本發(fā)明涉及一種熱塑性材料、制備設(shè)備及其制備方法，尤其涉及一種高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料、制備設(shè)備及其制備方法，它屬于熱塑性材料生產(chǎn)加工領(lǐng)域。

背景技術(shù)：

連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片狀材料，由于其材料內(nèi)部玻璃纖維處于高度取向狀態(tài)，因此較其他短玻纖或長玻纖增強(qiáng)熱塑性材料有更優(yōu)異的力學(xué)性能，在交通運(yùn)輸及管道領(lǐng)域得到了大量的應(yīng)用；由于該種材料優(yōu)異的力學(xué)性能主要來自于內(nèi)部的高度取向的玻璃纖維，因此在相同取向條件下玻璃纖維數(shù)量的多少即百分比含量的多少直接決定了連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料以及采用該材料制備的產(chǎn)品的性能高低。

公開日為2006年09月06日，公開號為1827671的中國專利中，公開了一種名稱為“連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料、生產(chǎn)方法及專用設(shè)備”的發(fā)明專利。該專利將玻璃纖維由帶有兩個進(jìn)料口的十字狹縫擠出機(jī)模頭的纖維進(jìn)口引入，熔融樹脂由樹脂進(jìn)料口均勻流入模頭，并在模頭內(nèi)將玻璃纖維進(jìn)一步強(qiáng)制分散于樹脂中，最終熔融樹脂包覆的玻璃纖維由模頭出口擠出，并通過冷卻定型最終得到連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片狀材料的方法。該專利由于模頭中的強(qiáng)制分散結(jié)構(gòu)，因此必須需要有足夠的樹脂包覆玻纖表面防止玻纖在直接接觸其中的強(qiáng)制分散結(jié)構(gòu)時出現(xiàn)的斷裂情況，因此一般玻纖含量無法超過65%。

公開日為2009年07月08日，公開號為101474868的中國專利中，公開了一種名稱為“連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂復(fù)合材料預(yù)浸帶的制備設(shè)備及其應(yīng)用”的發(fā)明專利。該專利中擠出模頭直接將擠出料擠出到連續(xù)纖維上，然后熱輥壓制復(fù)合后冷卻定型形成最終產(chǎn)品。該專利由于熔融樹脂是擠出后貼合在玻璃纖維表面，而熔融后的熱塑性樹脂雖然具有一定的流動性，但由于其較高的粘度而難以將高玻纖含量所需的大量玻纖包覆在其中，同時玻璃纖維也難以被樹脂所浸漬，因此性能相對較低。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)要素：

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)中存在的上述不足，而提供一種用玻纖含量相對較低的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片狀材料為皮層、純玻璃纖維為芯層，通過加熱使作為皮層的連續(xù)纖維增強(qiáng)片狀材料中的熱塑性塑料熔融，并使皮層與芯材共同滾壓、粘合、定型，最后收卷得到高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料，比單純的皮層更好的物理機(jī)械性能，避免了玻纖難以浸漬良好以及玻纖含量相對較低的高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料、制備設(shè)備及其制備方法。

本發(fā)明解決上述問題所采用的技術(shù)方案是：該高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料，其特征在于：包括芯層和皮層，所述芯層位于兩皮層之間，芯層為純玻璃纖維層，皮層為連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述芯層和皮層采用三明治方式進(jìn)行加熱復(fù)合。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材中的熱塑性材料為PP、PE、PA、PET、PC、PPS、PBT和PVC中的任意一種。

本發(fā)明還提供一種高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料的制備設(shè)備，該設(shè)備依次包括紗架、卷筒、張力調(diào)節(jié)裝置、烘箱、加熱壓輥、冷卻壓輥和收卷裝置，所述紗架設(shè)置在張力調(diào)節(jié)裝置的前側(cè)，烘箱位于張力調(diào)節(jié)裝置和加熱壓輥之間，收卷裝置設(shè)置在冷卻壓輥后側(cè)。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述紗架內(nèi)設(shè)置有無捻玻璃纖維紗團(tuán)和錠子支架，卷筒將連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材引出，張力調(diào)節(jié)裝置包括排絲扣和張力輥，排絲扣實(shí)現(xiàn)從紗架引出玻璃纖維紗，張力輥調(diào)節(jié)纖維張力并形成均勻平行排布的純玻璃纖維層，加熱壓輥包括加熱導(dǎo)輥、復(fù)合上壓輥、復(fù)合下壓輥和加熱張力輥，該加熱導(dǎo)輥用于預(yù)熱，復(fù)合上壓輥和復(fù)合下壓輥進(jìn)行壓制復(fù)合，加熱張力輥使玻纖與樹脂進(jìn)一步分散于浸漬，冷卻壓輥包括上冷卻壓輥和下冷卻壓輥，收卷裝置用于對具有高玻纖含量的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料進(jìn)行收卷。

