[发明专利]一种制备聚乙烯纤维增强复合材料的复合机

说明书

技术领域

本发明涉及复合机，具体涉及制备聚乙烯纤维增强复合材料的复合机。

背景技术

超高分子量聚乙烯(UHMWPE)纤维也称高强高模聚乙烯(HSHMPE)纤维或伸长链(ECPE)聚乙烯纤维，是指相对分子质量在(1～6)×10⁶的聚乙烯，经纺丝-超拉伸后制成的超高分子质量聚乙烯纤维。它是继碳纤维、芳纶(Kevlar)纤维之后的第三代高性能纤维，本文简称聚乙烯纤维。聚乙烯纤维增强复合材料与其它纤维增强复合材料相比，具有质量轻、耐冲击、介电性能高等优点，在现代化战争和航空航天、海域防御、武器装备等领域发挥着举足轻重的作用。同时，该纤维在汽车、船舶、医疗器械、体育运动器材等领域亦有广阔的应用前景。因此，聚乙烯纤维自问世起就倍受重视，发展很快。

目前通常采用层压方法制备聚乙烯纤维增强复合材料，经过如下工艺步骤：无纬布的制备-无纬布层压成型-纤维增强复合材料的定型。无纬布(UD布)又称单向布或者经向布，是指将基体树脂涂布在单向纤维上，然后经过干燥制成薄布。同经纬纺织布相比，无纬布避免了经纬纱线的交织，纤维不会发生多次的折压弯曲，因此不会降低纤维的原始力学性能；另外，经纬交织处容易出现空隙，影响复合材料性能，而无纬布则是纤维平行排列，因此复合材料会在最大程度上继承纤维的力学性能。无纬布层压成型工艺是指按照需要将多层无纬薄布在一定的温度和压力下初步成型，各层间纤维薄布叠层角度随性能要求可呈(0/90°)_n、(0°)_n、(0/+45°/-45°/90°)_n等多种分布。无纬布进行层压成型后，再进行一步的加压固化制成纤维增强复合材料。无纬布层压成型工艺对于最终的复合材料性能有着重要的影响，层压时的温度和压力是无纬布层压成型工艺的两个重要参数，层压过程中，基体树脂被加热到玻璃化温度与熔点之间，然后冷却成型。另外铺设时，还要注意以下问题：层与层之间的错位，如果层与层之间发生错位，会影响下一层的铺设，并造成最终尺寸的偏差，严重的还会导致材料的报废；避免产生气包，即在铺设无纬布时，要防止空气被压到布层之间产生气包；保证压力均匀，如果压力不均，最终会出现复合材料板性能不均的现象。

目前，国内比较成熟的制备聚乙烯纤维增强复合材料的方法一般为手工操作，按照需要的尺寸，将多层无纬布放在模具内热压成型，这种生产方式主要缺点就是生产效率较低。

因此，需要一种能够连续进行聚乙烯纤维增强无纬布层压成型的设备。

发明内容

本发明解决的技术问题在于，提供一种能够连续对聚乙烯纤维增强复合材料进行层压成型的复合机。

为解决上述技术问题，本发明提供一种制备聚乙烯纤维增强复合材料的复合机，包括：

机架；

压辊，装在所述机架上，所述压辊包括一中空辊筒、安装在中空辊筒内的加热装置；

驱动所述压辊旋转的驱动装置；

支承辊，装在所述机架上并位于所述压辊的下方，所述支承辊表面由弹性材料制成；

可升降支承辊使所述压辊与支承辊保持压力接触的支承辊升降装置。

优选的，所述压辊的中空辊筒为不锈钢光辊。

优选的，所述压辊还包括测量中空辊筒表面温度的测温装置。

优选的，所述测温装置包括与所述中空辊筒保持滑动接触的测温头。

优选的，所述加压装置为液压装置。

优选的，所述液压装置包括两个支撑所述支承辊轴的两端的液压缸，所述两个液压缸由同一个液压泵或液压马达驱动。

优选的，所述复合机还包括装在机架上并位于压辊前面的包角调整装置。

优选的，所述包角调整装置包括至少一个可以上下移动的辊。

本发明提供的复合机，特别适用于连续制备聚乙烯纤维增强复合材料。

本发明提供一个带有内置加热装置的中空压辊和一个通过使用液压装置加压的支承辊可以对聚乙烯纤维无纬布在指定的温度和压力下进行层压成型。本发明通过提供不锈钢光辊的中空压辊可以保证聚乙烯纤维无纬层压布各处在均匀的压力下成型。本发明通过提供与压辊表面保持滑动接触的测温头，可以即时监测层压成型的温度，准确控制工艺。另外，本发明通过在纤维进给方向提供一个位置可以上下移动的辊，可以为无纬布经过压辊时提供一定的包角，主要优点是在进行层压之前，先对无纬布进行预热，然后再进行加压定型。

附图说明

图1是本发明第一实施例提供的制备聚乙烯纤维增强复合材料的复合机的示意图；

图2是图1中液压装置示意图；

图3是本发明第二实施例提供的制备聚乙烯纤维增强复合材料的复合机的示意图；