专利名称：一种连续纤维增强热塑性树脂预浸带的制备装置及其应用的制作方法
技术领域：
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种火焰喷涂法制造连续纤维增强热塑性树脂预浸带的装置及其应用。
背景技术：
连续纤维增强热塑性复合材料由于连续纤维在基体内有序排列，因此表现出很高的机械性能，也是近年来国内外研究的重点之一。制作连续纤维增强热塑性预浸带，再由预浸带制成产品，是目前普遍采用的制作连续纤维增强热塑性复合材料的方法，而连续纤维增强热塑性预浸带性能对其最终产品有很大影响。中国专利CN 129465A公开了一种连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，它是采用预先分散好的混纤纱通过加热熔融辊压浸溃的方式制造连续纤维增强的热塑性预浸带。虽然该方法能很好制造浸溃完全的连续纤维增强热塑性预浸带，但制造成本较高。中国专利CN 101474868A也公开了一种连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，采用淋膜法，挤出机挤出熔融的树脂，通过淋膜模头淋膜到展开的连续纤维上，再经过冷辊冷压成带，此方法可以降低产品成本。以上无论那种方法，都存在着加工温度有限的问题，对于较高熔点的热塑性树脂，无法用以上方法制备出预浸带。本发明采用火焰喷涂的方法，利用火焰的高温特性，将一些高熔点的树脂熔融，喷涂在连续纤维表面上，再经冷压辊挤压定型，制备出连续纤维增强高熔点树脂预浸带。
发明内容
本发明的目的在于针对现有技术的缺陷而提供了一种连续纤维增强高熔点热塑性预浸带的制备装置及其应用。本发明利用火焰的高温特性，将含有助剂的热塑性树脂粉末熔融、喷涂在连续纤维上，再经过冷压辊挤压成连续纤维增强热塑性树脂预浸带。为实现上述目的，本发明采用的技术方案如下一种连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制备装置，该装置包括放置连续纤维纱的纱架、纤维丝束张力调解装置、牵引装置，纤维分散张力调节装置、压平定型装置、收卷装置，还包括浸溃复合装置，所述的浸溃复合装置包括复合辊、双向火焰喷涂头和粉末回收装置；所述的复合辊位于复合装置内部；所述的双向火焰喷涂头位于复合辊上方；所述的粉末回收装置位于复合辊和双向火焰喷头之间。所述的双向火焰喷涂头从内向外依次包含粉末和载气通道、燃气通道、氧气通道、冷却水进水通道和冷却水出水通道。所述的纱架主要包括连续纤维卷连续纤维卷的主要目的是将连续纤维束从纤维卷上平行展开。纱架上设有水平转动的锭子支架，用于放置连续纤维卷。为了控制连续纤维从连续纤维卷上展开时的稳定性和张紧力的均匀性，锭子支架上设有锭子，锭子支架上放置连续纤维卷，每个水平转动的锭子上设有阻尼装置用来控制连续纤维卷在展开连续纤维时的张力的均匀性，保证纤维的平行排列和张力的均匀性。每行纱架的头部设有一排横向排列的导丝孔，以确保每根丝束按一定顺序导出。为了进一步保证从纱架引出的连续纤维的分散和受力均匀，所述的纤维丝束张力调解装置位于纱架的下游，它主要包括3 8个张力调解辊，各张力调解辊位置上下相互交错主要作用是使纤维分散和受力均匀，以保证最终产品的厚度的均匀性和不变型。所述的牵引装置，包括牵引辊，为纤维的移动提高动力。其中牵引辊包括上下牵引辊，下牵引辊位于牵引装置内部，上牵弓I辊位于下牵弓I辊上方。上牵引辊通过气缸33可以上下移动，与下牵引辊闭合。上牵引辊为金属辊，下牵引辊为橡胶辊，以确保在上下辊闭合时，纤维在其中经过不会被压碎。所述的纤维分散张力调节装置在牵引装置之后，包括纤维分散调解辊，起到分散纤维和调解纤维受力作用。所述的浸溃复合装置位于纤维分散张力调节装置之后，分散均匀的连续纤维从纤 维分散张力调节装置进入浸溃复合装置。