[发明专利]一种热塑性树脂预浸料制备方法及其装置

说明书

 

技术领域

本发明涉及一种热塑性树脂预浸料制备方法及其装置，具体而言涉及一种带有气动雾化喷头的热塑性树脂预浸料制备装置及与此装置对应的热塑性树脂预浸料制备方法。

 

背景技术

纤维增强复合材料预浸料通常是由纤维（例如碳纤维、玻璃纤维等）通过浸渍树脂基体制备的。热固性树脂（例如环氧树脂、聚酰亚胺等）通常用作基体树脂，特别是在一些需要高强度水平的应用中。但是热固性树脂预浸料制备的复合材料通常具有抗冲击性能及抗损伤性能不足等缺点。热塑性树脂预浸料由于具备突出的可循环性及韧性，得到了越来越多的应用。

目前热塑性树脂预浸料的制备大体上可以分为两类。一种是溶液法，纤维经过带有基体树脂的溶液从而使其表面覆上一层树脂。采用这种方法制备的预浸料，如果装有基体树脂溶液的浸胶槽裸露的话对环境及人体均有伤害，此外，很多热塑性树脂很难找到能够将其溶解的溶剂。另外一种是熔融法，将漏斗中流出的熔融树脂体系刮涂于隔离纸上，然后转移到经调整张力后的平行纤维上，同时纤维的另一面贴附上一层隔离纸，三者形成一夹芯，经热压辊挤压，使树脂浸渍纤维。采用这种方法制备的预浸料，可以控制树脂膜的厚度以及在纤维表面的均匀性；挥发性含量低，环保无污染；制备的预浸料生产速度块，效率高。但是绝大多数热塑性树脂存在加工性能不好、熔融粘度大、不易流动的缺点，热塑性树脂如果粘度太大，很难对纤维进行有效浸渍。

采用低粘度的环状寡聚物树脂（如聚对苯二甲酸环丁二醇酯，反应型尼龙）作为基体树脂制备的预浸料能够充分利用树脂的高流动性对纤维进行全面浸渍。但是一方面很难找到一种常温下就能溶解这些树脂的溶剂，另一方面寡聚物树脂所具备的低粘度及高流动性的特点使其很难在隔离纸上形成树脂膜。

本发明提供了一种热塑性树脂预浸料制备方法及其装置，通过高温涂敷对纤维或纤维布进行双面均匀涂覆；并通过引发浸渍于纤维或纤维布的树脂单体或低聚物聚合，以及将聚合得到的高聚物强迫浸渍纤维或纤维布，从而实现热塑性低聚物聚合和热压浸渍双重功能，达到了对纤维的有效浸渍。

 

发明内容

本发明的目的是为了解决热塑性树脂预浸料由于树脂熔体粘度大，难于对纤维进行有效浸渍的问题。

本发明提供了一种热塑性树脂预浸料制备方法，包括：

步骤1、纤维表面处理：配制一定浓度的功能化合物溶液，然后将纤维或纤维布经过所述功能化合物溶液浸润，烘除溶剂，得到双面均匀附着功能化合物的纤维或纤维布；可以采用液相处理技术实现对纤维表面成分进行有效设计，主要是引入一定量的功能化合物或基团。所述的纤维包含但不局限于碳纤维、棉纶纤维、玄武岩纤维、玻璃纤维中的一种或几种。

步骤2、树脂单体或低聚体喷涂：将树脂原料进行熔融制得粘度适中的熔体，然后通过雾化喷涂组件将所述熔体对经过步骤1处理的纤维或纤维布进行喷涂；所述的树脂单体或低聚物包含但不局限于聚丙烯（PP）单体、聚对苯二甲酸乙二醇酯（PET）单体、聚氯乙烯（PVC）单体、己内酰胺、聚对苯二甲酸环丁二醇酯（CBT）中的一种或几种。

步骤3、树脂原位聚合、浸渍：在适当的温度下，对经过步骤2处理的纤维或纤维布采用热压技术处理引发所述纤维或纤维布上树脂的原位聚合；并同时利用聚合物熔体强迫浸渍所述纤维或纤维布；树脂原位聚合和浸渍步骤可实现热塑性低聚物聚合和热压浸渍双重功能。原位聚合所需的催化剂已经在纤维表面处理步骤中均匀附着在纤维或纤维布表面。

步骤4、定型、收卷：对经过步骤3处理的纤维或纤维布进行定型和收卷处理。

本发明还提供了一种热塑性树脂预浸料制备装置，包括纤维表面处理系统，树脂高温涂敷系统，树脂反应浸渍系统，定型与收卷系统，其中，

所述纤维表面处理系统用于对纤维或纤维布进行功能液体浸润以及对浸润后的纤维或纤维布进行溶剂烘干，其中，所述烘干时的温度为：80～150℃，处理速度为：0.5m/min～10m/min，且处理速度可调节；