[发明专利]一种复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法及其装置

说明书

技术领域：

本发明涉及复合材料的生产领域，特别是涉及一种复合材料拉挤 工艺中短纤维的加入方法及其装置。

技术背景：

拉挤工艺是制造树脂基复合材料型材的一种工艺方法，适用于制 造角型材、槽型材、工字梁、圆管、异型管、实心杆件和板材以及具 有组合截面的复合材料型材，在多个领域都有着广泛的应用。

拉挤工艺的本质决定了用这种工艺方法制成的复合材料制品横 向力学性能较弱，为改善这种情况，行业内人员进行了很多尝试，目 前采用的方法多为编织工艺和对于原料的改进，在实际应用中对设备 的要求较高，影响生产效率且生产成本比较高，所以都没有大范围推 广实施。因此，人们需要更好的方法来解决复合材料拉挤型材横向强 度不足的问题，这对于拉挤工艺和拉挤型材的发展和应用至关重要。

发明内容：

本发明为了解决现有技术中的问题，提供了一种操作简单、均匀 性好、产品利用率高的复合材料拉挤工艺中短纤维的加入方法，主要 在于通过吹入方式在复合材料拉挤工艺中加入短纤维，利用短纤维在 连续纤维之间形成搭接，不仅可保持型材纵向的优异性能，还可改善 型材横向的力学性能，有效的解决拉挤型材结构强度不足的问题。其 工艺简单好操作，成本也不会明显增加，结果易于控制，也可根据实 际需求进行灵活调节，得到的型材性能更加优异。

本发明的具体技术方案为：一种复合材料拉挤工艺中短纤维的加 入方法，在拉挤工艺的预成型工序中通过吹入方式添加短纤维，使其 在连续纤维之间形成搭接，主要步骤为在连续纤维预成型时利用排纱 架对浸润后的纤维进行排纱，排纱阶段上下方同时均匀吹入短纤维， 得到排列整齐且表面均匀分布短纤维的连续纤维。即在连续纤维进入 加热模具之前增设引风设备，将短纤维吹入连续纤维中，使短纤维均 匀粘附在连续纤维表面，经过模具加热固化，制备出短纤维增强的拉 挤复合材料型材。

作为优选，所述的短纤维为玻璃纤维、芳纶纤维、碳纤维、玄武 岩纤维、尼龙纤维、聚酯纤维和超高分子量聚乙烯纤维中的一种或几 种，其长度≤10mm，直径为1-30μm，添加量为树脂和纤维总体积量 的5％-10％，此处的纤维包含连续纤维和短纤维。

作为优选，所述的拉挤工艺中所用的连续纤维为连续玻璃纤维或 碳纤维，直径为1-30μm。

作为优选，所述的拉挤工艺中所用树脂为聚氨酯树脂、不饱和聚 酯、乙烯基树脂、环氧树脂、酚醛树脂、呋喃树脂、以甲基苯烯酸甲 酯为单体的树脂中的一种或几种。

作为优选，所述的拉挤工艺中在树脂基体中还添加有添加剂，所 述添加剂的含量为树脂体积含量的0-15％，所述添加剂为分散剂、脱 模剂、阻燃剂、着色剂、偶联剂、固化剂、紫外线吸收剂中的一种或 几种。

本发明还提供了一种专用于实现上述的复合材料拉挤工艺中短 纤维的加入方法的吹入短纤维装置，所述吹入短纤维装置包括依次相 连接的自动化控制装置、电缆、引风设备、短纤维存储容器、管道， 该装置与排纱架连接在一起。该装置的具体位置可以根据实际情况调 整。

与现有技术相比，本发明具有如下特殊优异的技术效果：

本发明中吹入短纤维装置设置在连续纤维进入成型模具之前，通 过吹入方式将短纤维加入到拉挤复合材料型材中，使得短纤维能够均 匀分散于连续纤维表面，所得的复合材料型材既能保持纵向高强度， 也具有较好的横向强度。与原有增强横向强度的方法相比该方法简单 易行，快捷方便且可实现目的，吹入短纤维装置设置结构和位置都巧 妙合理，成本也不会明显增加，结果易于控制，也可根据实际需求进 行灵活调节。

附图说明

为了易于说明，本发明由下述的具体实施例及附图作以详细描述。

图1为本发明中吹入短纤维装置工作的示意图；

图2为改进后的拉挤成型工艺。

具体实施方式

如图1和图2所示，本实施例中的复合材料拉挤型材由以下方法 制备：

(1)制备树脂基体：将聚氨酯树脂、添加剂混合，搅拌得到均 匀的树脂混合物；所述添加剂的含量为树脂体积含量的0-15％，所述 添加剂为分散剂、脱模剂、阻燃剂、着色剂、偶联剂、固化剂、紫外 线吸收剂中的一种或几种；

(2)浸润：将体积百分数为65％的浸渍过偶联剂并烘干的连续 长玻璃纤维在树脂混合物中浸润，浸胶时间为20s，使玻璃纤维浸透；