火焰喷涂头将树脂粉末加热熔融喷涂到连续纤维上，未粘附到纤维上的粉末由粉末回收装置回收，粘附熔融树脂的纤维经过复合辊挤压成连续纤维增强热塑性树脂预浸带。所述的压平定型装置位于浸溃复合装置之后，该装置包含上压平金属辊和下压平金属辊。连续纤维增强热塑性树脂预浸带经过浸溃复合装置后，再经压平定型装置压平定型，确保预浸带厚度均匀。所述的收卷装置包括收卷辊。连续纤维增强热塑性树脂预浸带进过压平装置后，最后由收卷装置收卷。最终制的连续纤维增强热塑性树脂预浸带。所述的纤维丝依次经过纱架、纤维束丝、牵引装置、纤维分散张力调节装置、浸溃复合装置、压平定型装置和收卷装置。一种利用上述装置制备连续纤维增强高熔点热塑性预浸带的方法，包含步骤(I)将连续纤维卷从纱架上引出并展开，再依次经过纤维丝束张力调解装置、牵引装置，纤维分散张力调节装置，进入到浸溃复合装置中分散均匀；(2)步骤(I)中分散均匀的连续纤维进入浸溃复合装置后，调解连续纤维运行速度，氧气压力，燃气压力，载气压力，冷却水流量和火焰温度；(3)热塑性树脂粉末及添加剂经载气携带后，经火焰喷涂头喷涂到步骤(2)中运行的纤维上，未喷涂上的树脂由粉末回收装置回收，喷涂上熔融树脂的连续纤维经过复合辊挤压使纤维与树脂复合到一起；(4)再经压平定型装置定型，由收卷装置收卷，最终制得连续维增强热塑性树脂预浸带。所述的连续纤维包括无机纤维、有机纤维或金属纤维。所述的无机纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或玄武岩纤维等；或所述的有机纤维选自芳香族聚酰胺纤维如凯芙拉纤维或超高分子量聚乙烯纤维等；或所述的金属纤维选自不锈钢纤维。所述的热塑性树脂选自聚烯烃、聚酯、其他通用树脂或高性能工程塑料。所述的聚烯烃选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯；所述的热塑性聚酯选自聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)、聚对苯二甲酸丙二醇酯(PTT)或聚对苯二甲酸丁二醇酯(PBT)等，所述的聚酰胺选自尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212尼龙612或聚碳酸酯(PC)等；所述的其他通用树脂选自聚氯乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物(ABS)、聚苯乙烯(PS)、耐冲击性聚苯乙烯(HIPS)等；所述的高性能工程塑料选自聚醚醚酮(PEEK)、聚苯硫醚(PPS)、改性聚苯醚(MPPO)或聚醚酰亚胺(PEI)等。所述的连续纤维运行速度为3 8m/min，氧气压力为O. 50 O. 60MPa，燃气压力为O. 08 O. lOMPa，载气压力为O. 40 O. 60MPa，冷却水流量为100 900cm3/min，火焰温度为 2000 32000C ο所述的收卷装置的收卷辊的速度为3 8m/min。所述的预浸带厚度在O. 2 O. 35mm之间，宽度在I 300mm之间。
所述的添加剂选自抗氧剂、抗紫外光稳定剂、阻燃剂、接枝改性剂、抗静电剂等中的一种或几种。所述的抗氧剂选自四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戌四醇酯(抗氧剂1010)、β-(3, 5-二叔丁基-4-轻基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)或N，N'-双-(3-(3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧剂1098)等中的一种或几种。