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CN106867101A - 连续纤维增强热塑性树脂预浸线、制备方法及所使用装置 - Google Patents

连续纤维增强热塑性树脂预浸线、制备方法及所使用装置 Download PDF

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CN106867101A
CN106867101A CN201510922462.3A CN201510922462A CN106867101A CN 106867101 A CN106867101 A CN 106867101A CN 201510922462 A CN201510922462 A CN 201510922462A CN 106867101 A CN106867101 A CN 106867101A
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continuous fiber
line
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continuous
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杨桂生
刘旭
李兰杰
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Original Assignee
Shanghai Genius Advanced Materials Group Co Ltd
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Abstract

本发明公开了一种连续纤维增强热塑性树脂预浸线，是由以下重量份的组分制成：连续纤维50～65份，热塑性树脂30～45份，抗氧剂0.2～0.6份，抗紫外光稳定剂0.5～1份，接枝剂3～5份。本发明还公开了一种所述连续纤维增强热塑性树脂预浸线的制备方法及所使用的装置。本发明通过改动调整原料配方，将生产的预浸带制作成预浸线，生产的预浸线可以用三维编织设备，纺织成三维的编织物，达到提高层间结合性，提高产品的机械性能的最终目的。

Description

连续纤维增强热塑性树脂预浸线、制备方法及所使用装置
技术领域
本发明属于复合材料技术领域，涉及一种连续纤维增强热塑性树脂预浸线、制备方法及所使用装置。
背景技术
连续纤维增强热塑性复合材料由于连续纤维在基体内有序排列，因此表现出很高的机械性能，也是近年来国内外研究的重点之一。制作连续纤维增强热塑性预浸带，再由连续纤维增强热塑性预浸带热压成产品，是目前普遍采用的制作连续纤维增强热塑性复合材料的方法。中国专利CN 129465A公开了一种连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，它是采用预先分散好的混纤纱，通过加热熔融辊压浸渍的方式制造连续纤维增强的热塑性预浸带。虽然该方法能很好制造浸渍完全的连续纤维增强热塑性预浸带，但制造成本较高。中国专利CN101474868A也公开了一种连续纤维增强热塑性树脂预浸带的方法，采用淋膜法，挤出机挤出熔融的树脂，通过淋膜模头淋膜到展开的连续纤维上，再经过冷辊冷压成带，此方法可以降低产品成本。无论那种方法制作成预浸带后，再热压成产品，都存在层间结合不好的问题。
发明内容
针对现有预浸带存在层间结合不好以及产品的机械性能差的问题，本发明的目的是提供一种连续纤维增强热塑性树脂预浸线，改善了产品的层间结合性能及产品的机械性能。
本发明的另一个目的是提供一种所述连续纤维增强热塑性树脂预浸线的制备方法。
本发明的再一个目的是提供一种实现所述连续纤维增强热塑性树脂预浸线所使用的装置。
为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：
一种连续纤维增强热塑性树脂预浸线，是由以下重量份的组分制成：
所述连续纤维为无机纤维、有机纤维或金属纤维中的至少一种。
所述无机纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或玄武岩纤维等中的至少一种。
所述有机纤维选自芳香族聚酰胺纤维或超高分子量聚乙烯纤维中的至少一种，所述芳香族聚酰胺纤维进一步优选为芳纶纤维。
所述金属纤维为不锈钢纤维。
