热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法及系统与流程

本发明属于复合材料浸渍，尤其是一种热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法及系统。

背景技术：

1、连续纤维增强热塑性复合材料具有轻质高强、耐腐蚀、耐疲劳等优异特性，在航空航天、轨道交通、汽车、体育休闲等领域都有广泛的应用。

2、连续纤维、纤维布、纤维毡等增强的复合材料制备主要是通过制备纤维纤维，之后纤维通过热压的方式得到复合材料。因此，纤维的质量对复合材料的整体性能至关重要。现有的纤维的制备方法大都是在压力作用下通过熔融聚合物树脂浸入纤维内表面再进行固化。纤维中的纤维直线度与孔隙率等对于复合材料的力学性能与外观质量等有非常重要的影响，现有浸渍工艺中，纤维整体浸入树脂熔体中，高粘度的树脂熔体对纤维的两个侧面施加，压力分布不规律，对纤维有挤压冲散的效果，破坏纤维本身的直线度和孔隙率，此外，树脂熔体中气体(空气以及挥发性小分子气体)难以在浸渍的过程中排出，影响复合材料的综合性能。这也是目前工业化制备纤维纤维遇到的难题与难点。因此，开发新型的浸渍方法以及浸渍系统，简单、高效地制备纤维纤维，保持纤维的原有直线度，降低纤维的孔隙率是制备高性能热塑性复合材料的关键。

3、cn102505391b公开了一种纤维复合材料的真空浸渍装置及方法，通过喷漆枪将树脂基体喷涂到带有凹槽的ptfe板上，将纤维材料放在支撑网上，然后抽真空，使得支撑网连同纤维材料浸入树脂基体中。该技术存在以下问题：一是树脂基体会很快降温，难以充分浸渍；二是浸渍后支撑网也会处于树脂基体中，难以分离，三是ptfe板上必然存在冷却固化的树脂基体，导致树脂基体浪费，且ptfe板难以清理，四是不能实现连续浸渍。

4、cn111761719a公开了一种往复式陶瓷纤维真空浸渍设备和浸渍方法，树脂熔体和纤维中多余的气体难以排出，且设备上容易残留树脂基体，导致树脂基体浪费且难以清理，也无法实现连续浸渍。

5、高分子材料塑化挤出机是常用的高分子材料生产设备，通过在挤出机的出口处设置特定形状和尺寸的口模，即可挤出得到对应形状和尺寸的塑料板材，目前，未见高分子材料塑化挤出机用于纤维材料浸渍的报导。

技术实现思路

1、本发明的目的在于提供一种片状热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法及系统，可实现连续浸渍，提高浸渍质量、避免树脂基体浪费，且浸渍设备结构简单，实施成本低。

2、本发明的目的是这样实现的：热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法，包括

3、将纤维平铺于抽真空容器的上端口，确保纤维覆盖抽真空容器的上端口；抽真空容器内部具有抽真空腔；

4、利用挤出机将树脂基体熔化，并通过片材口模将熔化的树脂基体挤出至纤维的上表面，利用牵引装置在前方拉动纤维移动，同时对抽真空腔进行抽真空，使预浸部上表面的树脂基体穿透纤维束并向下流动，实现对纤维的连续浸渍。

5、进一步地，牵引装置为两根牵引辊，两根牵引辊分别位于位于纤维的上表面和下表面，牵引辊带动纤维移动的同时，对纤维施加压力，使得纤维表面的树脂基体再次浸入纤维内部。

6、进一步地，浸渍后，对纤维进行轧光。

7、进一步地，所述纤维包括玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、金属纤维、陶瓷纤维、天然纤维、有机纤维中的一种或几种。

8、进一步地，所述纤维包括纤维单向带、纤维织物、纤维网或纤维毡。

9、进一步地，所述树脂基体包括聚丙烯、聚乙烯、聚己内酰胺、pa6t、pa10t、pc、pmma、pet、pbt、pps、peek及其共聚物或共混物。

10、用于上述热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法的系统，包括抽真空容器、挤出机和牵引装置，所述抽真空容器和牵引装置依次设置，所述抽真空容器内设置有顶部敞口的抽真空腔，所述抽真空腔连接有抽真空泵；所述挤出机的出口处设置有片材口模，所述片材口模位于真空容器的上方。

