[发明专利]一种连续纤维增强热塑性树脂预浸带的制备装置及其应用

说明书

技术领域

本发明属于复合材料技术领域，涉及一种火焰喷涂法制造连续纤维增强热塑性树脂预浸带的装置及其应用。

背景技术

连续纤维增强热塑性复合材料由于连续纤维在基体内有序排列，因此表现出很高的机械性能，也是近年来国内外研究的重点之一。制作连续纤维增强热塑性预浸带，再由预浸带制成产品，是目前普遍采用的制作连续纤维增强热塑性复合材料的方法，而连续纤维增强热塑性预浸带性能对其最终产品有很大影响。中国专利CN 129465A公开了一种连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，它是采用预先分散好的混纤纱通过加热熔融辊压浸渍的方式制造连续纤维增强的热塑性预浸带。虽然该方法能很好制造浸渍完全的连续纤维增强热塑性预浸带，但制造成本较高。中国专利CN 101474868A也公开了一种连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，采用淋膜法，挤出机挤出熔融的树脂，通过淋膜模头淋膜到展开的连续纤维上，再经过冷辊冷压成带，此方法可以降低产品成本。

以上无论那种方法，都存在着加工温度有限的问题，对于较高熔点的热塑性树脂，无法用以上方法制备出预浸带。本发明采用火焰喷涂的方法，利用火焰的高温特性，将一些高熔点的树脂熔融，喷涂在连续纤维表面上，再经冷压辊挤压定型，制备出连续纤维增强高熔点树脂预浸带。

发明内容

本发明的目的在于针对现有技术的缺陷而提供了一种连续纤维增强高熔点热塑性预浸带的制备装置及其应用。本发明利用火焰的高温特性，将含有助剂的热塑性树脂粉末熔融、喷涂在连续纤维上，再经过冷压辊挤压成连续纤维增强热塑性树脂预浸带。

为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下：

一种连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制备装置，该装置包括放置连续纤维纱的纱架、纤维丝束张力调解装置、牵引装置，纤维分散张力调节装置、压平定型装置、收卷装置，还包括浸渍复合装置，所述的浸渍复合装置包括复合辊、双向火焰喷涂头和粉末回收装置；所述的复合辊位于复合装置内部；所述的双向火焰喷涂头位于复合辊上方；所述的粉末回收装置位于复合辊和双向火焰喷头之间。

所述的双向火焰喷涂头从内向外依次包含粉末和载气通道、燃气通道、氧气通道、冷却水进水通道和冷却水出水通道。

所述的纱架主要包括连续纤维卷连续纤维卷的主要目的是将连续纤维束从纤维卷上平行展开。纱架上设有水平转动的锭子支架，用于放置连续纤维卷。为了控制连续纤维从连续纤维卷上展开时的稳定性和张紧力的均匀性，锭子支架上设有锭子，锭子支架上放置连续纤维卷，每个水平转动的锭子上设有阻尼装置用来控制连续纤维卷在展开连续纤维时的张力的均匀性，保证纤维的平行排列和张力的均匀性。每行纱架的头部设有一排横向排列的导丝孔，以确保每根丝束按一定顺序导出。

为了进一步保证从纱架引出的连续纤维的分散和受力均匀，所述的纤维丝束张力调解装置位于纱架的下游，它主要包括3～8个张力调解辊，各张力调解辊位置上下相互交错主要作用是使纤维分散和受力均匀，以保证最终产品的厚度的均匀性和不变型。

所述的牵引装置，包括牵引辊，为纤维的移动提高动力。其中牵引辊包括上下牵引辊，下牵引辊位于牵引装置内部，上牵引辊位于下牵引辊上方。上牵引辊通过气缸33可以上下移动，与下牵引辊闭合。上牵引辊为金属辊，下牵引辊为橡胶辊，以确保在上下辊闭合时，纤维在其中经过不会被压碎。

所述的纤维分散张力调节装置在牵引装置之后，包括纤维分散调解辊，起到分散纤维和调解纤维受力作用。

所述的浸渍复合装置位于纤维分散张力调节装置之后，分散均匀的连续纤维从纤维分散张力调节装置进入浸渍复合装置。火焰喷涂头将树脂粉末加热熔融喷涂到连续纤维上，未粘附到纤维上的粉末由粉末回收装置回收，粘附熔融树脂的纤维经过复合辊挤压成连续纤维增强热塑性树脂预浸带。

所述的压平定型装置位于浸渍复合装置之后，该装置包含上压平金属辊和下压平金属辊。连续纤维增强热塑性树脂预浸带经过浸渍复合装置后，再经压平定型装置压平定型，确保预浸带厚度均匀。

所述的收卷装置包括收卷辊。连续纤维增强热塑性树脂预浸带进过压平装置后，最后由收卷装置收卷。最终制的连续纤维增强热塑性树脂预浸带。

所述的纤维丝依次经过纱架、纤维束丝、牵引装置、纤维分散张力调节装置、浸渍复合装置、压平定型装置和收卷装置。

一种利用上述装置制备连续纤维增强高熔点热塑性预浸带的方法，包含步骤：

(1)将连续纤维卷从纱架上引出并展开，再依次经过纤维丝束张力调解装置、牵引装置，纤维分散张力调节装置，进入到浸渍复合装置中分散均匀；