所述热塑性树脂选自聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、其他通用树脂、高性能工程塑料或热塑性聚酯中的至少一种。
所述热塑性树脂的熔融指数为35-100/10min。
所述聚烯烃选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、聚乙烯、热塑性聚酯等中的至少一种。
所述聚酰胺选自尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212、尼龙612等中的至少一种。
所述其他通用树脂选自聚氯乙烯、ABS、PS、HIPS等中的至少一种。
所述高性能工程塑料选自PEEK、PPS、MPPO或PEI等中的至少一种。
所述热塑性聚酯选自PET、PTT或PBT等中的至少一种。
所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种，优选受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配，所述受阻酚类抗氧剂与所述亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:2。
所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010。
所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168。
所述抗紫外光稳定剂选自水杨酸酯类抗紫外光稳定剂、二苯甲酮类抗紫外光稳定剂或受阻胺类光稳定剂中的至少一种。
所述水杨酸酯类抗紫外光稳定剂为邻羟基苯甲酸苯酯。
所述二苯甲酮类抗紫外光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮(UV531)。
所述受阻胺类光稳定剂为聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚氨基]}(UV944)。
所述接枝剂为马来酸酐接枝相容剂，熔融指数为10-30g/10min。
所述相容剂为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚碳酸酯、聚氯乙烯、尼龙6、聚乙烯、PEEK中的至少一种。
所述连续纤维增强热塑性树脂预浸线的厚度为0.2～0.3mm，宽度为1～10mm。
一种所述连续纤维增强热塑性树脂预浸线的制备方法，包括以下步骤：
(1)调节50～65份连续纤维使纤维平行均匀排布，经过张力调节使纤维分散，并消除连续纤维上产生的静电；
(2)将步骤(1)获得的连续纤维进行预热处理；
(3)30～45份热塑性树脂、0.2～0.6份抗氧剂、0.5～1份抗紫外光稳定剂和3～5份接枝剂熔融挤出，熔融的混料对步骤(2)获得的连续纤维进行预浸渍；
(4)经步骤(3)完全浸渍后带材进行定型、冷却、切割、牵引、收卷，获得所述连续纤维增强热塑性树脂预浸线。
所述步骤(2)预热处理的温度为200～300℃。
所述步骤(3)熔融挤出的温度为180～260℃。
所述步骤(3)中熔融的混料对步骤(2)获得的连续纤维进行预浸渍的温度为200～280℃。
一种制备所述连续纤维增强热塑性树脂预浸线所使用的装置，包括依次连接的纱架、张力装置、静电消除设备、预加热烘箱、张力平衡辊、双挤出模头、三辊浸渍设备、定型辊、切线装置、牵引装置和收卷装置。
所述纱架上设有水平转动的锭子支架。
所述张力装置包括依次连接的排丝口和若干张力调节辊。
所述预加热烘箱采用红外加热方式或电加热方式加热。
所述双挤出模头包括依次连接的第一挤出模头和第二挤出模头。
所述三辊浸渍设备包括依次连接的第一浸渍压延辊、第二浸渍压延辊和第三浸渍压延辊。
所述三辊浸渍设备采用热电偶控制加热、导热油加热或红外热辐射加热中的至少一种。
所述定型辊包括上定型辊和下定型辊，所述上定型辊位于所述下定型辊的上方。
所述定型辊采用通冷凝水的方式冷却。
所述切线装置包括若干个切线刀，优选的，所述切线刀由一排平行的刀片组成。
所述收卷装置包括若干带动力的收卷机。
由于采用上述技术方案，本发明具有以下优点和有益效果：
本发明所提供的连续纤维增强热塑性树脂预浸线所使用的原料提高了基体的熔融指数，在挤出时更加有利于产品的浸渍，产品为线，以便于后期的三维编织用，或可进行缠绕增强或进行喷涂制作纤维胶带等用途，虽然经过此改动，要制成最终产品，增加了很多设备，提高了成本，但编织完后产品的力学性能有很大提高，特别是层间结合性能。设备的投资是一次性的，但因此提高了产品的性能，扩大了产品的应用范围和应用期限，从长远角度考虑也是可取的。
