[发明专利]一种连续纤维增强热塑性复合材料的浸渍模具及浸渍方法

说明书

技术领域

本发明属于复合材料成型加工技术领域，涉及一种连续纤维带的浸渍模具及浸渍方法。

背景技术

连续纤维增强热塑性复合材料是以连续纤维作为增强材料、以热塑性树脂作为基体，经过特殊工艺制造的高强度、高刚性、高韧性和新型复合材料。由于连续纤维增强热塑性复合材料的增强纤维是连续的，其力学性能远高于长纤维增强热塑性复合材料，具有重量轻、耐腐蚀、耐水性好等优点，经常应用于汽车、飞机和管道制造等领域。

而与热固性树脂复合材料相比，热塑性树脂复合材料的突出优点是具有高韧性和高损伤容限，耐冲击性能好，因此，连续纤维增强热塑性复合材料缠绕成型制品的耐疲劳性能将大大超过热固性树脂的制品，使用寿命显著提高，同时，热塑性树脂复合材料成型周期短、生产效率高，还存在二次加工和回收利用等方面的优势。因此，近年来，热塑性树脂复合材料的研发及应用发展迅速，缠绕成型所用的基体树脂已经开始从传统的热固性树脂向热塑性树脂转变。但是由于热塑性聚合物熔体粘度很高，连续纤维增强热塑性复合材料应用于缠绕成型需要解决浸渍问题。

如中国专利申请（申请号：200910193484.5）公开了一种长纤维增强塑料生产用纤维丝束熔融浸渍模头及浸渍方法，模头包括模头壳体，所述模头壳体的上游端开有纤维丝束导入通道和热塑性树脂熔体导入通道，所述模头壳体的下游端开有浸渍纤维丝束导出通道，模头壳体的内腔安装有接触导丝辊组和非接触导丝辊对组，所述接触导丝辊组包括三个以上的接触导丝辊、各接触导丝辊的轴相互平行，且各接触导丝辊的横截面呈锯齿形排列，使与各接触导丝辊接触的纤维丝束呈波浪形，所述非接触导丝辊对组包括3副以上非接触导丝辊对，所述每副非接触导丝辊对均包括上导丝辊和下导丝辊，纤维丝束从上导丝辊和下导丝辊之间经过，且不愈上导丝辊和下导丝辊接触。浸渍方法包括：在充满熔体的模腔内，纤维丝束在张力牵引下交替绕过接触导丝辊的圆鼓体，并从非接触导丝辊对间的缝隙穿过，浸渍了的纤维丝束从导出通道牵出。

又如中国专利申请（申请号：200810233396.9）公开了一种连续纤维增强塑料预浸料的制造方法及其所有的浸渍模具，浸渍模具包括由底加热板、上加热板、第一侧加热板、第二侧加热板、导纱板及出口模具构成的长方形外腔体，所述导纱板和出口模具上分别设有导纱口和出料口，在所示外腔体内装有分纱盒，该分纱盒内沿长度方向排列有相互平行的分纱辊，在靠近所述导纱板的外腔体上设有空心出胶棒，该出胶棒的一头出身外腔体设置接头。制造方法包括如下步骤：在浸渍模具内加入热塑性塑料、稀释剂及接枝剂，并加热使其熔化；纤维纱束经导纱装置进入浸渍模具内，并通过展开装置使纤维纱束在浸渍模具内展开，纤维纱束充分浸渍后，通过浸渍模具出口端的成型模具成型后出来；从浸渍模具出来的先丝预浸料冷却固化或进入产品成型系统。

现有的连续纤维增强热塑性复合材料在浸渍过程中均存在着以下问题：1、浸渍模具是采用导丝辊或分纱辊进行浸渍，界面接触少，浸渍不完全；2、热熔树脂出料不均匀，容易出现纤维浸渍不良及干纱现象；3、浸渍过程中热熔树脂受重力影响，容易在纤维带出现气泡或杂质，造成纤维带上的树脂含量不均匀；4、浸渍后的纤维带拉伸强度和张力较差。

发明内容

本发明的目的是针对现有的技术存在上述问题，提出了一种连续纤维带的浸渍模具及浸渍方法，其所要解决的技术问题是：如何使连续纤维增强热塑性复合材料浸渍完全、均匀，提高浸渍后的纤维带拉伸强度和张力。

本发明的目的可通过下列技术方案来实现：一种连续纤维增强热塑性复合材料的浸渍模具，包括壳体和设置在壳体内的模头，所述壳体上具有可供连续纤维带穿入的进料口和穿出的出料口，其特征在于，所述模头包括上模头和下模头，所述上模头和下模头均具有呈波浪状的浸渍面，所述上模头的浸渍面与下模头的浸渍面相对应设置且浸渍面的波峰相互错位，所述上模头与下模头能够相互扣合形成浸渍通道，所述进料口和出料口均与上述浸渍通道相连通。