所述的抗紫外光稳定剂选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)、2_(2,-羟基3'，5' - 二叔丁基苯基)-5_氯代苯并三唑(UV327)、2-(2'-羟基-3'，5' - 二特戊基苯基)苯骈三唑(UV328)、亚甲基双[6-苯并三氮唑-4-特辛基苯酚](UV-360)等中的一种或几种。所述的阻燃剂选自十溴二苯乙烷、磷酸三苯酯、包覆红磷、硼酸锌、磷酸三苯酯、聚磷酸铵等；接枝改性剂包括马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸酯接枝聚丙烯、丙烯酸酯接枝聚乙烯、甲基丙烯酸酯接枝聚丙烯等中的一种或几种。所述的抗静电剂选自N，N_ 二羟乙基十八胺十八烷基二乙醇胺双羟乙基)硬脂胺(抗静电剂1800)、硬脂酰胺丙基-β-羟乙基-二甲基硝酸铵(SN)、(3-月桂酰胺丙基)三甲基铵硫酸甲酯盐(LS)、Ν-(3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺(抗静电剂477)等中的一种或几种。本发明同现有技术相比，具有如下优点和有益效果I、本发明的制备装置中包括双向火焰喷涂头和粉末回收装置，这提高了加工树脂的范围。通过使用火焰喷涂方法将一些高熔点的热塑性树脂熔融喷涂到连续纤维上，利用火焰温度高的特点，扩大了其加工树脂的范围。2、本发明方法中，火焰喷涂能提高纤维与树脂浸溃效果，最终获得更高力学性能的广品。
图I为火焰喷涂法制造连续纤维增强热塑性树脂预浸带示意图；图2是火焰喷涂头的俯视图。图3是火焰喷涂头的截面图。附图标记说明纱架10，连续纤维卷11，连续纤维束12，锭子支架13，纱架的头部14，锭子15，
阻尼装置16，导丝孔17，纤维丝束张力调解装置20，张力调解辊21，牵引装置30，上牵引辊31，下牵引辊32，气缸33，纤维分散张力调节装置40，纤维分散调解辊41，浸溃复合装置50，双向火焰喷涂头51，粉末回收装置52，复合辊53，压平定型装置60，上压平金属辊61， 下压平金属辊62，收卷装置70，收卷辊71，载气通道I，燃气通道2，氧气通道3，冷却水进水通道4，冷却水出水通道5。
具体实施例方式以下结合附图所示实施例对本发明作进一步的说明。一种实现火焰喷涂制造连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制备装置，该装置包括放置连续纤维纱的纱架10、纤维丝束张力调解装置20、牵引装置30，纤维分散张力调节装置40、浸溃复合装置50、压平定型装置60、收卷装置70，还包括浸溃复合装置50，所述的浸溃复合装置包括复合辊53、双向火焰喷涂头51和粉末回收装置52，双向火焰喷涂头51和粉末回收装置52提高了加工树脂的范围。纱架10主要包括连续纤维卷11，连续纤维卷11其主要目的是将连续纤维束12从连续纤维卷11上平行展开。纺纱架上设有水平转动的锭子支架13，用于放置连续纤维卷
11。为了控制连续纤维12从连续纤维卷11上展开时的稳定性和张紧力的均匀性，每个水平转动的锭子15设有阻尼装置161。每行纱架的头部14都有一排导丝孔17，以确保每根丝束按一定顺序导出。其中双向火焰喷涂头包含粉末和载气通道I、燃气通道2、氧气通道3、冷却水进水通道4和冷却水出水通道5。纤维丝束张力调解装置20可保证从纱架10引出的连续纤维12的分散和受力均匀，纤维丝束张力调解装置20主要包括纤维张力调解辊21，纤维丝束张力调解装置20主要作用是使纤维分散和受力均匀，以保证最终产品的厚度的均匀性和不变型。牵引装置30，包括上牵引辊31和下牵引辊32，为纤维的移动提高动力。其中上牵引辊31为金属辊，金属辊材质包括铁辊、铜辊、镍辊、锌辊及其合金辊等。下牵引辊32为橡胶辊，以确保在上下辊闭合时，纤维在其中经过不会被压碎。