[发明专利]一种可在线调整张力的纤维增强复合材料熔融浸渍装置及制备方法

说明书

本发明公开了一种可在线调整张力的纤维增强复合材料熔融浸渍装置及制备方法，该装置包括分丝预热装置、熔融浸渍模具、多个可旋转的浸渍调整装置、挤出机、冷却装置和牵引装置；分丝预热装置用于对连续纤维束进行分丝解捻并预热；挤出机用于将塑化好的树脂熔体挤入熔融浸渍模具内；各可旋转的浸渍调整装置等距安装在熔融浸渍模具内，纤维束从该浸渍调整装置穿过，浸渍过程中，纤维束在浸渍辊表面的包覆角和所受张力由各可旋转浸渍调整装置在线调整；冷却装置用于对预浸复合材料进行冷却定型；牵引装置安装在冷却装置的出口处，用于牵引连续纤维束。利用本发明装置，可以在线调整纤维束的包覆角和张力，使纤维束充分分散，树脂充分浸润纤维束，从而提高复合材料的力学性能。

技术领域

本发明涉及连续纤维增强复合材料加工领域，尤其涉及一种可在线调整张力的纤维增强复合材料熔融浸渍装置及制备方法。

背景技术

连续纤维增强复合材料的抗化学和环境腐蚀的能力强，固化过程中不发生化学反应，可以重复利用且性能不下降，生产周期短，效率高，成型的适应性较广，力学性能和热稳定性能优异，能更充分地发挥增强纤维的作用，具有更广阔的发展前景，其主要应用在汽车工业、化工环保、航天通讯等部门及行业。

制备连续纤维增强复合材料的难点主要在于热塑性树脂的高粘度和纤维丝束的分散，为了实现良好的分散与浸渍，对浸渍流道结构进行了研究探索。

在公开号为CN104723576A的中国专利中，公开了一种连续纤维增强热塑性树脂预浸片材的成型设备与方法。该成型设备采用螺旋式熔融浸渍模具，二次辊压装置。螺旋式熔融浸渍模具内布置有1-3根螺旋浸渍辊，螺旋浸渍辊的外表面开有螺旋沟槽，并通过电机驱动在螺旋式熔融浸渍模具内旋转。通过转动螺旋浸渍辊，树脂沿螺旋内流动，实现纤维纵向方向浸渍，同时由于挤压作用，熔体沿垂直纤维方向流动，实现横向浸渍。

现有连续纤维增强热塑性树脂浸渍装置主要存在以下技术问题或缺陷：1)纤维束浸渍流道形式固定，更换繁琐；2)生产中纤维束所受张力及包覆角无法在线调整，导致浸渍程度低于90％，制得的复合材料断裂率高于5％；3)浸渍装置形状复杂，加工生产比较困难。

发明内容

本发明的目的是解决目前连续纤维增强热塑性树脂浸渍装置的上述技术问题。

为实现以上发明目的，一方面，本发明提供一种可在线调整张力的纤维增强复合材料熔融浸渍装置，包括分丝预热装置、熔融浸渍模具、多个可旋转浸渍装置、挤出机、冷却装置和牵引装置；

所述分丝预热装置安装在所述熔融浸渍模具的入口处，用于对连续纤维束进行分丝解捻并预热；

所述挤出机与所述熔融浸渍模具熔体相连接，用于将塑化好的热塑性树脂熔体挤入所述熔融浸渍模具内；

各所述可旋转的浸渍调整装置等距安装在所述熔融浸渍模具内，所述纤维束从该所述浸渍调整装置穿过，浸渍过程中，所述纤维束在所述浸渍辊表面的包覆角和所受张力由所述各可旋转浸渍调整装置在线调整；

所述冷却装置安装在所述熔融浸渍模具的出口处，用于对所述预浸复合材料进行冷却定型；

所述牵引装置安装在所述冷却装置的出口处，用于牵引所述连续纤维束。

进一步地，各所述旋转浸渍装置包括一对旋转盘和一对浸渍辊，一对所述浸渍辊平行地固定安装在两片所述旋转盘之间；

所述连续纤维束交替绕过各所述浸渍辊，通过改变各所述旋转盘的旋转角度来调整所述连续纤维束在各所述浸渍辊上所绕的包覆角及所受张力。

进一步地，一对所述旋转盘中的其中之一的一端延伸出所述熔融浸渍模具，并在其端部安装有旋钮，所述旋钮带有指针；在所述旋钮四周刻有角度，用于标示所述旋转盘的旋转度数。起始所述指针指向0°时，一对所述浸渍辊处于竖直状态，不与纤维接触。