[发明专利]一种可连续在线加工聚合物复合材料的设备和方法

权利要求书

1.一种可连续在线加工聚合物复合材料的设备，其特征在于，包括：

等离子体处理装置，用于处理增强材料，以使增强材料的表面产生凹陷孔而增加增强材料与聚合物熔体的接触面积，从而使增强材料与聚合物熔体的界面强度提高；

聚合物挤出机，其进料端与所述等离子体处理装置的输出端连通，用于接收所述等离子体处理装置处理后的增强材料；

超声波处理装置，设于所述聚合物挤出机挤出方向的下游，用于处理熔融状态的复合材料混合物，促进增强材料在熔融态聚合物中的分散状态并改善聚合物的流变性能；

控制单元，分别与所述等离子体处理装置和所述超声波处理装置通信连接，以控制所述等离子体处理装置喷射等离子的强度和所述超声波处理装置的发射超声功率。

2.如权利要求1所述的可连续在线加工聚合物复合材料的设备，其特征在于，所述等离子体处理装置包括等离子主机、用于放置增强材料的金属履带、用于处理所述金属履带上的增强材料的等离子处理单元、用于改变所述等离子处理单元相对所述金属履带上的增强材料的位置的移动单元、用于为所述移动单元的运动提供动力的动力单元、用于安装所述移动单元和动力单元的支撑单元、用于将所述等离子处理单元处理后的增强材料收集并传送至所述聚合物挤出机的进料端的收料单元；

所述控制单元与所述等离子主机连接以控制所述等离子处理单元喷射等离子的强度；所述等离子处理单元设于所述移动单元上；所述动力单元与所述移动单元动力连接并可驱动所述移动单元运动，以改变所述等离子处理单元相对所述金属履带上的增强材料的位置。

3.如权利要求2所述的可连续在线加工聚合物复合材料的设备，其特征在于，所述等离子处理单元包括用于处理所述金属履带上的增强材料的等离子喷头、用于使所述等离子喷头与所述等离子主机连接的等离子喷管；所述等离子喷头设于所述移动单元上；

所述动力单元与所述移动单元动力连接并可驱动所述移动单元运动，以使所述等离子喷头不仅能相对所述金属履带上下运动，也能相对所述金属履带上的增强材料的传送方向的垂直方向进行往复移动。

4.如权利要求3所述的可连续在线加工聚合物复合材料的设备，其特征在于，所述移动单元包括安装在所述支撑单元上且能相对所述金属履带上下运动的第一滑杠、安装在所述第一滑杠上且能在所述第一滑杠上相对所述金属履带上的增强材料的传送方向的垂直方向进行往复移动的第二滑杠；

所述等离子喷头设于所述第二滑杠上；

所述动力单元包括与所述第一滑杠动力连接的第一伺服电机、与所述第二滑杠动力连接的第二伺服电机。

5.如权利要求1或2所述的可连续在线加工聚合物复合材料的设备，其特征在于，所述超声波处理装置包括超声波激发器、超声波探头和连接线；

所述超声波探头安装于所述聚合物挤出机的出料端并通过所述连接线与所述超声波激发器相连；所述超声波激发器发射的超声波经所述超声波探头射入聚合物复合材料熔体，超声波在聚合物复合材料熔体内部产生高频振动；

所述控制单元与所述超声波激发器连接以控制所述超声波激发器的发射超声功率。

6.如权利要求5所述的可连续在线加工聚合物复合材料的设备，其特征在于，所述超声波探头的外部罩设有外罩。

7.一种可连续在线加工聚合物复合材料的方法，其特征在于，包括如下步骤：

S1、将增强材料置于等离子体处理装置上，通过控制单元对等离子体处理装置喷射等离子的强度进行控制，对增强材料进行等离子处理，使增强材料的表面产生凹陷孔而增加增强材料与聚合物熔体的接触面积，从而使增强材料与聚合物熔体的界面强度提高；

S2、将经过等离子体处理装置处理后的增强材料传送到聚合物挤出机内，增强材料经聚合物挤出机处理后形成熔融状态的复合材料混合物并被传送到聚合物挤出机挤出方向的下游；

S3、超声波处理装置对熔融状态的复合材料混合物进行处理，以促进增强材料在熔融态聚合物中的分散状态并改善聚合物的流变性能，超声波处理装置的发射超声功率由控制单元控制。