经过牵引装置30后，设有纤维分散张力调节装置40，包括纤维分散调解辊41，起到分散纤维和调解纤维受力作用。经过纤维分散张力调节装置40后，分散均匀的连续纤维进入了浸溃复合装置50。包括双向火焰喷涂头51，粉末回收装置52，复合辊53。双向火焰喷涂头51将树脂粉末加热熔融喷涂到连续纤维上，未粘附到纤维上的粉末由粉末回收装置52回收，粘附熔融树脂的纤维经过复合辊53挤压成连续纤维增强热塑性树脂预浸带。连续纤维增强热塑性树脂预浸带经过浸溃复合装置50后，再经压平定型装置60压平定型。包括上压平金属辊61和下压平金属棍62，确保预浸带厚度均匀。连续纤维增强热塑性树脂预浸带进过压平装置后，最后由收卷装置70收卷。包括收卷辊71，其速度为3 8m/min。最终制的连续纤维增强热塑性树脂预浸带。
实施例I(I)连续玻璃纤维卷安装在放纱架10的锭子13上，将玻璃纤维牵引通过安装在纱架头部的导丝孔，经导丝孔引出的玻璃纤维经纤维丝束张力调解装置20，使玻璃纤维平行均匀排布，避免玻璃纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的玻璃纤维经过牵引装置30，给玻璃纤维施加一定的牵引力。再经过纤维分散张力调节装置40，使得玻璃纤维分散和受力更加的均匀，然后进入浸溃复合装置50。(2)分散好的连续玻璃纤维进入浸溃复合装置50。调解连续纤维运行速度为3m/min，调解氧气压力为O. 50MPa，调解燃气压力为O. 08MPa，调解载气压力为O. 40MPa，调解冷却水流量为IOOcmVmin,使火焰温度达到2000°C。添加抗氧剂四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戌四醇酯(抗氧剂1010)和亚磷酸三(2，4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)的聚醚醚酮(PEEK)粉末经载气携带后，经火焰喷涂头51喷涂到运行的纤维上。(3)未喷涂到玻璃纤维上的粉末由下面的粉末回收装置52回收，粘附熔融树脂的玻璃纤维经由复合辊53挤压定型，使树脂冷却与玻璃纤维复合在一起。(4)再经压平定型装置60定型，由收卷装置70收卷，收卷速度为3m/min，最终制得宽度为1mm，厚度为O. 20mm连续玻璃纤维增强PEEK预浸带。实施例2(I)连续碳纤维卷安装在放纱架10的锭子13上，将碳纤维牵引通过安装在纱架头部的导丝孔，经导丝孔引出的碳纤维经纤维丝束张力调解装置20，使碳纤维平行均匀排布，避免碳纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的碳纤维经过牵引装置30，给碳纤维施加一定的牵引力。再经过纤维分散张力调节装置40，使得碳纤维分散和受力更加的均匀，然后进入浸溃复合装置50。(2)分散好的连续碳纤维纤维进入浸溃复合装置50。调解连续纤维运行速度为4m/min，调解氧气压力为O. 52MPa，调解燃气压力为O. 09MPa，调解载气压力为O. 42MPa，调解冷却水流量为200cm3/min，使火焰温度达到2500°C。添加抗紫外光稳定剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)和阻燃剂十溴二苯乙烷的聚苯硫醚(PPS)粉末经载气携带后，经火焰喷涂头51喷涂到运行的纤维上。(3)未喷涂到碳纤维上的粉末由下面的粉末回收装置52回收，粘附熔融树脂的碳纤维经由复合辊53挤压定型，使树脂冷却与碳纤维复合在一起。(4)再经压平定型装置60定型，由收卷装置70收卷，收卷速度为4m/min，最终制得宽度为100mm，厚度为O. 23mm连续碳纤维增强PPS预浸带。