[发明专利]一种连续纤维增强热塑性树脂预浸料的制备方法及其使用的装置

说明书

本发明公开了一种连续纤维增强热塑性树脂预浸料的制备方法，包括以下步骤：将玻纤从纱架单元引出进入展丝单元，通过张力辊进行展丝后进入到复合单元，在复合单元中与双侧喷料涂覆模头喷出的热塑性树脂结合，热塑性树脂在凝固前进入成型单元被两个钢辊进行辊压成型，最后进入收卷单元，切割收卷得到连续纤维增强热塑性树脂预浸料。本发明还公开了一种上述连续纤维增强热塑性树脂预浸料的制备方法所使用的装置，包括纱架单元、展丝单元、复合单元、成型单元和收卷单元，所述纱架单元、所述展丝单元、所述复合单元、所述成型单元和所述收卷单元依次连接。本发明提供的制备方法和所使用的装置简单易得。

技术领域

本发明属于材料技术领域，尤其涉及一种喷涂法制备连续纤维增强热塑性树脂预浸料的方法和使用的装置。

背景技术

连续性纤维增强热塑性树脂是由纤维和树脂两部分组成，绝大多数的热塑性树脂拉伸强度低，但是具有很高的韧性和可塑性；而纤维有很高的拉伸强度，但是容易受到破坏且不容易成型加工。纤维与树脂的复合对二者的缺陷进行互补，使得连续性纤维增强热塑性树脂复合材料的综合性能大大提高。与传统的钢材和铝材相比，其密度约为钢材的1/5，约为铝材的1/2；比强度与比模量也远高于钢和铝的合金，因此在刚度和强度相同的条件下具有质量轻的特点，在节省能源、提高构件的使用性能方面是其它材料无法比拟的。

热塑性树脂可反复加热软化、冷却固化，常温下为高分子量固体，是线型或带少量支链的聚合物，分子间无交联，仅借助范德瓦耳斯力或氢键互相吸引。在成型加工过程中，树脂经加压加热即软化和流动，不发生化学交联，可以在模具内赋形，经冷却定型，制得所需形状的制品。在反复受热过程中，分子结构基本上不发生变化，当温度过高、时间过长时，则会发生降解或分解，这些都是与热固性树脂相区别的特征。

目前，连续纤维增强热塑性树脂预浸料生产方式包含，熔融浸渍法、粉末浸渍法以及喷涂法。美国专利U85529652采用了熔融浸渍法，该工艺将纤维浸渍在熔融槽内，纤维断丝后难以接头，并且树脂在熔融槽内时间较长，影响树脂性能。

发明内容

针对现有技术喷涂法中预浸料浸渍不完全的缺陷，本发明的目的是提供一种连续纤维增强热塑性树脂预浸料的制备方法，得到的连续纤维增强热塑性树脂预浸料具有浸润效果好、力学性能优异，吸水率低、易加工的优点，可以在汽车、建筑、运输等多个领域应用。。

本发明的另一个目的是提供一种上述连续纤维增强热塑性树脂预浸料的制备方法所使用的装置。

为实现上述目的，本发明采用以下的技术方案：

本发明提供了一种连续纤维增强热塑性树脂预浸料的制备方法，包括以下步骤：

将玻纤从纱架单元引出进入展丝单元，通过张力辊进行展丝后进入到复合单元，在复合单元中与双侧喷料涂覆模头喷出的热塑性树脂结合，热塑性树脂在凝固前进入成型单元被两个钢辊进行辊压成型，最后进入收卷单元，切割收卷得到连续纤维增强热塑性树脂预浸料。

所述玻纤为玻璃纤维、芳纶纤维或玄武岩纤维。

所述热塑性树脂为聚丙烯树脂或聚乙烯树脂。

所述连续纤维增强热塑性树脂预浸料中玻纤的质量百分含量为30～70％，热塑性树脂的质量百分含量为30～70％。

本发明还提供了一种连续纤维增强热塑性树脂预浸料的制备方法所使用的装置，包括纱架单元、展丝单元、复合单元、成型单元和收卷单元，所述纱架单元、所述展丝单元、所述复合单元、所述成型单元和所述收卷单元依次连接。

所述纱架单元中含有纱架张力控制装置，用于控制每一卷纱的张力相同以及张力的大小范围为3N～10N。

所述展丝单元中含有三个转动辊，其中第三个转动辊为槽辊。