本发明通过改动调整原料配方，将生产的预浸带制作成预浸线，生产的预浸线可以用三维编织设备，纺织成三维的编织物，达到提高层间结合性，提高产品的机械性能的最终目的。
附图说明
图1为本发明实施例中制备连续纤维增强热塑性树脂预浸线所使用装置的结构示意图。
其中：10为纱架，11为连续纤维卷，12为连续纤维束，13为锭子支架，20为张力装置，21为排丝口，22为张力调节辊，30为静电消除设备，40为预加热烘箱，50为张力平衡辊，60为双挤出模头，61为第一挤出模头，62为第二挤出模头，70为三辊浸渍设备，71为第一浸渍压延辊，72为第二浸渍压延辊，73为第三浸渍压延辊，80为定型辊，81为上定型辊，82为下定型辊，90为切线装置，91为切线刀，100为牵引装置，110为收卷装置，111为收卷机。
具体实施方式
下面结合附图所示实施例对本发明作进一步详细的说明。
在以下通过实施例对本发明进一步予以阐明的举例中，本发明实施例中所得产品均经过抗老化测试和强度性能测试；其中：抗老化测试采用人工光源(实验室光源或人工气候)曝露试验方法，GB/T 16422-1.2.3(或标准)进行测试；冲击性能测试采用ASTM D3039-2000复合材料拉伸性能试验方法进行测试；拉伸性能测试采用ASTM-D256-2005塑料悬臂梁缺口冲击性能试验方法进行测试。
在以下通过实施例对本发明进一步予以阐明的举例中，所用热塑性树脂的熔融指数为35-100/10min。
在以下通过实施例对本发明进一步予以阐明的举例中，所用接枝剂为马来酸酐接枝相容剂，熔融指数为10-30g/10min。
实施例1
一种连续玻纤增强聚丙烯预浸线的制备方法，包括以下步骤：
(1)连续纤维卷11安装在纺纱架10的锭子支架13上，小心的将连续纤维卷牵引通过安装在纱架10上的导丝孔，经导丝孔引出的纤维经张力装置20的排丝口21，使纤维平行均匀排布，避免纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的连续纤维束12穿过张力调节辊22，给纤维施加一定的张力保证纤维的初步分散，经静电消除设备30消除产生的静电；连续纤维卷11是连续玻璃纤维卷。
纺纱架10上设有水平转动的锭子支架13，锭子支架13用于放置连续纤维卷11。纺纱架10主要用来放置连续纤维卷11，主要目的是将连续纤维束12从连续纤维卷11上平行展开。控制连续纤维束12从连续纤维卷11上展开时的稳定性和张紧力的均匀性，每个水平转动的锭子设有阻尼装置，用来控制连续纤维卷11在展开连续纤维时张力的均匀性，保证纤维的平行排列和张力的均匀性。
张力装置20包括排丝口21和若干张力调节辊22，连续纤维卷11上的连续纤维束12通过排丝口21进入张力调节辊22；张力装置20能进一步保证从纱架10引出的连续纤维束12均匀平行排列，又不产生扭曲或变形。排丝口21主要目的是实现从纺纱架10引出、展开的连续纤维束12均匀平行排布，以保证最终产品厚度的均匀性和不变形。通过张力调节辊22交错的角度，调节纤维的张力。
静电消除设备30的前后分别连接有张力装置20和预加热烘箱40。由于纤维从纱架10引出、展开经张力装置20的张力调节，在此过程中由于不可避免的摩擦而产生静电，因而会造成连续纤维束12起毛，影响产品的质量和生产的连续性。为消除静电，在平行排布的连续纤维束12进入烘箱进行预热前，设置一静电消除设备30用来消除纤维表面的静电。
(2)步骤(1)获得的连续纤维带经过预加热烘箱40预热到温度为230℃；预加热烘箱40采用红外烘箱，经预加热烘箱40预热到一定温度的平行排列的连续纤维束12经张力调节辊22的调整，达到平行和得到预定张力的目的。
(3)将40份均聚聚丙烯树脂、0.5份抗氧剂168、0.5份抗紫外光稳定剂邻羟基苯甲酸苯酯、3份马来酸酐接枝聚丙烯加入挤出机进行熔融挤出，挤出机温度设定在220℃，挤出至双挤出模头60，步骤(2)获得的经预热的连续玻璃纤维带经张力平衡辊50导到第一挤出模头61和第二挤出模头62，产生一定的张力，第一挤出模头61和第二挤出模头62的温度设置在230℃，保证熔融的聚丙烯树脂具有较低的黏度。所采用的挤出机为单螺杆挤出机。
通过交错的双挤出模头60预浸渍的连续纤维带导入到三辊浸渍设备70，第一浸渍压延辊71、第二浸渍压延辊72、第三浸渍压延辊73的温度都设定在210℃，保证了基体树脂聚丙烯具有较低的黏度和流动性，实现熔融树脂对纤维的完全浸润。三辊浸渍设备70给预浸渍的连续纤维带足够的张力，实现熔融树脂对纤维的完全浸渍。