本發(fā)明還提供一種高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料的其制備方法，其特征在于：包括以下步驟：

（A）將玻璃纖維紗從紗架上固定在水平轉(zhuǎn)動錠子支架上的無捻玻璃纖維紗團(tuán)中引出，引出后的玻璃纖維紗通過排絲扣進(jìn)入張力調(diào)節(jié)裝置中，利用張力輥調(diào)節(jié)纖維張力并形成均勻平行排布的純玻璃纖維層并進(jìn)入烘箱中對其進(jìn)行加熱；

（B）同時連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材從固定的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材的卷筒中引出，經(jīng)過張力輥后進(jìn)入烘箱經(jīng)過一定時間和一定溫度的加熱，使片材中的熱塑性樹脂熔融；

（C）將作為皮層的熱塑性樹脂已經(jīng)熔融的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材在加熱導(dǎo)輥的協(xié)助下與預(yù)熱后將作為芯層的玻璃纖維層一起進(jìn)入由復(fù)合上壓輥及復(fù)合下壓輥中壓制復(fù)合，使玻纖纖維芯層與連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材壓合，經(jīng)過加熱張力輥使玻纖與樹脂進(jìn)一步分散于浸漬，最后經(jīng)過冷卻壓輥壓制成具有高玻纖含量的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料并通過收卷裝置實(shí)現(xiàn)對其收卷。

作為優(yōu)選，本發(fā)明所述步驟（A）中的引出方式為外退方式。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術(shù)相比，具有以下優(yōu)點(diǎn)和效果：芯層為純玻璃纖維層，皮層為連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材，通過加熱使皮層中的熱塑樹脂熔融并于芯層共同滾壓從而使熔融的熱塑性樹脂進(jìn)一步對芯層的玻纖浸漬，最終形成一個整體，該種連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料一方面玻纖在樹脂中浸漬良好，另一方面其玻纖含量可明顯大于皮層的玻纖含量，具有更加優(yōu)異的機(jī)械性能，也避免了玻纖難以浸漬良好以及玻纖含量相對較低的問題。

附圖說明

圖 1是本發(fā)明實(shí)施例中所用原材料的鋪層方式結(jié)構(gòu)示意圖。

圖 2是本發(fā)明實(shí)施例中制備工藝的結(jié)構(gòu)示意圖。

圖中：純玻璃纖維層1，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2，高玻纖含量的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料3，紗架10，無捻玻璃纖維紗團(tuán)11，錠子支架12，卷筒20，張力調(diào)節(jié)裝置30，排絲扣31，張力輥32，烘箱40，加熱壓輥50，加熱導(dǎo)輥51，復(fù)合上壓輥52，復(fù)合下壓輥53，加熱張力輥54，冷卻壓輥60，上冷卻壓輥61，下冷卻壓輥62，收卷裝置70。

具體實(shí)施方式

下面結(jié)合附圖并通過實(shí)施例對本發(fā)明作進(jìn)一步的詳細(xì)說明，以下實(shí)施例是對本發(fā)明的解釋而本發(fā)明并不局限于以下實(shí)施例。

實(shí)施例。

參見圖1至圖2，本實(shí)施例高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料，包括芯層和皮層，芯層位于兩皮層之間，芯層為純玻璃纖維層1，皮層為連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2，芯層和皮層采用三明治方式進(jìn)行加熱復(fù)合。

本實(shí)施例中的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2中的熱塑性材料為PP、PE、PA、PET、PC、PPS、PBT和PVC中的任意一種。

本實(shí)施例還提供一種高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料的制備設(shè)備，該設(shè)備依次包括紗架10、卷筒20、張力調(diào)節(jié)裝置30、烘箱40、加熱壓輥50、冷卻壓輥60和收卷裝置70，紗架10設(shè)置在張力調(diào)節(jié)裝置30的前側(cè)，烘箱40位于張力調(diào)節(jié)裝置30和加熱壓輥50之間，收卷裝置70設(shè)置在冷卻壓輥60后側(cè)。

本實(shí)施例中紗架10內(nèi)設(shè)置有無捻玻璃纖維紗團(tuán)11和錠子支架12，卷筒20將連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2引出，張力調(diào)節(jié)裝置30包括排絲扣31和張力輥32，排絲扣31實(shí)現(xiàn)從紗架10引出玻璃纖維紗，張力輥32調(diào)節(jié)纖維張力并形成均勻平行排布的純玻璃纖維層1，加熱壓輥50包括加熱導(dǎo)輥51、復(fù)合上壓輥52、復(fù)合下壓輥53和加熱張力輥54，該加熱導(dǎo)輥51用于預(yù)熱，復(fù)合上壓輥52和復(fù)合下壓輥53進(jìn)行壓制復(fù)合，加熱張力輥54使玻纖與樹脂進(jìn)一步分散于浸漬，冷卻壓輥60包括上冷卻壓輥61和下冷卻壓輥62，收卷裝置70用于對具有高玻纖含量的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料3進(jìn)行收卷。

