约束了热塑性树脂种类的选择。粉末工艺法是将粉状树脂以各种不同方式施加到纤维上。这种工艺生产速度快，效率高，工艺控制方便，目前粉末工艺法主要的形式有悬浮液浸渍法、流态化床浸渍工艺、静电流态化床工艺、热塑性纤维预浸束工艺，要么需要引入溶剂(悬浮液浸渍法)，要么需要增设设备(流态化床浸渍工艺需要流态化床、静电流态化床工艺需要静电流化室)，这样就会造成设备结构复杂，价格昂贵，更有局限性的是有些工艺法仅能复合纤维束，不能对纤维织物进行整体复合制备纤维织物热塑性预浸料。
技术实现思路
针对上述现有技术存在的问题，本专利技术的目的在于提供一种采用撒粉工艺制备热塑性树脂预浸料的设备及其通过上述设备制备得到的热塑性预浸料。本专利技术设备结构简单，造价低廉，无其他物料引入，经济环保，可实现制备连续纤维(如碳纤维、芳纶纤维、玻璃纤维等)织物(如单向带、平纹、缎纹、斜纹等)的热塑性预浸料。本专利技术中的一种热塑性树脂预浸料的制备设备，包括：(1)恒张力放卷装置：对纤维织物进行放卷；(2)第一撒粉装置、第二撒粉装置：保证热塑性树脂粉末均匀地分布在纤维织物表面；(3)第一加热装置、第二加热装置：对纤维织物表面的树脂粉末进行加热熔融；(4)纤维织物正反面转向装置：将经过纤维织物转面；(5)压平浸渍装置：将纤维织物表面已熔融的树脂压平并和纤维织物浸渍；(6)收卷装置：对热塑性树脂预浸料进行收卷。本专利技术具体技术方案描述如下。一种热塑性树脂预浸料的制备设备，其包括恒张力放卷装置，第一撒粉装置，第一加热装置，纤维织物正反面转向装置，第二撒粉装置，第二加热装置，压平浸渍装置和收卷装置；纤维织物由恒张力放卷装置放卷、依次经过第一撒粉装置、第一加热装置熔融、纤维织物正反面转向装置、第二撒粉装置、第二加热装置和压平浸渍装置，最后由收卷装置完成热塑性预浸料的收卷；所述第一撒粉装置和第二撒粉装置均包括雕刻辊、滚刷针布辊和振动器；所述雕刻辊表面均匀设置若干形状、大小同一的坑；所述滚刷针转动时，将雕刻辊坑中的树脂粉刷下来；所述振动器为3层振动筛结构，使撒粉更均匀；所述第一加热装置中设置特氟龙网带，纤维织物置于特氟龙网带上；所述第二加热装置中设置若干冷却钢辊，冷却钢辊表面涂有PTFE，冷却钢辊和冷却机相连，用冷却机的制冷水循环，纤维织物通过冷却钢辊进行输送；所述纤维织物正反面转向装置为一组导辊，并配置纠偏器；所述纠偏器设置于第一加热装置的出口处，和导辊相连，用于控制纤维织物走向。本专利技术中，所述恒张力放卷装置是采用磁粉制动器对纤维织物进行放卷，将磁粉制动器与气胀轴连接，当纤维织物经向张力过大或过小时，同步感应器发出信号控制张力，使碳布在整个放卷过程中张力恒定。本专利技术中，所述第一撒粉装置和第二撒粉装置的上部设置除尘回收装置。本专利技术中，所述第一加热装置和第二加热装置采用远红外加热方式；所述第一加热装置和第二加热装置的电热管上侧安装不锈钢集热罩。本专利技术中，所述冷却压平装置包括气动系统和两支平行设置的钢辊，所述两支钢辊表面经过硬铬处理，所述气动系统控制两支钢辊之间的间隙。本专利技术中，所述收卷装置是通过变频控制的电动机带动磁粉制动器，由气胀轴完成收卷。本专利技术还进一步提供根据上述制备设备得到的热塑性树脂预浸料，其由粒径范围在20微米～1000微米的热塑性树脂和不同纤维织物复合得到。本专利技术中，热塑性树脂预浸料中的热塑性树脂含量控制在20％～60％之间，精度控制为±4％。本专利技术的有益效果在于：本专利技术设备通过一个收放卷装置可实现各类纤维织物热塑性树脂预浸料的制作，避免了要求张力控制严格的喂纱架，简化了设备；同时通过撒粉的方式将热塑性树脂附着在纤维织物表面，这样可以不需要树脂具有成膜性或流化床装置的要求，实现热塑性树脂和纤维的复合。本专利技术通用性强，适用于各种纤维织物和各类树脂的复合，不引入多余的溶剂，环境友好，并且该设备简单，造价低廉。附图说明图1为本专利技术中热塑性预浸料制备设备的示意图。图2是实施例1的热塑性预浸料模压成型的复合材料试样形貌图。图3是超声扫描实施例1得到的热塑性复合材料的内部质量情况图示。