双挤出模头60包括第一挤出模头61和第二挤出模头62，预加热后的连续纤维束12经过双挤出模头60。连续纤维带的一侧与第一挤出模头61接触并产生一定的张力，使得熔融的高温流体对连续纤维带进行预浸渍，接着纤维带的另一侧与第二挤出模头62接触，产生一定张力对纤维带的另一侧进行预浸渍。
(4)经过三辊浸渍设备70完全浸渍后的带材进入到定型辊80，三辊浸渍设备70的后方设有定型辊80，定型辊80包括有上定型辊81和下定型辊82，其中：上定型辊81位于下定型辊82的上方。定型辊80能保证经过基体树脂完全浸渍的连续纤维带能够很好的保持平整和光洁的表面，通过调节上定型辊81、下定型辊82的间距来控制最终预浸线的厚度。上定型辊81、下定型辊82的间距调节到0.3mm。浸渍的带材经冷却定型辊的定型冷却后，得到厚度为0.3mm，表面光滑浸渍完全的连续玻璃纤维增强聚丙烯预浸带。
(5)定型辊80的后方连接有切线装置90，切线装置90包括切线刀91，切线刀91由一排平行的刀片组成，经过定型辊80定型后的预浸带经过切线装置90可以将预浸带切割成宽度为1～10mm的预浸线。预浸带经过切线装置90，切割成1mm的预浸线，再经过牵引装置100提供牵引动力，通过收卷装置110收成线卷，收卷装置110包括若干带动力的收卷机111，收卷机111可以将预浸线收成卷状，以便于后期的编织用，制得了连续纤维含量为56份的连续玻纤增强聚丙烯预浸线。经抗老化测试及强度性能测试，得到的连续玻纤增强聚丙烯预浸线的抗老化性能为78000小时，拉伸强度为250MPa，冲击强度为110KJ/㎡。
一种制备连续玻纤增强聚丙烯预浸线所使用的装置如图1所示，图1为本发明实施例中制备连续纤维增强热塑性树脂预浸线所使用装置的结构示意图，包括依次连接的纱架10、张力装置20、静电消除设备30、预加热烘箱40、张力平衡辊50、双挤出模头60、三辊浸渍设备70、定型辊80、切线装置90、牵引装置100和收卷装置110。纱架10上设有水平转动的锭子支架13，张力装置20包括依次连接的排丝口21和若干张力调节辊22，双挤出模头60包括依次连接的第一挤出模头61和第二挤出模头62，三辊浸渍设备70包括依次连接的第一浸渍压延辊71、第二浸渍压延辊72和第三浸渍压延辊73，定型辊80包括上定型辊81和下定型辊82，上定型辊81位于下定型辊82的上方，切线装置90包括若干个切线刀91，切线刀91由一排平行的刀片组成，收卷装置110包括若干带动力的收卷机111。预加热烘箱40采用红外加热方式或电加热方式加热；三辊浸渍设备70采用热电偶控制加热、导热油加热或红外热辐射加热中的至少一种；定型辊80采用通冷凝水的方式冷却。
实施例2
一种连续芳纶纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯预浸线的制备方法，包括以下步骤：
(1)连续纤维卷11安装在纺纱架10的锭子支架13上，小心的将连续纤维卷牵引通过安装在纱架10上的导丝孔，经导丝孔引出的纤维经张力装置20的排丝口21，使纤维平行均匀排布，避免纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的连续纤维束12穿过张力调节辊22，给纤维施加一定的张力保证纤维的初步分散，经静电消除设备30消除产生的静电；连续纤维卷11是连续芳纶纤维卷。
(2)步骤(1)获得的连续纤维带经过预加热烘箱40预热到温度为300℃；预加热烘箱40采用红外烘箱；
(3)将35份聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、0.5份抗氧剂1010、0.5份抗紫外光稳定剂邻羟基苯甲酸苯酯、4份马来酸酐接枝聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂加入挤出机进行熔融挤出，挤出机温度设定在260℃，挤出至双挤出模头60，步骤(2)获得的经预热的连续纤维带经张力平衡辊50导到第一挤出模头61和第二挤出模头62，产生一定的张力，第一挤出模头61和第二挤出模头62的温度设置在280℃，保证熔融的聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂具有较低的黏度。所采用的挤出机为单螺杆挤出机。
通过交错的双挤出模头60预浸渍的连续纤维带导入到三辊浸渍设备70，第一浸渍压延辊71、第二浸渍压延辊72、第三浸渍压延辊73的温度都设定在280℃，保证了基体树脂聚对苯二甲酸乙二醇酯具有较低的黏度和流动性，实现熔融树脂对纤维的完全浸润。
