一种粉末浸渍热塑性拉挤方法及装置制造方法及图纸

本发明专利技术涉及一种粉末浸渍热塑性拉挤方法及装置，包括牵引

【技术实现步骤摘要】
一种粉末浸渍热塑性拉挤方法及装置


[0001]本专利技术属于热塑性复合材料领域，特别涉及一种粉末浸渍热塑性拉挤方法及装置
。

技术介绍

[0002]拉挤成型是指纤维束
、
纱线或织物在外力牵引下，经过浸渍
、
挤压成型
、
加热固化
、
定长切割等步骤制备相应线型拉挤制品的一种工艺
。
热塑性拉挤复合材料相比于热固性拉挤复合材料具有生产周期短
、
污染小
、
原材料利用率高且制件报废易回收的特点
。
因热塑性树脂普遍存在粘度大的问题，导致纤维浸渍困难，因此需要对热塑性拉挤过程中的纤维浸渍方式进行改进
。
[0003]当前纤维增强复合材料的热塑拉挤成型方法主要采用熔融浸渍的方法进行，其特征是通过熔融高分子聚合物渗透纤维束的方式实现浸润，如申请号为
CN202320145937.2
的专利，公开了一种热塑复合材料棒材生产设备，利用挤出压力驱使棒状材料穿过成型机构并移动，同时在成型机构内实现树脂的熔化和浸渍，然而该种方法存在熔体黏度高导致的纤维浸渍困难和热塑性材料长时间处于熔融状态可能会发生降解的问题
。
[0004]目前也存在静电粉末浸渍干纤维增强复合材料的热塑性拉挤方法，其特征是通过将粉末状热塑性树脂喷涂于纤维束表面，再加热熔化实现浸渍，如申请号为
CN202211719166.X
的专利，通过雾化加湿纤维束表面增强其导电性，再采用静电粉末浸渍的手段，制备得到预浸料，这种工艺的缺陷是纤维必须导电，主要采用碳纤维，否则纤维束吸附不上树脂粉末，或容易脱落，导致树脂含量很难控制
。

