纤维增强双层树脂复合材料、及其挤成型装置和工艺制造方法及图纸

本发明专利技术公开了一种纤维增强双层树脂复合材料、及其挤成型装置和工艺，属于复合材料加工制造领域。通过一次拉挤成型工艺和相配套的拉挤成型装置直接制备出内层为芳香族树脂、外层为脂肪族树脂的纤维增强复合材料产品，其内层芳香族树脂用于提供力学性能，外层脂肪族树脂用于提供耐光老化性能。本发明专利技术通过将连续纤维浸润了芳香族树脂后，经模具的预热区和凝胶区初步固化形成有强度的复合材料，然后进入到模具内部的外层树脂胶槽浸润脂肪族树脂，经过固化区高温固化，形成有较大强度的复合材料。脂肪族树脂层和芳香族树脂层通过化学键交联，强度大、不会发生分离，抗老化性能更稳定。

Fiber reinforced double layer resin composite, its extrusion device and technology

【技术实现步骤摘要】
纤维增强双层树脂复合材料、及其挤成型装置和工艺
本专利技术属于复合材料加工制造领域，尤其是一种纤维增强双层树脂复合材料、及其挤成型装置和工艺。
技术介绍
芳香族树脂由于其中含有苯环结构，力学性能大但化学结构不够稳定，易被强光攻击释放自由基降低使用寿命，脂肪族树脂力学性能相对较低，但结构稳定，耐光老化性好。很多拉挤工艺制备的树脂基纤维增强复合材料的应用领域为户外太阳光照射下，其表层材料的耐光老化特性决定了复合材料的实际使用年限。为提高材料的耐光老化性，现有技术主要通过如下手段：1、添加紫外线吸收剂或耐光老化剂，如专利CN201711049120.0和CN201810710845.8都公开了一种通过添加助剂来提高复合材料耐老化性的技术，助剂的加入对提高耐光性有一定的帮助，但同时也会降低材料的力学性能，且此类助剂价格昂贵，添加量多则成本提高明显，添加量低则耐老化效果不明显；2、在拉挤复合材料型材制品表面涂刷耐紫外油漆，如专利CN1094038091A、CN207339213U都公开了通过涂刷耐紫外涂层提高制品的耐光老化性能的技术。这种方式如下问题：耐紫外油漆多为氟碳漆，价格昂贵；需对已成型制品成品重新回炉，重新涂刷油漆，并架设烘干房或烘道，增加加工工序和加工成本；已成型制品表层会有内脱模剂溢出，降低耐紫外油漆涂层附着力；涂漆制品使用时如涂层出现划伤等损坏，则严重影响其划伤出的耐光老化性能；3、通过在制品表层再制备防紫外层的方式，如专利CN109021526A公布一种耐紫外光的缠绕电杆，通过在电杆表层缠绕一层浸有脂肪族聚氨酯树脂的玻璃纤维并固化，以来提高电杆整体的耐光老化性。但是这种方式将复合材料的制备工艺由“一步”变成了“两步”，而且脂肪族树脂价格昂贵，大大的提高了生产成本。而且，树脂部分相对于纤维部分，更容易引起光老化。由于纤维部分包覆在树脂部分内部，其中在树脂与纤维的层间结合处的键能最为脆弱，树脂容易形成电子激发态，与周围的氧气发生氧化反应。因此，对玻璃钢复合材料的光老化主要发生在树脂部分与纤维部分的层间结合处，而且一旦树脂与纤维之间因光老化发生脱离、剥离，复合材料制品的应用性能会出现断崖式下降。
技术实现思路
专利技术目的：提供一种纤维增强双层树脂复合材料、及其挤成型装置和工艺，以解决上述
技术介绍
中所涉及的问题。技术方案：提供一种纤维增强双层树脂复合材料，通过一次拉挤成型工艺制备得到的内层为芳香族树脂、外层为脂肪族树脂的纤维增强复合材料。作为一个优选方案，所述内层芳香族树脂至少为环氧树脂、聚氨酯树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂中的一种。作为一个优选方案，所述外层脂肪族树脂至少为环氧树脂或聚氨酯树脂中的一种。本专利技术还提供一种纤维增强双层树脂复合材料的拉挤成型装置，包括：纱线供给组件、固化成型组件、牵引切割组件和拉挤设备平台四部分。纱线供给组件，包括由若干缠绕有增强材料的卷筒组成的纱架，设置在所述纱架沿着增强材料运动的一侧、由若干个导向轮组成的集束架，以及设置在所述集束架沿着增强材料运动的一侧导纱板。