[发明专利]一种纤维增强聚酯复合材料的制备方法

说明书

本发明公开了一种纤维增强聚酯复合材料的制备方法，采用纤维增强聚酯复合材料的加工设备，所述的方法具体为：先将无机纤维和聚酯纤维通过特定装置混合分散，再与润滑剂和抗氧剂等助剂分散混合，最后输送到螺杆挤出机进行挤出成型制备得到纤维增强聚酯复合材料。该方法解决了高纤维增强改性过程中的纤维外露问题，能够实现纤维增强聚酯复合材料中纤维与树脂的充分分散浸润，制备得到综合性能和表面外观质量俱佳的复合材料。同时，本发明还公开了实施该方法的加工设备。

技术领域

本发明涉及复合材料领域，具体涉及一种纤维增强聚酯复合材料的制备方法。

背景技术

聚酯是一种由多元醇和多元酸通过缩聚反应制备得到的高分子材料。一般而言，聚酯主要是指聚对苯二甲酸乙二醇酯(PET)和聚对苯二甲酸丁二酯(PBT)等线性热塑性树脂。其具有熔点高、耐热性能出色、电绝缘性能和尺寸稳定性等特点，被广泛应用于电子电器、汽车和家电等领域。

目前，为了进一步显著提高聚酯材料的强度和耐热性，发挥其高熔点和高结晶性能优势，一般而言通过添加一定含量的无机纤维与其进行螺杆挤出改性手段，即可制备得到高强度、高模量和高耐热性的纤维增强聚酯复合材料。在螺杆挤出改性过程中，树脂通常以粒子或者粉末形式、纤维通常以短切纤维束或连续纤维束形式加入到螺杆挤出机中，通过螺杆的高速剪切混合作用来实现树脂与纤维的相互浸润和粘结。由于物料在螺杆挤出机的停留时间短(通常在1-2min)、纤维束形式(纤维根数在1000根以上)存在的纤维难以均匀分散、纤维和树脂难以形成良好的浸润包覆等原因，纤维增强聚酯复合材料的实际性能远远低于理论值，复合材料的性能提高还存在很大的提升空间。

目前，通常采用对纤维进行表面处理的方法来提高纤维增强聚酯复合材料的综合力学性能。如专利申请201810435929中提到了一种碳纤维增强聚酯复合材料的制备方法。该方法是通过先将碳纤维表面包覆热固性树脂上浆剂，在250-350℃条件下进行热处理后，再进行螺杆挤出制备得到拉伸强度在160-220Mpa，弯曲强度在240-290Mpa的高强度碳纤维增强聚酯复合材料。该专利技术的关键在于通过对碳纤维进行表面化学改性来实现纤维与树脂之间结合力和浸润效果的提高，从而达到提高聚酯复合材料的综合性能的目的。但是该技术并没有从根本上解决纤维束形式的纤维与树脂之间的良好浸润包覆问题。

发明内容

有鉴于此，本发明的目的在于提供一种纤维增强聚酯复合材料的制备方法，将纤维与聚酯树脂充分浸润包覆，该方法能够实现同等密度下更高综合性能的纤维增强聚酯复合材料的制备，同时，本发明还公开了实施该方法的加工设备。

一种纤维增强聚酯复合材料的加工设备，包括依次布置的第一传送带、纤维混合装置、第二传送带和双螺杆挤出机；

所述的第一传送带上方设有用于将无机纤维丝和聚酯纤维丝切割成预设长度的切割机构；

所述的纤维混合装置包括进料牵引带、表面布满倒钩的主动辊 、主动辊 型腔和主动辊 位置调节器；

所述的第二传送带上方设有撒粉装置，所述的撒粉装置包括喂料螺杆和振荡器。

作为优选，所述的第一传送带上方设有用于将无机纤维丝和聚酯纤维丝切割成预设长度的切割机构；所述的切割机构包括相对布置的牵引压辊和切割辊。

作为优选，所述纤维混合装置包括进料牵引带、表面布满倒钩的主动辊 、主动辊型腔和主动辊 位置调节器；所述的主动辊 设置在所述主动辊 型腔内。为了保证无机纤维和聚酯纤维的充分分散混合和分散混合效率，可以通过调节主动辊 位置调节器，调整主动辊 和主动辊 型腔之间的距离来实现分散速率和分散混合效率之间的匹配。

所述撒粉装置是由喂料小螺杆和振荡器组成。物料通过小螺杆的转速实现计量下料，再通过振动器实现均匀的撒粉下料。

所述的纤维增强聚酯复合材料的加工设备还包括：依次设置的冷却装置、切粒机、过滤网和储料罐；所述的冷却装置与所述双螺杆挤出机的挤出口连接。