技术实现思路

[0005]本专利技术所要解决的技术问题是提供一种粉末浸渍热塑性拉挤方法及装置，该工艺及装置可以缩短基体聚合物浸渍纤维束内部单丝表面的距离，解决热塑性拉挤工艺中纤维材料浸渍困难
、
基体聚合物易热降解问题，提高浸渍效果；使粉末状聚合物在加热时所需停留时间更短，降低了基体聚合物热降解的可能；在固化时熔体进行局部流动，减少了浸渍对于纤维束的损伤，具有良好的应用前景
。
[0006]本专利技术提供了一种粉末浸渍热塑性拉挤方法，包括如下步骤：
[0007](1)
将纱线或纤维束在牵引装置的牵引下经由导纱器
、
分纱器进入加热装置，对纱线或纤维束表面进行加热处理，使纱线或纤维束表面达到预设温度；
[0008](2)
将纱线或纤维束经由加热装置进入粉末浸渍区，使粉末浸渍区内所放置的粉末状热塑性聚合物附着在纱线中纤维的表面或纤维束中单丝的表面；
[0009]其中，所述粉末浸渍区包括浸料辊组
、
振动料槽
、
重力喂料装置；经过加热处理的纱线或纤维束经浸料辊组中的第一浸料辊进入振动料槽，浸料辊组中的第二浸料辊确保纱线或纤维束在振动料槽中的最低位置，在纱线或纤维束完成粉末浸渍后，经浸料辊组中的第三浸料辊离开振动料槽进入预成型区；
[0010](3)
将表面附有粉末状热塑性聚合物的纱线或纤维束进入预成型区和固化区，得到拉挤制品；
(4)
将拉挤制品经牵引装置牵引至切割装置，由切割装置进行切割达到所需长度
。
[0011]所述步骤
(1)
中的纱线或纤维束种类为碳纤维
、
玻璃纤维
、
石英纤维
、
芳纶纤维
、
氮化硅纤维
、
高强高模聚乙烯纤维
、
玄武岩纤维中的一种或几种
。
[0012]所述步骤
(1)
中的牵引装置是由伺服电机提供动力
、
可以进行无级调速的夹持牵引机构，该牵引装置夹持并牵引制品沿所述区域移动
。
[0013]所述步骤
(1)
中的加热装置为管式炉或红外加热炉；预设温度为
200
‑
400℃。
[0014]所述加热装置可以进行温度设定且内部温度分布均匀，可以通入惰性气体，在惰性气体氛围中对所述的纱线或纤维束进行加热
。
所述加热装置可以是管式炉，红外加热炉等利用对流或辐射进行非接触式加热的加热装置，所述纱线或纤维束进出所述加热装置而不与其发生接触
。
[0015]所述步骤
(2)
中的粉末状热塑性聚合物为聚醚醚酮
、
聚对苯二甲酸丁二酯
、
聚醚酰亚胺
、
聚苯硫醚
、
聚芳醚酮中的一种或几种；粉末状热塑性聚合物的粒径为
160
目以上
。
[0016]所述浸料辊组是由三对浸料辊组成的对所述纱线或纤维束进行运动方向控制的装置
。
所述振动料槽是内壁涂有耐高温材料层的凹槽，所述粉末状热塑性聚合物放置于其中，所述振动料槽由伺服电机提供动力，可往复振动并进行无级调速
。
所述重力喂料装置是保持所述振动料槽内所述粉末状热塑性聚合物水平稳定在一定范围内的喂料装置，其基于重力的作用实现所述粉末状热塑性聚合物的补充喂入
。
[0017]本专利技术还提供了一种粉末浸渍热塑性拉挤装置，包括依次连接的纱架
、
导纱器
、
分纱器
、
加热装置
、
粉末浸渍区
、
预成型区
、
固化区
、
牵引装置和切割装置；其中，所述粉末浸渍区包括浸料辊组
、
振动料槽
、
重力喂料装置；经过加热处理的纱线或纤维束经浸料辊组中的第一浸料辊进入振动料槽，浸料辊组中的第二浸料辊确保纱线或纤维束在振动料槽中的最低位置，在纱线或纤维束完成粉末浸渍后，经浸料辊组中的第三浸料辊离开振动料槽进入预成型区
。
[0018]所述预成型区包括预成型区高温加热装置和压力调控装置
。
[0019]所述固化区包括依次连接的固化区高温加热装置和压力调控装置
、
真空抽滤装置和冷却装置
。
[0020]所述预成型区高温加热装置和压力调控装置共同作用将所述粉末状热塑性聚合物初步熔化
。
所述固化区高温加热装置和压力调控装置共同作用将所述初步熔化的粉末状热塑性聚合物完全熔化成流体，在成型模具中进行固化形成拉挤制品；所述真空抽滤装置保证固化过程的真空，避免所述热塑性聚合物流体与所述纱线或纤维束结合时出现气孔等缺陷；所述冷却装置在所述固化过程完成后，将所述拉挤制品逐步冷却至室温
。
[0021]所述固化区高温加热装置和压力调控装置的共同作用过程包括：所述高温加热装置将所述成型模具中的温度逐渐升高至所述粉末状热塑性聚合物本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.
一种粉末浸渍热塑性拉挤方法，包括如下步骤：
(1)
将纱线或纤维束在牵引装置
(19)
的牵引下经由导纱器
(2)、
分纱器
(3)
进入加热装置
(4)
，对纱线或纤维束表面进行加热处理，使纱线或纤维束表面达到预设温度；
(2)
将纱线或纤维束经由加热装置
(4)
进入粉末浸渍区
(5)
，使粉末浸渍区
(5)
内所放置的粉末状热塑性聚合物
(11)
附着在纱线中纤维的表面或纤维束中单丝的表面；其中，所述粉末浸渍区
(5)
包括浸料辊组
(6)、
振动料槽
(10)、
重力喂料装置
(12)
；经过加热处理的纱线或纤维束经浸料辊组
(6)
中的第一浸料辊
(7)
进入振动料槽
(10)
，浸料辊组中的第二浸料辊
(8)
确保纱线或纤维束在振动料槽中的最低位置，在纱线或纤维束完成粉末浸渍后，经浸料辊组中的第三浸料辊
(9)
离开振动料槽
(10)
进入预成型区
(13)
；
(3)
将表面附有粉末状热塑性聚合物的纱线或纤维束进入预成型区
(13)
和固化区
(15)
，得到拉挤制品；
(4)
将拉挤制品经牵引装置
(19)
牵引至切割装置
(20)
，由切割装置
(20)
进行切割达到所需长度
。2.
根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述步骤
(1)
中的纱线或纤维束种类为碳纤维
、
玻璃纤维
、
石英纤维
、
芳纶纤维
、
氮化硅纤维
、
高强高模聚乙烯纤维
、
玄武岩纤维中的一种或几种
。3.
根据权利要求1...

【专利技术属性】
技术研发人员：权震震，任伟，覃小红，俞建勇，
申请(专利权)人：东华大学，
类型：发明
国别省市：