固化成型组件，包括设置所述导纱板沿着增强材料运动一侧的封闭注胶盒，与所述注胶盒密闭相连的内层芳香族树脂注胶系统，设置在所述注胶盒沿着增强材料运动一侧的、内部设置有胶槽的模具，以及与所述模具内部胶槽密闭相连的外层脂肪族树脂注入系统；其中，所述模具为分段加热模具，沿着增强材料运动大方向依次为预热区、凝胶区和固化区，在所述凝胶区与固化区之间设置有外层脂肪族树脂胶槽，所述外层脂肪族树脂胶槽的截面形状与模腔的外形相同或相似，且在所述模具内表面之间留有预定的宽度和深度。牵引切割组件，包括设置在所述模具沿着增强材料运动一侧的牵引装置，以及设置牵引装置沿着增强材料运动一侧的切割装置。拉挤设备平台，所述固化成型组件和牵引切割组件均通过型材固定安装在所述拉挤设备平台上。作为一个优选方案，所述纱架上的增强材料依次经过集束架、导纱板、注胶盒、模具、牵引装置和切割装置。作为一个优选方案，所述的内层芳香族树脂注胶系统和外层脂肪族树脂注胶系统一致，均包括：A料罐，B料罐，与所述A料罐和B料罐下方分别连接的两个蠕动泵和流量计，以及用于混合A料、B料的静态混合器模块。作为一个优选方案，所述内层芳香族树脂注胶系统和外层脂肪族树脂注胶系统的动力源还可以是通过重力、真空压力或柱塞泵、齿轮泵等将润滑剂注入到注胶盒和模具内部的外层树脂胶槽内。本专利技术还提供一种纤维增强双层树脂复合材料的拉挤成型工艺，包括如下步骤：步骤一、内层芳香族双组份树脂的蠕动泵按照预定比例打出的A组分和B组分，经静态混合器混合后定量注入密闭注胶盒内；步骤二、将纤维或纤维织物牵引机的带动下，通过集束架、导纱板汇聚成股，然后以预定速度通过注胶盒；步骤三、在牵引浸渍有树脂的纤维增强材料进入加热分段加热模具的前段，对分段加热模具的前段加热至25～130℃，且保持恒温加热；步骤四、在经过模具预热区、凝胶区的加热至150~220℃，经树脂浸润的连续纤维在模具总长的2/3处左右，树脂在温度和催化剂的共同作用下快速初步固化，形成有强度的复合材料，并且该复合材料因固化而发生了轻微收缩并与模具发生脱离；步骤五、外层脂肪族双组份树脂的蠕动泵按照预定比例打出的A组分和B组分，经静态混合器混合后定量注入分段加热模具的外层树脂胶槽内，使经过此处有强度的复合材料表层浸润一层新的脂肪族树脂；步骤六、纤维增强材料在牵引机的带动下，进入分段加热模具固化区，进行固化升温，继续升温至180～250℃，外层树脂在温度和催化剂的共同作用下快速固化，内层树脂也在高温作用下进一步固化，形成有强度的复合材料；步骤七、外层树脂固化后也会发生轻微收缩，在内脱模剂的共同作用下，在模具尾段出模，并对型材进行切割、修整处理。作为一个优选方案，所述内层芳香族双组份树脂至少为环氧树脂、聚氨酯树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂中的一种。作为一个优选方案，所述外层脂肪族双组份树脂至少为环氧树脂或聚氨酯树脂中的一种。有益效果：本专利技术涉及一种纤维增强双层树脂复合材料、及其挤成型装置和工艺，通过一次成型工艺制备具有外层为脂肪族树脂、内层为芳香族树脂的纤维增强复合材料，其中内层芳香族树脂用于提供力学性能，外层脂肪族树脂用于提供耐光老化性能。原理为连续纤维浸润了芳香族树脂后，经模具的预热区和凝胶区初步固化形成有强度的复合材料，然后进入到模具内部的外层树脂胶槽浸润脂肪族树脂，经过固化区高温固化，一方面高温增强了脂肪族树脂对芳香族初步固化材料的渗透、互相交联反应，使二者形成高强度的化学连接，另一方面高温使表面的脂肪族树脂得以固化形成有较大强度的复合材料。这种工艺制备的材料具有如下优点：（1）脂肪族树脂层和芳香族树脂层通过化学键交联，强度大、不会发生分离；（2）表层脂肪族树脂硬度较油漆类涂层大，不易被损伤；（3）表面脂肪族树脂层不含纤维，即便发生损伤，不会使光线进入到树脂和纤维结合处，制品不会发生光老化本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种纤维增强双层树脂复合材料，其特征在于，通过一次拉挤成型工艺制备得到的内层为芳香族树脂、外层为脂肪族树脂的纤维增强复合材料。/n

