[实用新型]单聚合物复合材料制品熔融包覆辊压成型设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单聚合物复合材料制品熔融包覆辊压成型设备，属于聚合物复合材料成型加工技术领域。 

背景技术

传统纤维增强聚合物复合材料由基体和增强体组成，通常选用聚丙烯、聚乙烯等聚合物作为基体，选用玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维等作为增强体。如玻纤增强聚丙烯复合材料就是一种以聚丙烯为基体、玻璃纤维为增强体的纤维增强聚合物复合材料，尤其在汽车“以塑带钢”方面具有极大的应用率。但是，由于基体和增强体所使用材料的不同，严重限制了传统纤维增强聚合物复合材料的回收再利用，导致了废弃物的增加；另外，由于传统纤维增强聚合物复合材料的基体和增强体是不同的物质，因此界面粘结性较差。研究力学和界面性能良好、回收利用率高的纤维增强聚合物复合材料成为复合材料发展的迫切需求。 

单聚合物复合材料是一种基体和增强体为同种聚合物的复合材料。如聚丙烯单聚合物复合材料就是一种以聚丙烯为基体、聚丙烯纤维为增强体的单聚合物复合材料。由于基体与增强体来自于同种聚合物，因此同传统的纤维增强聚合物复合材料相比，单聚合物复合材料具有密度小、回收利用率高、界面粘结性好等优点。 

目前，制备单聚合物复合材料制品的方法主要为热压法，包括纤维热压法、溶液浸渍热压法、夹层热压法以及纤维缠绕热压法等。利用热压法制备单聚合物复合材料制品，基体与增强体的结合主要通过加压实现，存在成型周期长、产品尺寸小和不能连续化生产等缺点。因此，需要一种可以实现连续、高效地规模化生产大尺寸的单聚合物复合材料制品的方法及设备。 

挤出成型是聚合物材料制品加工的常用方法，一套完整的挤出成型设备应由主机和成型不同制品所配套的辅助机械（简称辅机）所组成。通常将这些组成部分统称为挤出机组。挤出机组各部分的构成和功能可以概述如下： 

（1）主机 

聚合物制品挤出成型机组的主要设备是主机。主机主要包括挤压系统、传动系统、加热冷却系统和控制系统四个部分：①挤压系统：主要由螺杆、机筒和料斗所组成。挤压系统是主机的核心部分，其作用是使聚合物材料塑化成均匀的熔体，同时建立起熔体压力，在螺杆推动下连续、定压、定温和定量地将熔体挤出机头。②传动系统：由电机、减速箱和调整装置所组成。作用是给螺杆提供所需的扭矩和转速。③加热冷却系统：由温度控制元件（加热器和鼓风机等）组成。作用是按设定条件对机筒（或螺杆）进行加热或冷却，保证聚合物材料能在挤出工艺要求的温度范围内进行挤出。④控制系统：主要由电器元件、仪表和执行机构组成。作用是调节控制螺杆转速、机筒（或螺杆）温度以及机头压力等。 

（2）辅机 

成型聚合物制品，除应具有主机外，还必须配备相应的辅机才能实现。辅机的组成是根据成型不同类型的制品的需要来配备的。通常，挤出成型的配套辅机包括六个部分：机头、定型装置、冷却装置、牵引装置、切割装置、卷取（或堆放）装置。各装置的作用如下：①机头：赋予制品所需的形状，即使熔融的聚合物材料经机头获得制品所需的几何截面和尺寸。②定型装置：稳定从机头挤出的制品的形状，并对其进行精整，从而得到尺寸更为精确的截面形状及更为光亮的制品表面。定型过程通常是采用冷却和加压的方法来实现。③冷却装置：对经定型后的制品实施进一步的冷却，以获得最终制品的形状和尺寸。④牵引装置：均匀地牵引制品，并对制品的截面尺寸进行拉伸控制，使挤出过程平稳地进行。调节牵引速度，还可调节制品截面尺寸及性能。⑤切割装置：将连续挤出的硬制品按要求的长度及宽度进行裁切。⑥卷取（或堆放）装置：将连续挤出的软制品（薄膜、软管或单丝等）卷绕成卷（或对硬制品进行堆放）。 

目前对于单聚合物复合材料制品的挤出成型加工设备及方法，国内外还未见报道。利用挤出成型设备加工，可以实现连续、高效地规模化生产单聚合物复合材料制品的迫切要求。 

发明内容

针对现有单聚合物复合材料制品的制备方法及设备存在成型周期长、产品尺寸小和不能连续化生产的缺陷，本实用新型的目的在于提供一种单聚合物复 合材料制品熔融包覆辊压成型设备，可用于批量连续成型得到大尺寸的密度小、回收利用率高、界面粘结性好的单聚合物复合材料制品。 

本实用新型的目的是通过以下技术方案实现的。