实施例3(I)连续硼纤维卷安装在放纱架10的锭子13上，将硼纤维牵引通过安装在纱架头部的导丝孔，经导丝孔引出的硼纤维经纤维丝束张力调解装置20，使硼纤维平行均匀排布，避免硼纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的硼纤维经过牵引装置30，给硼纤维施加一定的牵引力。再经过纤维分散张力调节装置40，使得硼纤维分散和受力更加的均匀，然后进入浸溃复合装置50。(2)分散好的连续硼纤维进入浸溃复合装置50。调解连续纤维运行速度为5m/min，调解氧气压力为O. 54MPa，调解燃气压力为O. 09MPa，调解载气压力为O. 44MPa，调解冷却水流量为300cm3/min，使火焰温度达到2700°C。添加抗静电剂N，N-二羟乙基十八胺十八烷基二乙醇胺双(β-羟乙基)硬脂胺(抗静电剂1800)和抗氧剂N，N'-双-(3-(3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧剂1098)的改性聚苯醚(MPPO)粉末经载气携带后，经火焰喷涂头51喷涂到运行的纤维上。
(3)未喷涂到硼纤维上的粉末由下面的粉末回收装置52回收，粘附熔融树脂的硼纤维经由复合辊53挤压定型，使树脂冷却与硼纤维复合在一起。(4)再经压平定型装置60定型，由收卷装置70收卷，收卷速度为5m/min，最终制得宽度为170mm，厚度为O. 25mm连续硼纤维增强MPPO预浸带。实施例4(I)连续玄武岩纤维卷安装在放纱架10的锭子13上，将玄武岩纤维牵引通过安装在纱架头部的导丝孔，经导丝孔引出的玄武岩纤维经纤维丝束张力调解装置20，使玄武岩纤维平行均匀排布，避免玄武岩纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的玄武岩纤维经过牵引装置30，给玄武岩纤维施加一定的牵引力。再经过纤维分散张力调节装置40，使得玄武岩纤维分散和受力更加的均匀，然后进入浸溃复合装置50。(2)分散好的连续玄武岩纤维进入浸溃复合装置50。调解连续纤维运行速度为6m/min，调解氧气压力为O. 56MPa，调解燃气压力为O. lOMPa，调解载气压力为O. 46MPa，调解冷却水流量为400cm3/min，使火焰温度达到2850°C。添加抗氧剂β _(3，5_ 二叔丁基-4-轻基苯基)丙酸正十八碳醇酯(抗氧剂1076)、亚磷酸三(2,4-二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)和阻燃剂磷酸三苯酯的聚醚酰亚胺(PEI)粉末经载气携带后，经火焰喷涂头51喷涂到运行的纤维上。(3)未喷涂到玄武岩纤维上的粉末由下面的粉末回收装置52回收，粘附熔融树脂的玄武岩纤维经由复合棍53挤压定型,使树脂冷却与玄武岩纤维复合在一起。(4)再经压平定型装置60定型，由收卷装置70收卷，收卷速度为6m/min，最终制得宽度为250mm，厚度为O. 27mm连续玄武岩纤维增强PEI预浸带。实施例5(I)连续金属纤维卷安装在放纱架10的锭子13上，将金属纤维牵引通过安装在纱架头部的导丝孔，经导丝孔引出的金属纤维经纤维丝束张力调解装置20，使金属纤维平行均匀排布，避免金属纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的金属纤维经过牵引装置30，给金属纤维施加一定的牵引力。再经过纤维分散张力调节装置40，使得金属纤维分散和受力更加的均匀，然后进入浸溃复合装置50。(2)分散好的连续金属纤维进入浸溃复合装置50。调解连续纤维运行速度为7m/min，调解氧气压力为O. 58MPa，调解燃气压力为O. lOMPa，调解载气压力为O. 50MPa，调解冷却水流量为500cm3/min，使火焰温度达到2900°C。