[实用新型]用于制备聚乙烯纤维增强复合材料的上胶装置

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种用于制备聚乙烯纤维增强复合材料的上胶装置及利用此装置制备的聚乙烯纤维预浸料。

背景技术

超高分子量聚乙烯(ultra high molecular weight polyethylene简称UHMWPE)纤维也称高强高模聚乙烯(high strength high module polyethylene简称HSHMPE)纤维或伸展链(elongation chain polyethylene简称ECPE)聚乙烯纤维或高性能聚乙烯(high performance polyethylene简称HPPE)纤维或高模量聚乙烯(high module polyethylene简称HMPE)纤维，一般是指重均分子量在(1～6)×10⁶的聚乙烯纤维，有时重均分子量还会高于此值，这种纤维在本实用新型中简称为聚乙烯纤维。

聚乙烯纤维是由荷兰的DSM公司首先开发制造的。采用的方法是凝胶纺丝-超倍拉伸法，基本原理是：超高分子量聚乙烯在一定的温度下以一定的浓度溶解在适当的溶剂中，此时聚乙烯分子得以解开缠结，然后此溶液通过喷丝板纺丝再经过拉伸，聚乙烯分子链进一步得到拉伸，分子链平行排列，规整度很高，形成高度结晶的聚乙烯纤维。聚乙烯纤维中的聚乙烯分子链高度伸展、取向度达到95％以上、结晶度达到85％以上。聚乙烯纤维的内部结构决定了其具有优异的力学性能、耐磨性能和化学稳定性等。因此，聚乙烯纤维一经问世就得到了世界各国的广泛关注，发展较快。我国的东华大学对此纤维的研究较为深入并取得了丰硕的研究成果。

将聚乙烯纤维与基体材料通过一定的工艺复合可以制得聚乙烯纤维增强复合材料。其中一种工艺是：将聚乙烯纤维均匀、平行、挺直的排列后将其涂覆胶液并干燥后得到单向聚乙烯纤维增强的预浸带，然后将此预浸带按照设计的铺层方式进行叠加复合，得到聚乙烯纤维增强复合材料，也称为UD材料。中国专利ZL03158881.6中公开了一种聚乙烯纤维增强复合材料的制备工艺，文中提到了聚乙烯纤维和胶粘剂在复合材料中的作用：聚乙烯纤维承担抵御冲击能，胶粘剂整合纤维即传递和消耗能量。因此，胶粘剂需要具备以下性能：(1)良好的力学性能和耐冲击性能；(2)与聚乙烯纤维有良好的界面性能；(3)纤维各层之间剥离强度高。

在聚乙烯纤维和胶粘剂复合的工艺中，涂覆胶液的一种方式是：使得平行排列的聚乙烯纤维在拉直的条件下通过一个带有胶液的上胶辊，由于聚乙烯纤维受到很大的拉力，并且与上胶辊的表面也产生了很大的压力，因此上胶辊上的胶液会通过纤维的下层渗透进入上层，这种浸胶方式相对于从纤维上部涂胶得到的纤维，胶液涂覆均匀。然而，此种胶液涂覆方式得到的聚乙烯纤维预浸带，在靠近上胶辊的那部分预浸料的胶液相对于预浸料另一面的胶液要少。聚乙烯纤维预浸带的胶液分布不均匀会给后续做出性能均一稳定的聚乙烯纤维增强复合材料带来很大的影响。

实用新型内容

针对上述缺陷，本实用新型解决的技术问题在于，提供一种用于制备聚乙烯纤维增强复合材料的上胶装置，利用该上胶装置对聚乙烯纤维进行上胶处理，得到的聚乙烯纤维预浸料胶液分布均匀，性能稳定。

为了解决上述的技术问题，本实用新型采用以下技术方案：

一种用于制备聚乙烯纤维增强复合材料的上胶装置，包括上胶辊和储胶槽，其特征在于：上胶辊的外表面上有凹陷。

在制备聚乙烯纤维增强预浸带的过程中，储胶槽中放入一定的胶液，胶液要浸没上胶辊一段距离以利于上胶辊带胶，上胶辊的转动不断的将胶液带到上胶辊的上方，然后胶液与聚乙烯纤维接触并进入聚乙烯纤维内部达到浸渍纤维的目的。平行排列的聚乙烯纤维在拉直的条件下通过上胶辊，由于聚乙烯纤维受到的拉力很大，因此聚乙烯纤维与上胶辊之间的压力也很大，所以上胶辊所带的胶液绝大多数被压到了平行排列聚乙烯纤维的另一面。

在本实用新型中，上胶辊的外表面上有凹陷，因此在上胶辊转动的过程中，所述凹陷中可以储存胶液，随着上胶辊转动至上方，然后与聚乙烯纤维接触，对聚乙烯纤维进行浸润，由于只有凹陷区域不承受压力，所以随着聚乙烯纤维的运动，凹陷内储存的胶液可以粘附到纤维上，胶液不会被挤压到平行排列聚乙烯纤维的另一面，从而达到上胶均匀的目的。