(4)经过三辊浸渍设备70完全浸渍后的带材进入到定型辊80，三辊浸渍设备70的后方设有定型辊80，定型辊80包括有上定型辊81和下定型辊82，其中：上定型辊81位于下定型辊82的上方。定型辊80能保证经过基体树脂完全浸渍的连续纤维带能够很好的保持平整和光洁的表面，通过调节上定型辊81、下定型辊82的间距来控制最终预浸线的厚度。上定型辊81、下定型辊82的间距调节到0.27mm。浸渍的带材经冷却定型辊的定型冷却后，得到厚度为0.27mm，表面光滑浸渍完全的连续芳纶纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯预浸带。
(5)定型辊80的后方连接有切线装置90，切线装置90包括切线刀91，切线刀91由一排平行的刀片组成，经过定型辊80定型后的预浸带经过切线装置90可以将预浸带切割成宽度为1～10mm的预浸线。预浸带经过切线装置90，切割成2mm的预浸线，再经过牵引装置100提供牵引动力，通过收卷装置110收成线卷，收卷装置110包括若干带动力的收卷机111，收卷机111可以将预浸线收成卷状，以便于后期的编织用，制得了连续纤维含量为60份的连续芳纶纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯预浸线。
经抗老化测试及强度性能测试，得到的连续芳纶纤维增强聚对苯二甲酸乙二醇酯预浸线的抗老化性能为78500小时，拉伸强度为300MPa，冲击强度为180KJ/㎡。
实施例3
一种连续碳纤维增强聚碳酸酯预浸线的制备方法，包括以下步骤：
(1)连续纤维卷11安装在纺纱架10的锭子支架13上，小心的将连续纤维卷牵引通过安装在纱架10上的导丝孔，经导丝孔引出的纤维经张力装置20的排丝口21，使纤维平行均匀排布，避免纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的连续纤维束12穿过张力调节辊22，给纤维施加一定的张力保证纤维的初步分散，经静电消除设备30消除产生的静电；连续纤维卷11是连续碳纤维卷。
(2)步骤(1)获得的连续纤维带经过预加热烘箱40预热到温度为300℃；预加热烘箱40采用红外烘箱；
(3)将34份聚碳酸酯、0.4份抗氧剂1010、0.6份抗紫外光稳定剂邻羟基苯甲酸苯酯、5份马来酸酐接枝聚碳酸酯加入挤出机进行熔融挤出，挤出机温度设定在250℃，挤出至双挤出模头60，步骤(2)获得的经预热的连续纤维带经张力平衡辊50导到第一挤出模头61和第二挤出模头62，产生一定的张力，第一挤出模头61和第二挤出模头62的温度设置在260℃，保证熔融的聚碳酸酯树脂具有较低的黏度。所采用的挤出机为单螺杆挤出机。
通过交错的双挤出模头60预浸渍的连续纤维带导入到三辊浸渍设备70，第一浸渍压延辊71、第二浸渍压延辊72、第三浸渍压延辊73的温度都设定在260℃，保证了基体树脂聚碳酸酯具有较低的黏度和流动性，实现熔融树脂对纤维的完全浸润。
(4)经过三辊浸渍设备70完全浸渍后的带材进入到定型辊80，三辊浸渍设备70的后方设有定型辊80，定型辊80包括有上定型辊81和下定型辊82，其中：上定型辊81位于下定型辊82的上方。定型辊80能保证经过基体树脂完全浸渍的连续纤维带能够很好的保持平整和光洁的表面，通过调节上定型辊81、下定型辊82的间距来控制最终预浸线的厚度。上定型辊81、下定型辊82的间距调节到0.25mm。浸渍的带材经冷却定型辊的定型冷却后，得到厚度为0.25mm，表面光滑浸渍完全的连续碳纤维增强聚碳酸酯预浸带。
(5)定型辊80的后方连接有切线装置90，切线装置90包括切线刀91，切线刀91由一排平行的刀片组成，经过定型辊80定型后的预浸带经过切线装置90可以将预浸带切割成宽度为1～10mm的预浸线。预浸带经过切线装置90，切割成3mm的预浸线，再经过牵引装置100提供牵引动力，通过收卷装置110收成线卷，收卷装置110包括若干带动力的收卷机111，收卷机111可以将预浸线收成卷状，以便于后期的编织用，制得了连续纤维含量为60份的连续碳纤维增强聚碳酸酯预浸线。
经抗老化测试及强度性能测试，得到的连续碳纤维增强聚碳酸酯预浸线的抗老化性能为79000小时，拉伸强度为320MPa，冲击强度为220KJ/㎡。
实施例4
一种连续超高分子量聚乙烯纤维增强聚氯乙烯预浸线的制备方法，包括以下步骤：
