[发明专利]连续长玻璃纤维增强热塑性尼龙的制备方法及其设备

说明书

技术领域

本发明涉及一种玻璃纤维的制备方法及生产设备，尤其是一种连续长玻璃纤维增强热塑性尼龙的制备方法及其设备。

背景技术

传统的改性方法生产的玻璃纤维增强热塑性尼龙的玻璃纤维长度一般小于0.5mm，平均长度是2～3mm，其制品的受力破坏主要是玻璃纤维从基体拔出，玻璃纤维越短越容易从基体尼龙中拔出，制品的强度就越低。上个世纪末期，国外改性尼龙行业开始涌现出连续长玻璃纤维增强热塑性尼龙（LFT）。与传统的玻璃纤维增强热塑性尼龙相比，LFT的玻璃纤维长度明显大于传统方法生产的增强尼龙中玻璃纤维的长度。由于LFT中玻璃纤维的长度较长，更好地发挥了玻璃纤维的增强能力，从而赋予制品更高的刚性、机械强度、抗冲击强度、抗蠕变性，同时由于玻璃纤维的长度较长，在成型的过程中，玻璃纤维不容易发生取向，所以改善了传统玻璃纤维增强制品容易翘曲变形的缺陷。与传统的材料相比，LFT具有明显高的性能优势和制品的尺寸稳定性，所以LFT材料很快成为复合材料市场中正在突起的一类新产品。

这类材料作为以塑代钢的最佳解决方案，被大量用于汽车工业，以减轻汽车的重量，节能减排。如用于汽车的保险杠、仪表板承重支架，蓄电池承重槽，座椅骨架，发动机罩盖等部件。除了用于汽车领域以外还用于家电、环保机械、建筑、工程、航空、航天等众多领域。

目前，LFT材料的生产以熔融浸润法为主。其工艺过程是玻璃纤维在牵引力的作用下穿过充满熔体的模腔，玻璃纤维束在模腔内在内部装置的作用下散开，然后被尼龙浸润到玻璃纤维束的内部，和每个玻璃纤维丝充分接触。然后经过浸润的玻璃纤维束从浸润装备玻璃纤维出口牵出，再经冷却、烘干后切成所需长度的连续长玻璃纤维增强热塑性尼龙颗粒。然而该材料生产的关键技术就在于尼龙能否对玻璃纤维进行充分快速的浸润。关键技术具体表现为：1）玻璃纤维通过浸润装备过程中，磨损程度较小，因为如果磨损程度严重容易堵塞浸润设备，导致生产不稳定；2）玻璃纤维在经过浸润装备过程中，要被内部的熔融尼龙充分浸润，甚至尼龙包覆到每根玻璃纤维单丝，因为浸润效果不好，制品的外观浮纤严重，同时制品的强度不高；3）玻璃纤维通过浸润装置的线速度越快,LFT材料的产量越高，同时单位重量的LFT材料的加工成本越低。只有以上三个关键技术都能达到的浸润装备才算得上成功的设备。

法国阿托公司1989在中国专利CN1021643C公开的相关专利，其特征为一类似正玄曲线的弯曲浸润流道。塑化好的尼龙进入到模腔内与玻璃纤维接触，玻璃纤维束在通过弯曲流道的波峰和波谷时，在张力的作用下散开，然后被熔融尼龙充分浸润。该专利设计的优点是，尼龙对玻璃纤维的浸润效果较好，但是存在着非常严重的缺陷，即玻璃纤维丝容易被磨损，尤其是牵引速度越快，玻璃纤维受到的张力越大，越容易磨损，造成生产不稳定，甚至造成停产。同时我们也查阅和验证了国内其他公司或高校的授权专利。都不同程度上存在着一些缺陷，能够实现上述3个关键技术的几乎没有。

发明内容

针对现有技术中的缺陷，本发明的目的是提供一种连续长玻璃纤维增强热塑性尼龙的制备方法及其设备。

本发明是通过以下技术方案实现的：

第一方面，本发明提供一种连续长玻璃纤维增强热塑性尼龙的制备方法，所述方法包括如下步骤：

步骤一，将玻璃纤维与尼龙相容剂加入反应槽，进行接枝反应，得产物A；

步骤二，所述产物A进入浸润单元处理，牵出，冷却、烘干，即可。

第二方面，本发明还涉及前述的连续长玻璃纤维增强热塑性尼龙的制备方法的设备，所述设备包括：壳体，反应槽，浸润单元，所述反应与浸润单元相通连接，所述壳体为经过渗碳和氮化处理过的耐磨钢材。

优选地，所述反应槽设置有反应槽玻璃纤维入口和反应槽玻璃纤维出口。

优选地，所述浸润单元包括：尼龙导入通道入口、玻璃纤维入口、玻璃纤维出口、玻璃纤维分散辊轮、尼龙通道，所述玻璃纤维分散辊轮与尼龙通道配合连接，所述玻璃纤维入口设置在玻璃纤维分散辊轮上，所述尼龙导入通道入口设置在所述尼龙通道上。

优选地，所述反应槽玻璃纤维入口的横切面是长轴为3～8mm，短轴为2～6mm的椭圆。

优选地，所述反应槽玻璃纤维入口的横切面是长轴为3～6mm，短轴为2～4mm的椭圆。

优选地，所述尼龙导入通道入口为一条狭缝，狭缝的间隙为1～4mm。

优选地，所述玻璃纤维入口的横切面为长轴为3～6mm，短轴为2～7mm的椭圆。

优选地，所述玻璃纤维出口的横切面为长轴为2～8mm，短轴为2～6mm的椭圆。