本发明专利技术公开了一种连续长纤维增强热塑性树脂及其制备方法与成型设备。该成型设备，包括纤维预热装置1、熔融浸渍模具2和二次辊压装置3。该方法包括：1)将连续长纤维束交替绕过分散辊(4)，同时加热分散辊电加热棒(5)，使连续长纤维束得到初步分散；2)将步骤1)处理完毕的连续长纤维束交替绕过张力辊(7)，同时，将热塑性树脂熔体由挤出机连接装置(13)进入所述熔融浸渍模具(2)，使得连续长纤维束和热塑性树脂熔体进行熔融浸渍；3)将连续长纤维和热塑性树脂熔体交替绕过辊轮(11)并进行辊压，得到所述连续长纤维增强热塑性树脂。使用本发明专利技术的成型设备制备的长纤维增强热塑性树脂，浸渍效果好，浸渍效率高，性能优异。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及连续长纤维增强热塑性树脂，特别是涉及一种连续长纤维增强热塑性树脂及其制备方法与成型设备。
技术介绍
连续长纤维增强热塑性树脂是一种增强纤维单向排布且其长度与树脂颗粒长度相等的增强型热塑性树脂，树脂均匀地分布在纤维之间，形成连续相，以固定纤维的空间位置，并在材料内部传递载荷。它与普通的短纤维增强热塑性树脂相比，具有更加突出的机械性能、耐热性能、抗翘曲性能、尺寸稳定性等，因而可制造出机械性能卓越的产品，如汽车零部件、电子器件、化工部件等。 已经有一些公开的制备连续长纤维增强热塑性树脂的浸溃设备与浸溃方法，这些成型方法的共同特点是浸溃设备比较单一，一般只有一个浸溃单元组成，由于浸溃时间较短及浸溃设备的缺陷而不能使连续长纤维束得到理想的浸溃。例如在公开号为CN1037679和CN101152767A的中国专利技术专利中，所提到的成型装置均为只有一个熔融浸溃模具组成的浸溃单元，熔融浸溃模具由类似正弦曲线排布的“波峰”、“波谷”或张力辊组成。由于纤维束通过熔体浸溃模具的浸溃时间有限，纤维束得不到充分的浸溃，而且纤维束在通过这些“波峰”、“波谷”或张力辊时，均为单面受压，纤维束只能得到单侧浸溃，浸溃效率较低；此外，纤维束在通过熔融浸溃模具内的的“波峰”、“波谷”或张力辊时，不能形成狭缝流道，熔体粘度较大，从而导致浸溃效果较差。在公开号为CN2892438的中国专利技术专利中，提到了一种长纤维增强塑料颗粒滚压生产装置，表面沾满塑料浆的长纤维束，经过该装置多次滚压，将塑料浆积压在纤维束内部，使长纤维和塑料熔体达到致密结合。在这种成型方法中，浸溃单元也只有滚压装置组成，由于纤维束没有经过预热，纤维束温度较低，影响热塑性树脂的浸溃；同时，纤维束没有经过熔融浸溃单元的浸溃，分散和浸溃效果差。
技术实现思路
本专利技术的目的是提供一种连续长纤维增强热塑性树脂及其制备方法与成型设备。本专利技术提供的制备连续长纤维增强热塑性树脂的成型设备，包括纤维预热装置I、熔融浸溃模具2和二次辊压装置3 ；其中，所述纤维预热装置I由3-6个等间距排布的分散辊4组成，所述分散辊4的芯部设置分散辊电加热棒5 ;所述熔融浸溃模具2由3-6个等间距排布的张力辊7组成；所述二次辊压装置3由3-6个等间距排布的辊轮11组成，所述辊轮11的芯部设置辊轮电加热棒12。上述连续长纤维增强热塑性树脂的成型设备也可只由所述纤维预热装置I、所述熔融浸溃模具2和所述二次辊压装置3组成。所述纤维预热装置I中，分散辊4的直径为40-100mm,具体可为45-100mm,相邻两个分散棍4水平方向之间的距离为40-100mm,具体为45-100mm ;所述熔融浸溃模具2中，张力辊7的直径为25-100mm，具体为50-100mm，相邻两个张力辊7水平方向之间的距离为25-60mm，具体为50_60mm，第一组张力辊和最后一组张力辊分别由上张力辊8和下张力辊9组成；所述熔融浸溃模具2中，上张力辊8和下张力辊9的压延间隙可通过调整螺钉10调整；所述二次辊压装置3中，辊轮11的直径为40-100mm，具体为50-100mm，相邻两个辊轮11水平方向之间的距离为40_100mm，具体为45_100mm。本专利技术提供的利用上述连续长纤维增强热塑性树脂的成型设备制备连续长纤维增强热塑性树脂的方法，包括如下步骤 I)将连续长纤维束交替绕过所述纤维预热装置I的分散辊4，同时加热所述分散辊电加热棒5，使所述连续长纤维束得到初步分散；2)将步骤I)处理完毕的连续长纤维束交替绕过所述熔融浸溃模具2中的张力辊7,同时，将热塑性树脂熔体由挤出机连接装置13进入所述熔融浸溃模具2，使得所述步骤I)处理完毕的连续长纤维束和所述热塑性树脂熔体进行熔融浸溃；3)将所述步骤2)处理完毕的连续长纤维和热塑性树脂熔体交替绕过所述二次辊压装置3的辊轮11并进行辊压，得到所述连续长纤维增强热塑性树脂；上述方法的步骤I)中，所述连续长纤维束选自玻璃纤维和碳纤维中的至少一种；所述分散辊电加热棒5加热后的温度为160-200°C，优选180°C。