[发明专利]连续纤维的热塑性复合材料的拉挤成型方法及设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种复合材料连续成型方法及设备，尤其是一种连续纤维的热塑性复合材料（如增强聚苯乙烯、增强聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯硫醚等）的连续拉挤成型方法及设备，具体地说是一种连续纤维的热塑性复合材料的拉挤成型方法及设备。

背景技术

上世纪80年代以来，热塑性树脂及其复合材料引起了人们很大的兴趣，并取得了很大的进展。热塑性复合材料避免了热固性复合材料固有的环境友好性差，加工周期长，难以回收，并且具有较强的柔韧性和抗冲击性能、良好的抗破坏能力和阻尼性能。热塑性复合材料可以重复利用。连续纤维的热塑性各种截面复合型材（如增强聚苯乙烯、增强聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯硫醚等）比无纤维或短切纤维热塑性塑料、热固性复合材料、钢铁、铝材更具有抗冲击能力，其特点是强度大、钢性高、蠕变小、热稳定性高、线膨胀系数小、不易损伤磨件、阻尼性能优良，即便在高温或非常苛刻的条件下，它的机械性能仍然保持完好无损。目前这种工艺流程及装备应用前景十分广泛，主要用于航空器材、飞机材料、汽车配件、电力设施、运动器材等。

现有的被人们所熟知的传统工艺方法是以使用玻璃纤维、碳纤维增加的热固性树脂为基体的拉挤工艺，由于存在如下缺点而无法直接运用到连续纤维的热塑性复合材料加工中：

一、制件不能重新整型，因为树脂分子的交联不可逆转；

二、必须使用有害的化学品溶剂，比如苯乙烯、甲基二苯胺等；

三、不能获得最佳的纤维/树脂体积比，不能达到最大的力学强度即压缩、拉伸、弯曲强度、制品表面粗糙。

因此，根据连续纤维热塑性复合材料的特点研制出相应的成型方法和设备是充分发挥材料特性加以推广应用的关键。

发明内容

本发明的目的是针对连续纤维的热塑料性复合材料的特点发明一种连续纤维的热塑性复合材料的拉挤成型方法及设备。

本发明的技术方案之一是：

一种连续纤维的热塑性复合材料的拉挤成型方法，其特征是它包括以下步骤：

首先，将热塑性复合材料连续纤维从恒张力纱架1上引出穿过集纱板2后送入去湿器3进行去湿，控制连续纤维的含水率在3%以下；

其次，将经过去湿的连续纤维送入浸渍器5中进行浸渍；该浸渍器5主要由外壳501、调整轴502、纤维展开器503和树脂含量控制器504组成，外壳501靠近去湿器3的一端上设有供去湿后的连续纤维穿入的纤维穿孔板505，外壳501的另一端设有供浸渍后的连续纤维穿出的纤维引出孔，且外壳501内腔靠近纤维引出孔的一端呈锥形结构；所述的纤维展开器503和树脂含量控制器504固定安装在调整轴502上，且树脂含量控制器505位于外壳510内腔的锥形结构中，调整轴502的一端通过螺纹旋装在纤维穿孔板505上，调整轴502的另一端支承在外壳501上，外壳501上设有树脂喂料口506，树脂喂料口506与双螺杆混炼机4的出料口相连通；所述的连续纤维从浸渍器5一端的纤维穿孔板505进入浸渍器5内部后在浸渍器内部的纤维展开器503和树脂含量控制器504的引导下分布在浸渍器外壳501中充分浸渍并去除多余的树脂后从外壳501另一端的纤维引出孔中引出进入型材成型模具6中成型；

第三，控制成型模具的加热温度在150℃~300℃（具体温度值可由热塑性材料性能确定）得到所需的型材；

第四，使成型后的型材在水冷却槽7中冷却定型，然后在牵引机8的牵引下进入同步自动切割机中按所需的尺寸切割、包装即可。

所述的浸渍用的树脂温度由双螺杆混炼机4控制，其温度值为150℃~300℃（由热塑性材料性能确定）。

所述的调整轴502上至少安装有三个圆盘状纤维展开器503，其中至少有一个纤维展开器503上加工有与纤维穿孔板505上的孔数相匹配的轴向穿纱孔，所述的连续纤维在所有的纤维展开器503的作用下在浸渍器5中呈曲线状布置，强制浸渍以得到充分的浸渍。

所述的树脂含量控制器504为平板结构或球冠结构，调整安装树脂含量控制器504的调整轴502一端的螺纹，即可调整树脂含量控制器504在外壳501中的位置，从而控制平板结构或球冠结构与锥形结构之间的间隙，达到控制连续纤维上树脂含量的目的。

所述的浸渍器5的纤维引出端连接成型模具，成型模具的成形温度为150℃~300℃（由热塑性材料性能确定）。

本发明的技术方案之二是：