添加抗氧剂四[3-(3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戌四醇酯(抗氧剂1010)、亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)和抗紫外光稳定剂2-(2'-羟基:V -二叔丁基苯基)-5_氯代苯并三唑(UV327)的聚碳酸酯(PC)粉末经载气携带后，经火焰喷涂头51喷涂到运行的纤维上。(3)未喷涂到金属纤维上的粉末由下面的粉末回收装置52回收，粘附熔融树脂的金属纤维经由复合辊53挤压定型，使树脂冷却与金属纤维复合在一起。(4)再经压平定型装置60定型，由收卷装置70收卷，收卷速度为7m/min，最终制得宽度为290mm，厚度为O. 30mm连续金属纤维增强PC预浸带。实施例6(I)连续玻璃纤维卷安装在放纱架10的锭子13上，将玻璃纤维牵引通过安装在纱架头部的导丝孔，经导丝孔引出的玻璃纤维经纤维丝束张力调解装置20，使玻璃纤维平行均匀排布，避免玻璃纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的玻璃纤维经过牵引装置30，给玻璃纤维施加一定的牵引力。再经过纤维分散张力调节装置40，使得玻璃纤维分散和受 力更加的均匀，然后进入浸溃复合装置50。(2)分散好的连续玻璃纤维进入浸溃复合装置50。调解连续纤维运行速度为Sm/min，调解氧气压力为O. 60MPa，调解燃气压力为O. 09MPa，调解载气压力为O. 60MPa，调解冷却水流量为800cm3/min，使火焰温度达到3200°C。添加四[3-(3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戌四醇酯(抗氧剂1010)、亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯(抗氧剂168)和抗静电剂硬脂酰胺丙基-β-羟乙基-二甲基硝酸铵(SN)的聚丙烯(PP)粉末经载气携带后，经火焰喷涂头51喷涂到运行的纤维上。(3)未喷涂到玻璃纤维上的粉末由下面的粉末回收装置52回收，粘附熔融树脂的玻璃纤维经由复合辊53挤压定型，使树脂冷却与玻璃纤维复合在一起。(4)再经压平定型装置60定型，由收卷装置70收卷，收卷速度为8m/min，最终制得宽度为300mm，厚度为O. 32mm连续玻璃纤维增强PP预浸带。实施例7(I)连续玻璃纤维卷安装在放纱架10的锭子13上，将玻璃纤维牵引通过安装在纱架头部的导丝孔，经导丝孔引出的玻璃纤维经纤维丝束张力调解装置20，使玻璃纤维平行均匀排布，避免玻璃纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的玻璃纤维经过牵引装置30，给玻璃纤维施加一定的牵引力。再经过纤维分散张力调节装置40，使得玻璃纤维分散和受力更加的均匀，然后进入浸溃复合装置50。(2)分散好的连续玻璃纤维进入浸溃复合装置50。调解连续纤维运行速度为7m/min，调解氧气压力为O. 59MPa，调解燃气压力为O. lOMPa，调解载气压力为O. 60MPa，调解冷却水流量为900cm3/min，使火焰温度达到3000°C。添加抗氧剂N，N'-双-(3-(3，5- 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺(抗氧剂1098)和接枝改性剂马来酸酐接枝聚丙烯的尼龙6粉末经载气携带后，经火焰喷涂头51喷涂到运行的纤维上。(3)未喷涂到玻璃纤维上的粉末由下面的粉末回收装置52回收，粘附熔融树脂的玻璃纤维经由复合辊53挤压定型，使树脂冷却与玻璃纤维复合在一起。(4)再经压平定型装置60定型，由收卷装置70收卷，收卷速度为7m/min，最终制得宽度为300mm，厚度为O. 35mm连续玻璃纤维增强尼龙6预浸带。上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例,本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在 本发明的保护范围之内。
