GFRTP料条和短纤维复合增强的热塑性型材的制备工艺的制作方法

本发明涉及纤维增强复合材料领域，为连续纤维和短纤维复合增强热型性塑料领域,具体涉及一种GFRTP料条和短纤维复合增强的热塑性型材的制备工艺。

背景技术：

热塑性塑料因其品种繁多，具有耐腐蚀，比重轻，加之生产周期短，适合大规模化工业生产，边脚料和废旧产品可多次回收再利用，当前其在国民经济各种部门得到广泛的应用，且应用领域不断拓展，例如塑料型材发展很快。我国在上世纪八十年代也进行塑料型材开发应用，但由于纯塑料力学性能有限，难以作承力件使用，所以纯塑料型材应用开发受到局限。正如水泥没有砂石和钢筋，它不可能在建筑工程、水利工程、交通工程上应用一样，纯塑料型材引入纤维增强材料，可大大提高其力学性能，就可作为承力件应用。由于一些工艺技术问题，国内GFRTP型材大多为短纤维增强，所以力学性能不够高，且各向异性问题也难以解决，这就如同混凝土中缺乏钢筋无法作梁、柱使用。在GFRTP型材中引入连续纤维增强必须解决一些工艺技术难题。

技术实现要素：

本发明的目的在于：针对我国热塑性塑料型材发展状况，本发明引入高性能GFRTP料条作热塑性塑料骨干增强材料，使其起到混凝土中钢筋作用，同时采用高性能SFT作型材基体材料，其中短纤维起到混凝土中砂石作用，因而这种型材具备高力学性能。

为实现上述发明，采用如下技术方案：

一种GFRTP料条和短纤维复合增强的热塑性型材的制备工艺，包括如下步骤：

步骤S1，采用GF无捻粗纱挤拉成型工艺制备GFRTP料条，选用性能良好的GF无捻粗纱和特殊料条成型模具，对GF进行单纱张力控制和预热100—130℃，采用挤拉成型工艺制备GF与塑料熔融体浸润良好，形成良好界面和表面质量均一的GFRTP料条；

步骤S2，选择适合于基体塑料的增强型浸润剂生产的GF无捻粗纱和热塑性塑料采用带排气功能的双螺杆挤出机挤出SFT料;

步骤S3，采用GFRTP料条作型材骨干连续增强材料，SFT作型材基体材料制备GFRTP型材，将GFRTP料条进行单根张力控制并进行预热180—200℃后，有序进入型材挤出模，将步骤S2制备的SFT料挤入型材挤出模，包裹GFRTP料条后一起挤出，再进入定型模定型成材，最后按规格切段而成。

进一步，所述GFRTP料条的规格为Φ2—Φ5mm，以重量为基准，GF含量为30—70%。

进一步，所述SFT料与GFRTP料条为同种塑料制成。

进一步，所述GF无捻粗纱为单丝直径11—19μm，纱支数200—1200Tex。

进一步，所述热塑性塑料为普通塑料或工程塑料或高性能塑料。

进一步，所述步骤S2中的SFT料以重量为基准，GF含量为30—50%。

进一步，该热塑性塑料型材为普通型材或异型剖面型材。

综上所述，由于采用了上述技术方案，本发明的有益效果是：

1、本发明采用适于塑料基材的玻纤增强型浸润剂生产的GF无捻粗纱，以提高GF纱与塑料熔融体的浸润性，提高料条力学性能，在制备料条时，对GF纱进行单股张力控制，以达料条中GF等长，在制备料条时对GF进行预热100—130℃，以提高增强效果和生产效率。

2、本发明的SFT料选择与GFRTP料条同种塑料基材，并根据不同型材性能要求，设计SFT含量，采用带排气功能的双螺杆挤出机挤出SFT料，以保证型材结构紧密，不会产生气泡而影响性能。

