[发明专利]一种高阻隔热塑性单向预浸带及其制备方法和设备

说明书

本发明公开了一种高效率高阻隔连续纤维增强热塑性单向预浸带及其制备方法和设备，该预浸带材料为三层结构，上下层结构为多层热塑复合阻隔膜，中间层为连续纤维增强热塑性单向预浸带，预浸带通过淋膜工艺品字形浸润，热压浸润工艺制备；三层结构通过连续纤维增强热塑性单向预浸带在线热复合工艺制备而成，不仅效率高，具有较强的横向、纵向拉伸强度而且具有优异阻隔效果。

技术领域

本发明涉及热塑性复合材料技术领域，特别涉及一种高效率高阻隔连续纤维增强热塑性单向预浸带及其制备方法和设备。

背景技术

连续纤维增强复合材料有热固性和热塑性两种；两者都具有强度高、刚性好及耐腐蚀、耐疲劳、免喷涂、易清洗等共同优点。但与热固性材料相比，热塑性材料还具有：韧性好、抗冲击、易修补、可回收再生利用等显著特征。连续纤维增强热塑性预浸带是指以热塑性塑料熔融浸渍连续纤维，复合而成的连续纤维增强热塑性单向带材，涉及的热塑性树脂包括PP、PA、PET、PC、PPS、PEI和PEEK等，纤维涉及玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，产品可长期保存，在高温、高湿度下能保持良好的力学性能，成型方法多，生产效率高，近年来需求量迅猛增长。

中国发明专利CN201610806836.X公布了一种连续纤维增强热塑性预浸带的制备工艺，其先是对单向连续的增强纤维进行开纤处理，然后进行预加热；接着采用熔融纺丝法将热塑性树脂挤出成半熔融态的丝条，并垂直落至预处理后的增强纤维表面；通过粘结辊作用使丝条平行均匀排列在增强纤维间，后经热压浸润使热塑性树脂充分浸润增强纤维，最后冷压定型收卷，得到连续纤维增强热塑性预浸带，但未提及阻隔性能。

中国发明专利CN202010662080.2一种单向连续纤维增强热塑复合材料的制备方法和设备，其通过采用开放式的热熔树脂与纤维热熔融合的涂抹工艺设计，将挤出机塑化熔融的树脂经过设定的模头输送至所述的热熔树脂涂抹引导辊，并在热熔树脂涂抹引导辊的辊面形成一层厚度均匀的热熔树脂膜层；热熔树脂涂抹引导辊通过设定的旋转运动将热熔树脂沿引导辊辊面连续、均匀地涂抹在一排连续运行，均匀展开的纤维体上，一排已涂抹了热熔树脂的均匀展开的纤维连续经过多级串联、平行交互、开放式的连续纤维与热熔树脂辊压浸渍涂抹装置，完成热熔树脂与纤维的有效融合，热熔树脂与纤维有效融合的复合体在主牵引的驱动力作用下，连续通过冷却、定型装置，收卷成单向连续纤维增强树复合材料，制备方法复杂品字形对压结构使用过程中易断纱积料且没有提及阻隔性能。

中国发明专利CN202110095987.X一种高效率高阻隔热塑性复合材料板，其通过热压复合的隔离层、功能表面层、缓冲层、增强层、阻隔层和介质层，其中，所述隔离层为全透明或半透明BOPET膜，下表面与功能表面层的上表面贴合；所述阻隔层为铝塑复合膜，增强层为多层连续纤维增强热塑性复合材料预浸片组成，所述连续纤维增强热塑性复合材料预浸片由增强纤维经过熔融的基体树脂充分浸渍加工而成。但其为层压复合板材并未提及阻隔连续纤维增强预浸带。

本发明使用淋膜预浸工艺制备连续纤维增强热塑性预浸带并将多层热塑复合阻隔膜，通过在线加热复合方式实现多层热塑复合膜与连续纤维增强热塑性单向预浸带热熔贴合，既保持了连续纤维的单向状态，维持单向带较高的拉伸强度，又赋予单向预浸带良好的阻隔性能，所制备的单向预浸带也可以通过层层热熔复合制备相关阻隔板材。

发明内容

本发明所采取的技术方案如下：

高效率高阻隔连续纤维增强热塑性单向预浸带为三层结构，上下层结构为多层热塑复合阻隔膜，中间层为连续纤维增强热塑性单向预浸带，该材料由以下结构复合制备而成：

1、多层热塑复合阻隔膜，为多层共挤膜，其基础树脂一般是HDPE、PP等树脂，阻隔树脂主要是PA、EVOH、PVDC等。多层热塑复合阻隔膜一般来说按AB两层、ABC、ABA三层或ABCBA五层及ABCDCBA七层结构的对称设计，其阻隔性及复合强度好。