图中标号：1-恒张力放卷装置；2-第一撒粉装置；3-第一加热装置；4-特氟龙网带；5-纠偏装置；6-纤维织物正反面转向装置；7-第二撒粉装置；8-第二加热装置；9-冷却钢辊；10-压平浸渍装置；11-收卷装置；12-除尘回收装置。具体实施方式图1是本专利技术中热塑性树脂制备设备的示意图，即撒粉法热塑性树脂预浸机的示意图。该设备主要工艺流程如下：恒张力放卷装置1→第一撒粉装置2→第一加热装置3→纤维织物正反面转向装置6→第二撒粉装置7→第二加热装置8→冷却压平装置10→收卷装置11。1、恒张力放卷装置1：采用磁粉制动器纤维织物进行放卷。将磁粉制动器和气胀轴连接，当纤维织物张力过大或过小时，同步感应器发出信号控制张力，使纤维织物在整个放卷过程中张力恒定。2、第一撒粉装置2、第二撒粉装置7：本装置配有一支雕刻辊，它表面很均匀的排列着无数个坑，每个坑的形状、大小完全一致，确保了无数个坑存粉量的一致。当雕刻辊以一定转速转动时，滚刷针布辊逆向转动，将雕刻辊坑中的树脂粉刷下来。为了保证热塑性树脂粉末均匀地分布在纤维织物表面，采用先进的3层振动筛，解决了树脂粉分布不均匀的情况，使树脂涂层更均匀，效果更好。在撒粉口上部安装除尘回收装置12，回收树脂粉扬尘，防止树脂粉末污染环境。3、第一加热装置3：第一加热装置3为烘箱，采用石英玻璃管远红外加热方式(自动恒温)对纤维织物表面的树脂粉末进行加热熔融。为了防止树脂粉末在熔融过程中纤维织物变形，在烘箱内配置特氟龙网带4，纤维织物放置在特氟龙网带4上，由变频控制电机带动特氟龙网带4向前输送，减少纤维织物的张力，使得纤维织物平整地输送到下个装置中。烘箱采用全封闭结构，双组份保温材料，本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种热塑性树脂预浸料的制备设备，其特征在于：其包括恒张力放卷装置，第一撒粉装置，第一加热装置，纤维织物正反面转向装置，第二撒粉装置，第二加热装置，压平浸渍装置和收卷装置；工作时，纤维织物由恒张力放卷装置放卷、依次经过第一撒粉装置、第一加热装置、纤维织物正反面转向装置、第二撒粉装置、第二加热装置和压平浸渍装置，最后由收卷装置完成热塑性预浸料的收卷；所述第一撒粉装置和第二撒粉装置均包括雕刻辊、滚刷针布辊和振动器，所述雕刻辊表面均匀设置若干形状、大小同一的坑，所述滚刷针布辊转动时，将雕刻辊坑中的树脂粉刷下来；所述振动器为3层振动筛结构；所述第一加热装置中设置特弗龙网带，纤维织物置于特弗龙网带上；所述第二加热装置中设置若干冷却钢辊，冷却钢辊表面涂有PTFE，冷却钢辊和冷却机相连，用冷却机的制冷水循环，纤维织物通过冷却钢辊进行输送；所述纤维织物正反面转向装置为一组导辊，并配置纠偏器，所述纠偏器设置于第一加热装置的出口处，和导辊相连，用于控制纤维织物走向。

【技术特征摘要】
1.一种热塑性树脂预浸料的制备设备，其特征在于：其包括恒张力放卷装置，第一撒粉装置，第一加热装置，纤维织物正反面转向装置，第二撒粉装置，第二加热装置，压平浸渍装置和收卷装置；工作时，纤维织物由恒张力放卷装置放卷、依次经过第一撒粉装置、第一加热装置、纤维织物正反面转向装置、第二撒粉装置、第二加热装置和压平浸渍装置，最后由收卷装置完成热塑性预浸料的收卷；所述第一撒粉装置和第二撒粉装置均包括雕刻辊、滚刷针布辊和振动器，所述雕刻辊表面均匀设置若干形状、大小同一的坑，所述滚刷针布辊转动时，将雕刻辊坑中的树脂粉刷下来；所述振动器为3层振动筛结构；所述第一加热装置中设置特弗龙网带，纤维织物置于特弗龙网带上；所述第二加热装置中设置若干冷却钢辊，冷却钢辊表面涂有PTFE，冷却钢辊和冷却机相连，用冷却机的制冷水循环，纤维织物通过冷却钢辊进行输送；所述纤维织物正反面转向装置为一组导辊，并配置纠偏器，所述纠偏器设置于第一加热装置的出口处，和导辊相连，用于控制纤维织物走向。2.根据权利要求1所述的制备设备，其特征在于：所述恒张力放卷装置包括磁粉制动器、气胀轴和同步感应器，其采用磁...

【专利技术属性】
技术研发人员：黄翔宇，马宏毅，李静，沈海娟，张虎，王永梅，仝建峰，陈玲，
申请(专利权)人：中国石油化工股份有限公司，中国石化上海石油化工股份有限公司，
类型：发明
国别省市：北京,11