步骤2)中，所述热塑性树脂选自聚丙烯、尼龙、聚甲醛、聚酯和聚氨酯中的至少一种。该步骤中，可通过调整熔融浸溃模具2上的调整螺钉10，调整上张力辊8和下张力辊9之间的压延间隙，控制纤维束的浸溃效果；连续长纤维束在熔融浸溃模具2中张力辊和压延装置的作用下，能够得到较好的浸溃和分散；所述步骤3)辊压步骤中，温度为160_190°C，优选175°C。在实际操作中，还可将连续长纤维增强热塑性树脂进行冷却、牵引和切粒，得到预定长度的连续长纤维增强热塑性树脂颗粒。按照上述方法制备所得连续长纤维增强热塑性树脂，也属于本专利技术的保护范围。本专利技术通过纤维预热装置，使连续纤维束预热到设定温度，从而提高纤维与热塑性树脂的接触温度，进而提高纤维束的浸溃效果，同时纤维束也可在分散辊的作用下得到一定程度的预分散；纤维束在熔融浸溃模具内，交替绕过型腔内的张力辊，不仅可以实现单侧浸溃而且可实现双面受压，纤维浸溃和分散效率高；通过由上下张力辊组成的压延装置，可提高纤维束的分散效果，此外，热塑性树脂在流经压延装置的狭缝流道时，受到强剪切作用，熔体粘度得到很大降低，因此可大幅提高纤维的浸溃效果，压延间隙可通过调整螺钉调节；经过预分散和浸溃的纤维束，再通过二次辊压装置的辊压，可将热塑性树脂进一步挤压在纤维束内部，使长纤维和热塑性树脂达到致密结合，从而大大提高纤维束的浸溃效果。与现有技术相比较，本专利技术具有以下优点(I)本专利技术提供的成型设备，由纤维预热、熔融浸溃和二次辊压三个单元组成，而传统的制备连续长纤维增强热塑性树脂的成型设备只有一个分散浸溃单元组成，纤维束的分散和浸溃效果差；(2)通过本专利技术中成型设备的纤维预热装置，可提高纤维与热塑性树脂的接触温度，进而提高纤维束的浸溃效果，同时纤维束也可得到一定程度的分散，克服传统装置纤维温度低，导致制备过程纤维浸溃效果差且易拉断的缺陷；(3)传统的熔融浸溃模具一般由类似正弦曲线排布的“波峰”、“波谷”或张力辊组成。纤维束在通过这些“波峰”、“波谷”或张力辊时，均为单面受压，纤维束只能得到单侧浸溃，而且熔体粘度较大，浸溃效果较差。而本专利技术的熔融浸溃模具内除张力辊外还含有压延装置，纤维束在通过张力辊时是单侧浸溃，在通过压延装置时是双面受压，两侧同时浸溃，而且热塑性树脂在流经压延装置的狭缝流道时，受到强剪切作用，熔体粘度得到很大降低，因此可大幅提高纤维的浸溃效果，压延间隙还可通过调整螺钉调节。(4)通过本专利技术的二次辊压装置的辊压，可将热塑性树脂进一步挤压在纤维束内部，使长纤维和热塑性树脂达到致密结合，从而大大提高纤维束的浸溃效果。附图说明图I为本专利技术连续长纤维增强热塑性树脂成型设备的主视剖面图；图2是本专利技术连续长纤维增强热塑性树脂成型设备的俯视图；其中，I-纤维预热 装置；2_熔融浸溃模具；3_ 二次辊压装置；4_分散辊；5_分散辊电加热棒；6_连续长纤维束；7_张力辊；8_上张力辊；9_下张力辊；10_调整螺钉；11_辊轮；12_辊轮电加热棒；13-挤出机连接装置。具体实施例方式下面结合具体实施例对本专利技术作进一步阐述，但本专利技术并不限于以下实施例。所述方法如无特别说明均为常规方法。所述材料如无本文档来自技高网...
【技术保护点】
一种制备连续长纤维增强热塑性树脂的成型设备，包括纤维预热装置(1)、熔融浸渍模具(2)和二次辊压装置(3)；其中，所述纤维预热装置(1)由3？6个等间距排布的分散辊(4)组成，所述分散辊(4)的芯部设置分散辊电加热棒(5)；所述熔融浸渍模具(2)由3？6个等间距排布的张力辊(7)组成；所述二次辊压装置(3)由3？6个等间距排布的辊轮(11)组成，所述辊轮(11)的芯部设置辊轮电加热棒(12)。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：贾明印，王亮亮，于建，陈步宁，傅送保，徐建波，王洪波，刘慧宏，陈科宇，
申请(专利权)人：中国海洋石油总公司，中海石油化学股份有限公司，清华大学，
类型：发明
国别省市：
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