权利要求
1.一种连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制备装置，该装置包括纱架(10)、纤维丝束张力调解装置(20)、牵引装置(30)，纤维分散张力调节装置(40)、压平定型装置(60)、收卷装置(70)，其特征在于还包括浸溃复合装置(50)，所述的浸溃复合装置(50)包括复合辊(53)、双向火焰喷涂头(51)和粉末回收装置(52)，所述的复合辊(53)位于浸溃复合装置(50)的内部，所述的双向火焰喷涂头(51)位于复合辊(53)上方，所述的粉末回收装置(52)位于复合棍(53)和双向火焰喷头(51)之间。
2.根据权利要求I所述的制备装置，其特征在于所述的双向火焰喷涂头(51)从内向外依次包括粉末和载气通道(I)、燃 气通道(2)、氧气通道(3)、冷却水进水通道(4)和冷却水出水通道(5)； 或所述的纱架(10)上设有水平转动的锭子支架(13)，锭子支架(13)上设有锭子(15)，锭子支架(13)上放置连续纤维卷(11)，每个水平转动的锭子(15)上设有阻尼装置(16);所述的各行纱架的头部(14)设有横向排列的一排导丝孔(17)； 或所述的纤维丝束张力调解装置(20)位于纱架(10)的下游，纤维丝束张力调解装置(20)包括3-8个张力调解辊(21)，所述的各张力调解辊位置上下相互交错。
3.根据权利要求I所述的制备装置，其特征在于所述的牵引装置(30)包括上牵引辊(31)和下牵引辊(32)，下牵引辊(32)位于牵引装置(30)的内部，上牵引辊(31)位于下牵引辊(32)上方。
4.根据权利要求3所述的制备装置，其特征在于所述的上牵引辊(31)通过气缸(33)上下移动，与下牵引辊(32)闭合；或所述的上牵引辊(31)为金属辊，下牵引辊(32)为橡胶辊。
5.根据权利要求I所述的制备装置，其特征在于所述的纤维分散张力调节装置(40)位于牵引装置(30)之后，其包括纤维分散调解辊(41);或所述的浸溃复合装置(50)位于纤维分散张力调节装置(40)之后；或所述的压平定型装置(60)位于浸溃复合装置(50)之后，该装置包含上压平金属辊(61)和下压平金属辊(62);或所述的收卷装置(70)包括收卷辊(71)。
6.一种利用权利要求1-5中任一所述的装置制备连续纤维增强热塑性预浸带的方法，其特征在于包含以下步骤 (1)将连续纤维卷(11)从纱架(10)上引出并展开，再依次经过纤维丝束张力调解装置(20)、牵引装置(30)，纤维分散张力调节装置(40)，进入到浸溃复合装置(50)中分散均匀； (2)步骤(I)中分散均匀的连续纤维进入浸溃复合装置(50)后，调解连续纤维运行速度，氧气压力，燃气压力，载气压力，冷却水流量和火焰温度； (3)热塑性树脂粉末及添加剂经载气携带后，经双向火焰喷涂头(51)喷涂到步骤(2)中运行的纤维上，未喷涂上的树脂由粉末回收装置(52)回收，喷涂上熔融树脂的连续纤维经过复合辊(53)挤压使纤维与树脂复合到一起； (4)再经压平定型装置(60)定型，由收卷装置(70)收卷，最终制得连续维增强热塑性树脂预浸带。
7.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的连续纤维包括无机纤维、有机纤维或金属纤维；所述的无机纤维优选玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或玄武岩纤维；或所述的有机纤维优选芳香族聚酰胺纤维如凯芙拉纤维或超高分子量聚乙烯纤维；所述的金属纤维优选自不锈钢纤维。