3、本发明通过该工艺技术实施，能够制备出高力学性能、多种截面形状和规格的GFRTP型材，以适应不同应用领域、不同性能和不同形状要求。

附图说明

本发明将通过例子并参照附图的方式说明，其中：

图1是GFRTP料条和短纤维复合增强的热塑性塑料型材示意图；

图2是图1的截面结构示意图；

图3是GFRTP料条示意图；

图4是图3的截面结构示意图；

图中所示：1—GFRTP料条，2—SFT料，3—GF，4—塑料。

具体实施方式

本说明书中公开的所有特征，或公开的所有方法或过程中的步骤，除了互相排斥的特征和/或步骤以外，均可以以任何方式组合。

本说明书（包括任何附加权利要求、摘要和附图）中公开的任一特征，除非特别叙述，均可被其他等效或具有类似目的的替代特征加以替换。即，除非特别叙述，每个特征只是一系列等效或类似特征中的一个例子而已。

如图1至图4所示，本发明采用GFRTP料条作型材骨干增强材料，采用SFT作型材基体材料，通过拉挤成型工艺制备出高力学性能的一种新型热塑性塑料型材。

该型材的具体制备工艺，包括如下步骤：

步骤S1，采用GF无捻粗纱挤拉成型工艺制备GFRTP料条1，选用性能良好的GF 3无捻粗纱和特殊料条成型模具，对GF 3进行单纱张力控制（F=10—40 N/根）和预热100—130℃，采用挤拉成型工艺制备GF 3与塑料4熔融体浸润良好，形成良好界面和表面质量均一的GFRTP料条1；

其中，对于PA，挤拉机的挤出机头温度设置为T_机头=250—320℃，T_冷却水=60℃，挤出速度V=3—4 m/min。

步骤S2，选择适合于基体塑料的增强型浸润剂生产的GF 3无捻粗纱和热塑性塑料采用带排气功能的双螺杆挤出机挤出SFT料2，SFT料中以重量为基准，GF含量为30%～50%；

其中，GF 3无捻粗纱经烘干，含油量1.5—1.6%，含水量＜0.1%，对于PA，增强型浸润剂是将如下原料以重量百分比制成，成膜剂组分：水溶性环氧 12—15%，润滑剂 0.3—0.5%，偶联剂KH-560 0.5—0.8%，辅助材料：2—3%，其余为H₂O。

步骤S3，采用GFRTP料条作型材骨干连续增强材料，SFT料2作型材基体材料制备GFRTP型材，将GFRTP料条1进行单根张力控制并进行预热，有序进入型材挤出模，将步骤S2制备的SFT料2挤入型材挤出模，包裹GFRTP料条1后一起挤出，再进入定型模定型成材，最后按规格切段而成。

其中，本发明选择采用适于塑料基材的玻纤增强型浸润剂生产的GF无捻粗纱，单丝直径11—19μm，纱支数为200—1200Tex，以提高GF与塑料熔融体浸润性，提高料条力学性能。在制备料条时，对GF纱进行单股张力控制，以达料条中GF等长，在制备料条时对GF进行预热100—130℃，以提高GF与塑料熔融体浸润性，以重量为基准，GFRTP料条的GF含量为30%～70%，料条直径为Φ2mm～Φ5mm。

在制备型材时，对GFRTP料条进行单根张力控制，以达型材中GF长度相等，并对GFRTP料条进行预热180—200℃，以提高增强效果和生产效率；

选择与GFRTP料条同种塑料基材，并根据不同型材性能要求，设计SFT含量，采用带排气功能双螺杆挤出机挤出SFT料，以保证型材结构紧密，不会产生气泡而影响性能。

根据不同型材截面形状以及不同性能要求，设计不同料条数量，规格及其在截面分布，设计挤拉型材模具，以达型材高性能要求，同时型材挤出模具的设计应适应GFRTP料条增强要求，并保证其在型材中位置稳定，不外露，模具挤出流道设计利于SFT中GF流动和均匀分布，以达型材高性能。

通过上述工艺技术实施，制备出高力学性能，多种截面形状和规格GFRTP型材，以适应不同应用领域，不同性能和不同形状要求。

以上内容仅之是对本发明此作简要说明，此属领域技术人员对上述描述的具体实施此做的各种各样修改补充，或采用类似的方式替代，只要不偏离本发明结构或不超过本发明权利要求书此定义的范围，均应属于本发明保护范围。