本實(shí)施例還提供一種高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料的其制備方法，包括以下步驟：

（A）將玻璃纖維紗從紗架10上固定在水平轉(zhuǎn)動錠子支架12上的無捻玻璃纖維紗團(tuán)11中采用外退方式引出，引出后的玻璃纖維紗通過排絲扣31進(jìn)入張力調(diào)節(jié)裝置30中，利用張力輥32調(diào)節(jié)纖維張力并形成均勻平行排布的純玻璃纖維層1并進(jìn)入烘箱40中對其進(jìn)行加熱；

（B）同時連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2從固定的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2的卷筒20中引出，經(jīng)過張力輥32后進(jìn)入烘箱40經(jīng)過一定時間和一定溫度的加熱，使片材中的熱塑性樹脂熔融；

（C）將作為皮層的熱塑性樹脂已經(jīng)熔融的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2在加熱導(dǎo)輥51的協(xié)助下與預(yù)熱后將作為芯層的玻璃纖維層1一起進(jìn)入由復(fù)合上壓輥52及復(fù)合下壓輥53中壓制復(fù)合，使玻纖纖維芯層1與連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2壓合，經(jīng)過加熱張力輥54使玻纖與樹脂進(jìn)一步分散于浸漬，最后經(jīng)過冷卻壓輥60壓制成具有高玻纖含量的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料3并通過收卷裝置70實(shí)現(xiàn)對其收卷。

本實(shí)施例中的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2的材料采用玻纖含量相對較低的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片狀材料為皮層、純玻璃纖維為芯層，通過加熱使作為皮層的連續(xù)纖維增強(qiáng)片狀材料中的熱塑性塑料熔融，并使皮層與芯材共同滾壓、粘合、定型，最后收卷得到高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料。該方法可通過調(diào)節(jié)皮層的玻纖含量、厚度以及芯材中玻纖的數(shù)量，得到比皮層玻纖含量更高的材料，從而具有比單純的皮層更好的物理機(jī)械性能。

本實(shí)施例采用純玻纖維層作為芯層，連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2為皮層，采用三明治方式將預(yù)熱后的玻璃纖維芯層與熱塑性樹脂已熔融的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2經(jīng)過滾壓的方式復(fù)合成為具有更高玻纖含量的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料3，可以進(jìn)一步提高最終材料的玻纖含量，并將其應(yīng)用于高模量、高強(qiáng)度制品的生產(chǎn)中。該方法采用現(xiàn)有技術(shù)的熔融浸漬方法得到的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片材2為原料，如皮層可采用中國專利ZL200610045857.0所提到的方法制備得到的材料，與純玻璃纖維復(fù)合，因此可以達(dá)到熔融浸漬法無法達(dá)到的玻纖含量。

本實(shí)施例解決的主要問題：一定溫度下將經(jīng)過預(yù)分散后的一定寬度的純玻璃纖維層1夾在兩層與純玻纖層寬度一致或略寬的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片狀材料中間，并經(jīng)過滾壓復(fù)合、冷卻定型等過程得到一種具有一定寬度和厚度的高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片狀材料；利用該高玻纖含量連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片狀材料為原料制備得到的制品由于更高的玻纖含量，因此具有比一般玻纖含量的連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性片狀材料制備的制品具有更高的拉伸、彎曲模量及強(qiáng)度，從而可進(jìn)一步拓展連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性材料的應(yīng)用領(lǐng)域；一般玻纖含量重量分?jǐn)?shù)為50-65%。

通過上述闡述，本領(lǐng)域的技術(shù)人員已能實(shí)施。

此外，需要說明的是，本說明書中所描述的具體實(shí)施例，其零、部件的形狀、所取名稱等可以不同，本說明書中所描述的以上內(nèi)容僅僅是對本發(fā)明結(jié)構(gòu)所作的舉例說明。凡依據(jù)本發(fā)明專利構(gòu)思所述的構(gòu)造、特征及原理所做的等效變化或者簡單變化，均包括于本發(fā)明專利的保護(hù)范圍內(nèi)。本發(fā)明所屬技術(shù)領(lǐng)域的技術(shù)人員可以對所描述的具體實(shí)施例做各種各樣的修改或補(bǔ)充或采用類似的方式替代，只要不偏離本發(fā)明的結(jié)構(gòu)或者超越本權(quán)利要求書所定義的范圍，均應(yīng)屬于本發(fā)明的保護(hù)范圍。