[发明专利]一种具有远红外加热功能的纤维导向管

说明书

技术领域

本发明涉及一种具有远红外加热功能的纤维导向管，属于复合材料成形领域。

背景技术

轻质高强复合材料直接在线成形技术是指将长纤维与树脂、功能性填料等在双螺杆设备中共混、浸渍、有效复合，然后经精确称量、保温输送、快速模压成形等工艺直接得到复合材料制品，该工艺具有生产效率高、自动化程度高、工艺调节灵活、产品强度高、可设计性强、成本低等优点。与传统的复合材料制造技术相比，轻质高强复合材料直接在线成形技术省却了中间工艺环节，可直接采购基础原材料一次加工成型，不需半成品加工过程，成形制件纤维长度可控、纤维分布均匀，可提供更加优异的强度、硬度、抗冲击性、抗疲劳性，能替代汽车、工程机械、舰船、建筑等领域中现有的钢铁结构部件。

为保证轻质高强复合材料制品中纤维长度、纤维分布状态可控，在混料过程纤维连续喂料进入双螺杆设备前需进行加热处理，根据树脂基体的不同纤维加热温度范围为80~150℃。国外设备采用加热辊的方式进行对连续喂料纤维进行加热，存在散热快、能耗高等问题。目前国内对纤维连续喂料加热设备的研究比较少。

发明内容

本发明针对轻质高强复合材料直接在线成形工艺对喂料纤维快速加热的要求，提供一种具有远红外加热功能的纤维导向管，由此可实现纤维连续输送的同时快速加热，从而满足轻质高强复合材料在线成形工艺要求，达到提高成形制件的机械、力学性能的目的。

本发明提供的一种具有远红外加热功能的纤维导向管，管壁从外向内由1-蒙皮；2-保温层；3-反射层；4-加热层； 6-内衬层，共五层组成，其中4-加热层中包含5-碳纤维加热丝。

所述的保温层为一种100%闭孔聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）硬质泡沫，热变形温度为180-240℃，比强度和比刚度高，起到隔热、保温、支撑纤维导向管的作用；

所述的加热层为含有纯黑体材料碳纤维加热丝的电热转换层，耐温性能≥280℃，电热转换效率≥95%；

所述的内衬层为具有自润滑作用的高分子层，包括聚苯硫醚PPS，环氧树脂、聚酰亚胺PI、聚四氟乙烯PTFE、聚醚醚酮PEEK中一种或多种组成的薄膜状材料，主要起到减少输送纤维与导向管摩擦的作用；

所述的蒙皮为由聚丙烯、聚氯乙烯、聚苯醚、聚苯乙烯中的一种或多种材料涂覆在保温层外部形成；

所述的反射层为铝或其氧化物形成的表面光亮薄膜状材料。

本发明采用闭孔聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）硬质泡沫作为纤维导向管的保温层，在同等泡沫密度中，它具有最高的比强度和比刚度，可起到支撑纤维输送管的作用，保证纤维输送管不变形、不弯曲；保温层的热变形温度高达180-240℃，其在180℃以及0.7MPa压力下蠕变压缩低于2%，可满足纤维加热温度范围80~150℃内的保温、隔热需要。

为了满足连续喂料纤维快速加热需要，本发明采用纯黑体材料碳纤维发热体组成输送管的加热层，其发出的远红外线易被纤维、水等吸收，使输送过程中纤维中的水分被完全除去，从而有效避免制品缺陷。此外，更重要的是碳纤维发热体具有升温迅速、发热均匀、热交换速度快、耐高温、高热能力强、使用寿命长、且功率可随意调节等优点，适应轻质高强复合材料对输送纤维的加热工况要求，保证纤维进入双螺杆料筒时与熔融树脂具有近似的温度，从而将料筒中熔体的温度波动控制在最低范围，有利于满足树脂对纤维的充分浸润包覆、纤维定长剪断、纤维均匀分布等工艺要求。

附图说明：

图1 一种具有远红外加热功能的纤维导向管横截面示意图

图中：1-蒙皮；2-保温层；3-反射层；4-加热层；5-碳纤维加热丝；6-内衬层。

具体实施方式：

为了更好地理解本发明，下面结合附图和实施例对本发明做进一步的解释，但是应当明确的是本发明保护的范围并不局限于实施例表示的范围。

如图所示，本发明具有远红外加热功能的纤维导向管，管壁从外向内分别是聚氯乙烯膜形成的蒙皮、100%闭孔聚甲基丙烯酰亚胺（PMI）硬质泡沫组成的保温层、由金属铝直接压延成薄片状的反射层、含有碳纤维加热丝的电热转换加热层、由具有自润滑功能的聚四氟乙烯形成的内衬层，纤维导向管外径3~8cm、内径2~5cm，通电3分钟后，纤维导向管内温度为135℃。