11、进一步地，所述牵引装置为一对牵引辊。

12、进一步地，所述牵引装置前方设置有轧光辊。

13、本发明的有益效果是：1、树脂基体从上至下逐渐渗透纤维，由于在纤维的下方抽真空，促进树脂基体对纤维单向带、网、毡、织物的渗透，能够实现纤维中纤维的均匀分散和充分浸渍，且有利于树脂中与纤维中的空气与小分子挥发物的脱出，能够降低纤维中的孔隙率，此外，树脂基体对纤维的作用力为从上至下，且作用力能够保持均匀，防止纤维被挤压冲散，提高纤维的力学性能。

14、2、本发明所采用的系统实施方便，挤出机为本领域常用设备，而抽真空容器和牵引装置的结构均十分简单，因此设备成本低廉，实施成本非常低。

15、3、本发明将树脂基体直接挤出至纤维表面，保证树脂基体能够得到充分利用，抽真空容器并不会大面积接触到树脂基体，减少了树脂基体的浪费，同时抽真空容器便于清理。

16、4、利用挤出机自带的加热功能将树脂基体熔化，熔化后的树脂基体直接被挤出至纤维表面并开始浸渍，可减少树脂基体的散热量，使树脂基体在浸渍的过程中处于较高的温度，保证树脂基体的流动性，有利于对纤维进行充分浸渍。

技术特征：

1.热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法，其特征在于，包括

2.根据权利要求1所述的热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法，其特征在于：牵引装置(2)为两根牵引辊，两根牵引辊分别位于位于纤维(100)的上表面和下表面，牵引辊带动纤维(100)移动的同时，对纤维(100)施加压力，使得纤维(100)表面的树脂基体再次浸入纤维(100)内部。

3.根据权利要求1所述的片状热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法，其特征在于：浸渍后，对纤维进行轧光。

4.根据权利要求1所述的热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法，其特征在于：所述纤维(100)包括玻璃纤维、碳纤维、玄武岩纤维、金属纤维、陶瓷纤维、天然纤维、有机纤维中的一种或几种。

5.根据权利要求1所述的热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法，其特征在于：所述纤维(100)包括纤维单向带、纤维织物、纤维网或纤维毡。

6.根据权利要求1所述的热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法，其特征在于：所述树脂基体包括聚丙烯、聚乙烯、聚己内酰胺、pa6t、pa10t、pc、pmma、pet、pbt、pps、peek及其共聚物或共混物。

7.用于权利要求1所述热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法的系统，其特征在于：包括抽真空容器(1)、挤出机(4)和牵引装置(2)，所述抽真空容器(1)和牵引装置(2)依次设置，所述抽真空容器(1)内设置有顶部敞口的抽真空腔(3)，所述抽真空腔(3)连接有抽真空泵(6)；所述挤出机(4)的出口处设置有片材口模(5)，所述片材口模(5)位于真空容器(1)的上方。

8.用于权利要求7所述的系统，其特征在于：所述牵引装置(2)为一对牵引辊。

9.用于权利要求7所述的系统，其特征在于：所述牵引装置(2)前方设置有轧光辊。

技术总结
本发明涉及热塑性复合材料纤维负压预浸渍方法及系统，将纤维平铺于抽真空容器的上端口，确保纤维覆盖抽真空容器的上端口；抽真空容器内部具有抽真空腔；利用挤出机将树脂基体熔化，并通过片材口模将熔化的树脂基体挤出至纤维的上表面，利用牵引装置在前方拉动纤维移动，同时对抽真空腔进行抽真空，使预浸部上表面的树脂基体穿透纤维束并向下流动，实现对纤维的连续浸渍。本发明可实现连续浸渍，提高浸渍质量、避免树脂基体浪费，且浸渍设备结构简单，实施成本低。

技术研发人员：林志强,杨家操,王孝军
受保护的技术使用者：南京合创新材料有限公司
技术研发日：
技术公布日：2024/1/16