[发明专利]连续长纤维增强热塑性树脂及其制备方法与成型设备

说明书

技术领域

本发明涉及连续长纤维增强热塑性树脂，特别是涉及一种连续长纤维增强热塑性树脂及其制备方法与成型设备。

背景技术

连续长纤维增强热塑性树脂是一种增强纤维单向排布且其长度与树脂颗粒长度相等的增强型热塑性树脂，树脂均匀地分布在纤维之间，形成连续相，以固定纤维的空间位置，并在材料内部传递载荷。它与普通的短纤维增强热塑性树脂相比，具有更加突出的机械性能、耐热性能、抗翘曲性能、尺寸稳定性等，因而可制造出机械性能卓越的产品，如汽车零部件、电子器件、化工部件等。

已经有一些公开的制备连续长纤维增强热塑性树脂的浸渍设备与浸渍方法，这些成型方法的共同特点是浸渍设备比较单一，一般只有一个浸渍单元组成，由于浸渍时间较短及浸渍设备的缺陷而不能使连续长纤维束得到理想的浸渍。例如：在公开号为CN1037679和CN101152767A的中国发明专利中，所提到的成型装置均为只有一个熔融浸渍模具组成的浸渍单元，熔融浸渍模具由类似正弦曲线排布的“波峰”、“波谷”或张力辊组成。由于纤维束通过熔体浸渍模具的浸渍时间有限，纤维束得不到充分的浸渍，而且纤维束在通过这些“波峰”、“波谷”或张力辊时，均为单面受压，纤维束只能得到单侧浸渍，浸渍效率较低；此外，纤维束在通过熔融浸渍模具内的的“波峰”、“波谷”或张力辊时，不能形成狭缝流道，熔体粘度较大，从而导致浸渍效果较差。

在公开号为CN2892438的中国发明专利中，提到了一种长纤维增强塑料颗粒滚压生产装置，表面沾满塑料浆的长纤维束，经过该装置多次滚压，将塑料浆积压在纤维束内部，使长纤维和塑料熔体达到致密结合。在这种成型方法中，浸渍单元也只有滚压装置组成，由于纤维束没有经过预热，纤维束温度较低，影响热塑性树脂的浸渍；同时，纤维束没有经过熔融浸渍单元的浸渍，分散和浸渍效果差。

发明内容

本发明的目的是提供一种连续长纤维增强热塑性树脂及其制备方法与成型设备。

本发明提供的制备连续长纤维增强热塑性树脂的成型设备，包括纤维预热装置1、熔融浸渍模具2和二次辊压装置3；

其中，所述纤维预热装置1由3-6个等间距排布的分散辊4组成，所述分散辊4的芯部设置分散辊电加热棒5；所述熔融浸渍模具2由3-6个等间距排布的张力辊7组成；所述二次辊压装置3由3-6个等间距排布的辊轮11组成，所述辊轮11的芯部设置辊轮电加热棒12。

上述连续长纤维增强热塑性树脂的成型设备也可只由所述纤维预热装置1、所述熔融浸渍模具2和所述二次辊压装置3组成。所述纤维预热装置1中，分散辊4的直径为40-100mm，具体可为45-100mm，相邻两个分散辊4水平方向之间的距离为40-100mm，具体为45-100mm；所述熔融浸渍模具2中，张力辊7的直径为25-100mm，具体为50-100mm，相邻两个张力辊7水平方向之间的距离为25-60mm，具体为50-60mm，第一组张力辊和最后一组张力辊分别由上张力辊8和下张力辊9组成；所述熔融浸渍模具2中，上张力辊8和下张力辊9的压延间隙可通过调整螺钉10调整；所述二次辊压装置3中，辊轮11的直径为40-100mm，具体为50-100mm，相邻两个辊轮11水平方向之间的距离为40-100mm，具体为45-100mm。

本发明提供的利用上述连续长纤维增强热塑性树脂的成型设备制备连续长纤维增强热塑性树脂的方法，包括如下步骤：

1)将连续长纤维束交替绕过所述纤维预热装置1的分散辊4，同时加热所述分散辊电加热棒5，使所述连续长纤维束得到初步分散；

2)将步骤1)处理完毕的连续长纤维束交替绕过所述熔融浸渍模具2中的张力辊7，同时，将热塑性树脂熔体由挤出机连接装置13进入所述熔融浸渍模具2，使得所述步骤1)处理完毕的连续长纤维束和所述热塑性树脂熔体进行熔融浸渍；

3)将所述步骤2)处理完毕的连续长纤维和热塑性树脂熔体交替绕过所述二次辊压装置3的辊轮11并进行辊压，得到所述连续长纤维增强热塑性树脂；

上述方法的步骤1)中，所述连续长纤维束选自玻璃纤维和碳纤维中的至少一种；所述分散辊电加热棒5加热后的温度为160-200℃，优选180℃。

步骤2)中，所述热塑性树脂选自聚丙烯、尼龙、聚甲醛、聚酯和聚氨酯中的至少一种。该步骤中，可通过调整熔融浸渍模具2上的调整螺钉10，调整上张力辊8和下张力辊9之间的压延间隙，控制纤维束的浸渍效果；连续长纤维束在熔融浸渍模具2中张力辊和压延装置的作用下，能够得到较好的浸渍和分散；