[发明专利]一种长纤维增强热塑性树脂复合材料的成型装置及工艺

说明书

本发明公开了一种长纤维增强热塑性树脂复合材料的成型装置及工艺，属于长纤维增强热塑性树脂复合材料领域，解决了现有技术中长纤维增强热塑性树脂复合材料浸润性差，断裂率高、可靠性差的问题。长纤维增强热塑性树脂复合材料的成型装置包括依次设置的气流开纤装置、机械展开辊和纤维浸润成型装置，纤维浸润成型装置包括熔融树脂浸渍模具，熔融树脂浸渍模具内部包括按顺序排布的对压辊和张力辊。该装置能够提高长纤维增强热塑性树脂复合材料的浸润性，降低断裂率，提高可靠性。

技术领域

本发明涉及长纤维增强热塑性树脂复合材料技术领域，尤其涉及一种长纤维增强热塑性树脂复合材料的成型装置及工艺。

背景技术

长纤维增强热塑性树脂复合材料(LFT-G)是一种以长颗粒状半成品预浸材料形式供应市场的长纤维增强热塑性基体复合材料。通常采用纤维预混合、定长纤维混合挤出、连续纤维挤出包覆等工艺制造。将这类半成品预浸材料采用加热模压、注塑等成型工艺进行二次加工，即可成型为热塑性复合材料部件。与短切纤维增强复合材料相比，具有高模量、高强度、高韧性的优势，在汽车工业、家电和设备设施中可以代替一部分金属部件，能够有效提高产品实用性能并降低制品的成本和重量。

熔融浸渍法是制备长纤维增强热塑性树脂复合材料的主要方法，然而，通过目前公开的一些相关专利和市场上获得长纤维增强热塑性复合材料的实际情况看，均存在着树脂对纤维的浸润性差的严重缺陷，尤其是在使用工具对获得的现有市场上长纤维增强热塑性树脂复合材料进行破坏时，发现内部被树脂包裹的纤维能够剥离出没有被树脂浸润的纤维束，只有表层的纤维包裹了树脂。另外，根据分析现有技术的生产加工工艺，长纤维增强热塑性树脂复合材料的生产效率较低，且不能够稳定提供具有高浸润性长纤维增强热塑性树脂复合材料。

目前广泛使用的长纤维增强热塑性树脂的生产装置有的包括熔体浸渍室，浸渍室内容纳用于浸渍纤维束的树脂熔体，熔体浸渍室一个侧壁上设置有纤维束入口、在熔体浸渍室的与设置纤维束入口的侧壁相对的侧壁上设有纤维束出口，纤维束出口数小于纤维束入口的数目。尽管此种装置能够提高复合材料中的纤维含量，但这种工艺条件下纤维没有实现内部浸润，两束合并成一束时的纤维运行速度较低，提高运行速率，将导致纤维的断裂。

目前还有一种长纤维增强热塑性树脂的成型设备及成型方法，其所述的纤维与树脂浸润时需要经过多条带有2～6个内凹特征的圆弧形或内凹多边形的小沟槽，实际上，纤维经过带有这种数量较多的沟槽时，在拉紧张力的作用下，容易造成应力集中，从而引发纤维断裂，从而导致生产的不稳定。

经过综合以上考察，现有技术对长纤维在浸渍模具中的纤维浸润性和生产效率的提高依然未能够得到改善。

发明内容

鉴于以上分析，针对现有技术中的不足，本发明旨在提供一种长纤维增强热塑性树脂复合材料的成型装置及工艺，至少能解决以下技术问题之一：(1)浸润性差；(2)断裂率高、可靠性差。

本发明的目的主要是通过以下技术方案实现的：

本发明提供了一种长纤维增强热塑性树脂复合材料的成型装置，包括依次设置的气流开纤装置、机械展开辊和纤维浸润成型装置，纤维浸润成型装置包括熔融树脂浸渍模具，熔融树脂浸渍模具内部包括按顺序排布的对压辊和张力辊。

进一步的，熔融树脂浸渍模具的结构为梯形体，梯形体的上表面面积大于下表面面积。

进一步的，长纤维增强热塑性树脂复合材料的成型装置还包括纤维凹形管通道，纤维凹形管通道设置于气流开纤装置之前，纤维束进入纤维凹型管通道后经过气流开纤装置。

进一步的，纤维凹形管通道上分布有平行排列的凹形通道，凹形通道的数量为多个。

进一步的，纤维浸润成型装置还包括进纤模块和出纤模块，进纤模块与熔融树脂浸渍模具的一端连接，出纤模块与熔融树脂浸渍模具的另一端连接。

进一步的，对压辊的两个辊之间距离不大于1mm。