一种电喷雾式复合材料制备装置与方法制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种电喷雾式复合材料制备装置与方法。所述装置包括层铺装置及层压装置；所述层铺装置包括主体纤维层铺装置和粘合层材料喷涂装置。制备方法为：对梳理后的主体纤维表面沿其输送方向往复喷涂PES高聚物纳米小球；喷涂后的主体纤维进行交叉铺网，同时沿交叉铺网输出帘的轴向对主体纤维往复喷涂PES高聚物纳米小球，得到纤维网；纤维网输送至梳理后的主体纤维下方后，重复前述步骤至少一次，输出层铺材料；层铺材料通过层压装置热压成型，制成复合材料。本发明专利技术利用均匀充分分布的电喷纳米小球作为结构粘着剂实现结构粘着，纳米小球与材料附着性好，在基材表面分布均匀，提高主体纤维材料界面结合力，提高耐疲劳和耐老化性能。

Apparatus and method for preparing electrospray composite material

【技术实现步骤摘要】
一种电喷雾式复合材料制备装置与方法
本专利技术涉及一种电喷雾式复合材料制备装置与方法，属于复合材料的制备

技术介绍
聚醚砜(PES)是一种耐高温的热塑性高分子材料，具有韧性高、硬度好及显著的长期载荷特点，在200℃下性能仍然稳定；耐蠕变性能好，可在180℃下载荷使用；尺寸稳定性好，电性能优良，在-40～200℃间电性能无明显改变；耐低温性能亦佳，它的低温性可达-150℃制品不脆裂；化学稳定性好，耐酸、碱、直链烃和汽油，不易老化。聚醚砜材料广泛用于制作轴承保护罩、载重货车齿轮箱、军工精密部件、钻头手柄、雷达天线罩及飞机仓外部配件等。目前聚醚砜主要被加工成为塑料使用，成型工艺方法包括注射、挤出、吹塑、压制、溶媒浇筑和涂层等。聚醚砜加工成型为塑料，其拉伸强度达86MPa，弯曲弹性模量达2.7GPa。聚合物电喷雾纳米小球是一种重要的成型状态，而且当颗粒物直径从微米尺度降至亚微米尺度或纳米尺度时，就会出现一系列惊奇的特性。如非常大的体积比表面积，可以灵活地进行表面功能化；由于喷雾带电，所以与材料附着性好，相同电荷之间的雾滴不会凝聚，在基材表面分布均匀。当前国内外公开了一些复合材料粘合剂，福特环球技术公司公开了一种用于金属和复合材料组件的混合粘合剂系统ZL201710348755.4，复合粘合剂系统包括快速固化的低强度粘合剂和高强度结构粘合剂来减少汽车制造周期，中国专利ZL201810981989.7公开了一种电纺EVA纤维热压粘合非织造布材料的方法，利用单针头静电纺丝装置生产EVA纳米纤维，热压熔融后粘合非织造布。电喷聚醚砜纳米小球兼具聚醚砜材料和纳米尺寸结构优点。作为复合材料结构粘着剂的电喷聚醚砜纳米小球充分填充于主体纤维间。经过层压后，纳米小球层发生微流动，极大提高主体纤维层间的作用面积。当前国内外未有公开通过静电喷雾技术填充纳米尺寸PES小球作为复合材料粘合层的报道。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题是：目前复合材料粘合剂成分复杂，含量高，填充不均匀不充分，界面作用不稳定，耐疲劳耐老化性不足等问题，实现低比例纳米小球均匀可控填充，继而实现界面结合力高的复合材料轻质化批量制备。本专利技术解决上述技术问题的所采用的技术方案是：一种电喷雾式复合材料制备装置，其特征在于，包括层铺装置及层压装置；所述层铺装置包括用于将主体纤维梳理成定向排列的纤维束，并将主体纤维制成的纤维网90°相位换向的主体纤维层铺装置和用于将PES高聚物纳米小球喷涂在主体纤维或纤维网上的粘合层材料喷涂装置。优选地，所述层铺装置依次包括梳理机、输送帘、平帘、位于平帘一下方的平帘二、位于平帘二下方的导网辊、位于导网辊下方的用于将主体纤维制成的纤维网90°相位换向的交叉铺网输出帘。梳理机用于将输入的主体纤维梳理成沿输送帘方向的一定取向度的取向纤维网。更优选地，所述粘合层材料喷涂装置包括设于平帘一上方的一组可移动静电喷雾喷头一及设于交叉铺网输出帘上方的一组可移动静电喷雾喷头二。进一步地，所述可移动静电喷雾喷头一、可移动静电喷雾喷头二均为线性无扰排列，两者可同时作定向往复运动；所述定向往复运动为平行于平帘一/交叉铺网输出帘的往复运动或垂直于平帘一/交叉铺网输出帘的往复运动。进一步地，所述可移动静电喷雾喷头一、可移动静电喷雾喷头二均采用无针式静电喷雾喷头。进一步地，所述可移动静电喷雾喷头一、可移动静电喷雾喷头二中单个喷头的流量为1-5g/h。本专利技术还提供了一种电喷雾式复合材料制备方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤1)：采用梳理机对主体纤维进行梳理；步骤2)：可移动静电喷雾喷头一在高压静电力作用下对梳理后的主体纤维表面沿其输送方向往复喷涂PES高聚物纳米小球；步骤3)：喷涂后的主体纤维输送至交叉铺网输出帘进行交叉铺网，同时可移动静电喷雾喷头二在高压静电力作用下，沿交叉铺网输出帘的轴向对主体纤维往复喷涂PES高聚物纳米小球，得到纤维网；步骤4)：步骤3)得到的纤维网输送至梳理后的主体纤维下方后，重复步骤2)、步骤3)至少一次，输出层铺材料；步骤5)：层铺材料通过层压装置热压成型，制成复合材料。优选地，所述步骤1)中所采用的主体纤维为长丝或短纤，细度为1-100微米；其材质为高强度碳纤维、芳纶、高强高模聚乙烯和玻璃纤维中的至少一种。优选地，所述步骤3)得到的纤维网的取向度为0-1。优选地，所述步骤5)中层压装置的热压压力为0-10MPa，热压温度为0-400℃。本专利技术的有益效果在于：本专利技术采用的静电喷雾技术将电喷纳米小球作为复合材料的粘着成分，通过组织无针式静电喷雾喷头和主体纤维层材料发生相对运动使主体纤维均匀充分电喷上纳米小球；采用层压装置对多层复合的复合材料进行热压，将电纺的纳米小球层熔融，实现主体纤维间的超紧密作用；本专利技术利用均匀充分分布的电喷纳米小球作为结构粘着剂可实现高强度金属和航空航天材料的结构粘着，粘着材料的粒度即纳米小球粒度可以方便地通过静电喷雾工艺参数精细调控，由于喷雾带电，所以与材料附着性好，相同电荷之间的雾滴不会凝聚，在基材表面分布均匀，本专利技术有利于提高主体纤维材料比例及主体纤维材料界面结合力，提高复合材料的耐疲劳和耐老化性能。附图说明图1为本专利技术提供的电喷雾式复合材料制备方法的流程图；图2为本专利技术提供的电喷雾式复合材料制备装置中层铺装置的示意图。具体实施方式为使本专利技术更明显易懂，兹以优选实施例，并配合附图作详细说明如下。实施例1一种电喷雾式复合材料制备装置，其包括层铺装置及层压装置；所述层铺装置包括用于将主体纤维8梳理成定向排列的纤维束，并将主体纤维8制成的纤维网190°相位换向的主体纤维层铺装置和用于将PES高聚物纳米小球3喷涂在主体纤维8或纤维网1上的粘合层材料喷涂装置。如图2所示，所述层铺装置依次包括梳理机、输送帘9、平帘1、位于平帘一1下方的平帘二6、位于平帘二6下方的导网辊5、位于导网辊5下方的用于将主体纤维8制成的纤维网190°相位换向的交叉铺网输出帘2。梳理机用于将输入的主体纤维梳理成沿输送帘方向的一定取向度的取向纤维网。所述粘合层材料喷涂装置包括设于平帘一10上方的一组可移动静电喷雾喷头一7及设于交叉铺网输出帘2上方的一组可移动静电喷雾喷头二4。可移动静电喷雾喷头一7、可移动静电喷雾喷头二4均为线性无扰排列，两者可同时作定向往复运动；所述定向往复运动为平行于平帘一10/交叉铺网输出帘2的往复运动或垂直于平帘一10/交叉铺网输出帘2的往复运动。可移动静电喷雾喷头一7、可移动静电喷雾喷头二4均采用无针式静电喷雾喷头。可移动静电喷雾喷头一7、可移动静电喷雾喷头二4中单个喷头的流量为1-5g/h。一种电喷雾式复合材料制备方法，其流程如图1所示，包括以下步骤：步骤1：采用梳理机对主体纤维8进行梳理；步骤2：可移动静电喷雾喷头一7在高压静电力作用下对梳理后的主体纤维8表面沿平帘本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种电喷雾式复合材料制备装置，其特征在于，包括层铺装置及层压装置；所述层铺装置包括用于将主体纤维(8)梳理成定向排列的纤维束，并将主体纤维(8)制成的纤维网(1)90°相位换向的主体纤维层铺装置和用于将PES高聚物纳米小球(3)喷涂在主体纤维(8)或纤维网(1)上的粘合层材料喷涂装置。/n

