[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

说明书

本发明公开了一种可连续在线加工聚合物复合材料的设备，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；聚合物挤出机，其进料端与等离子体处理装置的输出端连通，用于接收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，分别与等离子体处理装置和超声波处理装置通信连接。本可连续在线加工聚合物复合材料的设备，可连续在线加工聚合物复合材料。本发明还公开了一种可连续在线加工聚合物复合材料的方法。

技术领域

本发明涉及聚合物复合材料技术领域，具体涉及一种可连续在线加工聚合物复合材料的设备和方法。

背景技术

目前，聚合物复合材料是实现汽车轻量化的主要材料之一，提高聚合物复合材料的性能是聚合物复合材料研究中的重要目标。其中界面增强是实现聚合物复合材料增强的重要方式，而利用(聚合物)挤出机加工聚合物实现复合材料增强主要通过两种方式实现：一种是物理处理，即通过各种物理手段预先对增强材料蚀刻，以提高增强材料与聚合物的接触面积，然后把准备好的增强材料倒入专用加料口，缺点是不能够连续加料，无法满足工业连续化生产需求；另一种是化学处理，即通过添加特定的化学偶联剂预先对增强材料进行处理，使材料表面附有与聚合物亲近的化学基团，从而提高增强材料与聚合物之间的界面强度，缺点是不同的聚合物需要不同的偶联剂，选择自由度低，对人体及环境有一定的危害。以上两种方式都是提前预先处理，无法在线实时连续化生产。

发明内容

为克服现有的聚合物复合材料加工技术无法实现连续在线加工的技术问题，本发明提供一种可连续在线加工聚合物复合材料的设备和方法。

为实现上述目的，本发明所提供的一种可连续在线加工聚合物复合材料的设备，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。

上述可连续在线加工聚合物复合材料的设备中，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。

上述可连续在线加工聚合物复合材料的设备中，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。