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强双层树脂复合材料，其特征在于，通过一次拉挤成型工艺制备得到的内层为芳香族树脂、外层为脂肪族树脂的纤维增强复合材料。


2.根据权利要求1所述的纤维增强双层树脂复合材料，其特征在于，所述内层芳香族树脂至少为环氧树脂、聚氨酯树脂、不饱和树脂、乙烯基树脂或酚醛树脂中的一种。


3.根据权利要求1所述的纤维增强双层树脂复合材料，其特征在于，所述外层脂肪族树脂至少为环氧树脂或聚氨酯树脂中的一种。


4.一种权利要求1～3任一项所述的纤维增强双层树脂复合材料的拉挤成型装置，其特征在于，包括：
纱线供给组件，包括由若干缠绕有增强材料的卷筒组成的纱架，设置在所述纱架沿着增强材料运动的一侧、由若干个导向轮组成的集束架，以及设置在所述集束架沿着增强材料运动的一侧导纱板；
固化成型组件，包括设置所述导纱板沿着增强材料运动一侧的封闭注胶盒，与所述注胶盒密闭相连的内层芳香族树脂注胶系统，设置在所述注胶盒沿着增强材料运动一侧的、内部设置有胶槽的模具，以及与所述模具内部胶槽密闭相连的外层脂肪族树脂注入系统；其中，所述模具为分段加热模具，沿着增强材料运动大方向依次为预热区、凝胶区和固化区，在所述凝胶区与固化区之间设置有外层脂肪族树脂胶槽，所述外层脂肪族树脂胶槽的截面形状与模腔的外形相同或相似，且在所述模具内表面之间留有预定的宽度和深度；
牵引切割组件，包括设置在所述模具沿着增强材料运动一侧的牵引装置，以及设置牵引装置沿着增强材料运动一侧的切割装置；
拉挤设备平台，所述固化成型组件和牵引切割组件均通过型材固定安装在所述拉挤设备平台上。


5.根据权利要求4所述的纤维增强双层树脂复合材料的拉挤成型装置，其特征在于，所述纱架上的增强材料依次经过集束架、导纱板、注胶盒、模具、牵引装置和切割装置。


6.根据权利要求4所述的纤维增强双层树脂复合材料的拉挤成型装置，其特征在于，所述的内层芳香族树脂注胶系统和外层脂肪族树脂注胶系统一致，均包括：A料罐，B料罐，与所述A料罐和B料罐下方分别连接的两个蠕动泵和流量计，以及用于混合A料...

【专利技术属性】
技术研发人员：鞠明杰，成源，邓军发，
申请(专利权)人：南京聚发新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：江苏;32