【技术特征摘要】
1.一种电喷雾式复合材料制备装置，其特征在于，包括层铺装置及层压装置；所述层铺装置包括用于将主体纤维(8)梳理成定向排列的纤维束，并将主体纤维(8)制成的纤维网(1)90°相位换向的主体纤维层铺装置和用于将PES高聚物纳米小球(3)喷涂在主体纤维(8)或纤维网(1)上的粘合层材料喷涂装置。


2.如权利要求1所述的电喷雾式复合材料制备装置，其特征在于，所述层铺装置依次包括梳理机、输送帘(9)、平帘(1)、位于平帘一(1)下方的平帘二(6)、位于平帘二(6)下方的导网辊(5)、位于导网辊(5)下方的用于将主体纤维(8)制成的纤维网(1)90°相位换向的交叉铺网输出帘(2)。


3.如权利要求2所述的电喷雾式复合材料制备装置，其特征在于，所述粘合层材料喷涂装置包括设于平帘一(10)上方的一组可移动静电喷雾喷头一(7)及设于交叉铺网输出帘(2)上方的一组可移动静电喷雾喷头二(4)。


4.如权利要求3所述的电喷雾式复合材料制备装置，其特征在于，所述可移动静电喷雾喷头一(7)、可移动静电喷雾喷头二(4)均为线性无扰排列，两者可同时作定向往复运动；所述定向往复运动为平行于平帘一(10)/交叉铺网输出帘(2)的往复运动或垂直于平帘一(10)/交叉铺网输出帘(2)的往复运动。


5.如权利要求3所述的电喷雾式复合材料制备装置，其特征在于，所述可移动静电喷雾喷头一(7)、可移动静电喷雾喷头二(4)均采用无针式静电喷雾喷头。


6.如权利要求...

【专利技术属性】
技术研发人员：时光福，
申请(专利权)人：上海松冒实业有限公司，
类型：发明
国别省市：上海;31