8.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的热塑性树脂选自聚烯烃、聚酯、其他通用树脂或高性能工程塑料，所述的聚烯烃优选均聚聚丙烯、共聚聚丙烯或聚乙烯；所述的热塑性聚酯优选聚对苯二甲酸乙二醇酯、聚对苯二甲酸丙二醇酯或聚对苯二甲酸丁二醇酯，所述的聚酰胺优选尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212、尼龙612或聚碳酸酯；所述的其他通用树脂优选聚氯乙烯、丙烯腈-苯乙烯-丁二烯共聚物、聚苯乙烯或耐冲击性聚苯乙烯；所述的高性能工程塑料优选聚醚醚酮、聚苯硫醚、改性聚苯醚或聚醚酰亚胺； 或所述的步骤⑵中连续纤维的运行速度为3 8m/min ;或所述的步骤(2)中氧气压力为O. 50 O. 60MPa，燃气压力为O. 08 O. lOMPa，载气压力为O. 40 O. 60MPa，冷却水流量为100 900cm3/min，火焰温度为2000 3200°C ;或所述的步骤(4)中收卷装置的收卷棍的速度为3 8m/min ;或所述的步骤(4)中预浸带厚度为O. 2 O. 35mm,宽度为I 300mmo
9.根据权利要求6所述的制备方法，其特征在于所述的添加剂选自抗氧剂、抗紫外光稳定剂、阻燃剂、接枝改性剂或抗静电剂中的一种或几种。
10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于所述的抗氧剂选自四[3-(3，5_二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸]季戌四醇酯、β_ (3，5-二叔丁基-4-羟基苯基)丙酸正十八碳醇酯、亚磷酸三(2，4_ 二叔丁基苯基)酯或N，N'-双-(3-(3，5_ 二叔丁基-4-羟基苯基)丙酰基)己二胺中的一种或几种；或所述的抗紫外光稳定剂选自2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、2-(2'-羟基3'，5' - 二叔丁基苯基)-5-氯代苯并三唑、2-(2'-羟基-3'，5' - 二特戊基苯基)苯骈三唑或亚甲基双[6-苯并三氮唑-4-特辛基苯酚]中的一种或几种；或所述的阻燃剂选自十溴二苯乙烷、磷酸三苯酯、包覆红磷、硼酸锌、磷酸三苯酯或聚磷酸铵；或所述的接枝改性剂选自马来酸酐接枝聚丙烯、马来酸酐接枝聚乙烯、丙烯酸酯接枝聚丙烯、丙烯酸酯接枝聚乙烯或甲基丙烯酸酯接枝聚丙烯中的一种或几种；或所述的抗静电剂选自N，N-二羟乙基十八胺十八烷基二乙醇胺双(β-羟乙基)硬脂胺、硬脂酰胺丙基-β -羟乙基-二甲基硝酸铵、(3-月桂酰胺丙基)三甲基铵硫酸甲酯盐或N-(3-十二烷氧基-2-羟基丙基)乙醇胺中的一种或几种。
全文摘要
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种连续纤维增强热塑性复合材料预浸带的制备装置及其应用，该装置包括纱架(10)、纤维丝束张力调解装置(20)、牵引装置(30)，纤维分散张力调节装置(40)、压平定型装置(60)、收卷装置(70)，还包括浸渍复合装置(50)，所述的浸渍复合装置(50)包括复合辊(53)、双向火焰喷涂头(51)和粉末回收装置(52)，所述的复合辊(53)位于浸渍复合装置(50)的内部，所述的双向火焰喷涂头(51)位于复合辊(53)上方，所述的粉末回收装置(52)位于复合辊(53)和双向火焰喷头(51)之间。本发明与现有技术相比克服了加工温度有限的问题，且生产成本低。
文档编号B29K77/00GK102950780SQ20111024046
公开日2013年3月6日 申请日期2011年8月19日 优先权日2011年8月19日
发明者高野 申请人:辽宁辽杰科技有限公司