(1)连续纤维卷11安装在纺纱架10的锭子支架13上，小心的将连续纤维卷牵引通过安装在纱架10上的导丝孔，经导丝孔引出的纤维经张力装置20的排丝口21，使纤维平行均匀排布，避免纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的连续纤维束12穿过张力调节辊22，给纤维施加一定的张力保证纤维的初步分散，经静电消除设备30消除产生的静电；连续纤维卷11是连续超高分子量聚乙烯纤维卷。
(2)步骤(1)获得的连续纤维带经过预加热烘箱40预热到温度为210℃；预加热烘箱40采用红外烘箱；
(3)将40份聚氯乙烯、0.4份抗氧剂168、0.6份抗紫外光稳定剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、4份马来酸酐接枝聚氯乙烯加入挤出机进行熔融挤出，挤出机温度设定在180℃，挤出至双挤出模头60，步骤(2)获得的经预热的连续纤维带经张力平衡辊50导到第一挤出模头61和第二挤出模头62，产生一定的张力，第一挤出模头61和第二挤出模头62的温度设置在200℃，保证熔融的聚氯乙烯树脂具有较低的黏度。所采用的挤出机为单螺杆挤出机。
通过交错的双挤出模头60预浸渍的连续纤维带导入到三辊浸渍设备70，第一浸渍压延辊71、第二浸渍压延辊72、第三浸渍压延辊73的温度都设定在200℃，保证了基体树脂聚氯乙烯树脂具有较低的黏度和流动性，实现熔融树脂对纤维的完全浸润。
(4)经过三辊浸渍设备70完全浸渍后的带材进入到定型辊80，三辊浸渍设备70的后方设有定型辊80，定型辊80包括有上定型辊81和下定型辊82，其中：上定型辊81位于下定型辊82的上方。定型辊80能保证经过基体树脂完全浸渍的连续纤维带能够很好的保持平整和光洁的表面，通过调节上定型辊81、下定型辊82的间距来控制最终预浸线的厚度。上定型辊81、下定型辊82的间距调节到0.23mm。浸渍的带材经冷却定型辊的定型冷却后，得到厚度为0.23mm，表面光滑浸渍完全的连续超高分子量聚乙烯纤维增强聚氯乙烯树脂预浸带。
(5)定型辊80的后方连接有切线装置90，切线装置90包括切线刀91，切线刀91由一排平行的刀片组成，经过定型辊80定型后的预浸带经过切线装置90可以将预浸带切割成宽度为1～10mm的预浸线。预浸带经过切线装置90，切割成4mm的预浸线，再经过牵引装置100提供牵引动力，通过收卷装置110收成线卷，收卷装置110包括若干带动力的收卷机111，收卷机111可以将预浸线收成卷状，以便于后期的编织用，制得了连续纤维含量为55份的连续超高分子量聚乙烯纤维增强聚氯乙烯预浸线。
经抗老化测试及强度性能测试，得到的连续超高分子量聚乙烯纤维增强聚氯乙烯预浸线的抗老化性能为77000小时，拉伸强度为240MPa，冲击强度为180KJ/㎡。
实施例5
一种连续不锈钢纤维增强尼龙6预浸线的制备方法，包括以下步骤：
(1)连续纤维卷11安装在纺纱架10的锭子支架13上，小心的将连续纤维卷牵引通过安装在纱架10上的导丝孔，经导丝孔引出的纤维经张力装置20的排丝口21，使纤维平行均匀排布，避免纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的连续纤维束12穿过张力调节辊22，给纤维施加一定的张力保证纤维的初步分散，经静电消除设备30消除产生的静电；连续纤维卷11是连续不锈钢纤维卷。
(2)步骤(1)获得的连续纤维带经过预加热烘箱40预热到温度为260℃；预加热烘箱40采用红外烘箱；
(3)将45份尼龙6、0.5份抗氧剂168、0.5份抗紫外光稳定剂2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮、3份马来酸酐接枝尼龙6加入挤出机进行熔融挤出，挤出机温度设定在230℃，挤出至双挤出模头60，步骤(2)获得的经预热的连续纤维带经张力平衡辊50导到第一挤出模头61和第二挤出模头62，产生一定的张力，第一挤出模头61和第二挤出模头62的温度设置在240℃，保证熔融的尼龙6树脂具有较低的黏度。所采用的挤出机为单螺杆挤出机。
通过交错的双挤出模头60预浸渍的连续纤维带导入到三辊浸渍设备70，第一浸渍压延辊71、第二浸渍压延辊72、第三浸渍压延辊73的温度都设定在230℃，保证了基体树脂尼龙6树脂具有较低的黏度和流动性，实现熔融树脂对纤维的完全浸润。
(4)经过三辊浸渍设备70完全浸渍后的带材进入到定型辊80，三辊浸渍设备70的后方设有定型辊80，定型辊80包括有上定型辊81和下定型辊82，其中：上定型辊81位于下定型辊82的上方。定型辊80能保证经过基体树脂完全浸渍的连续纤维带能够很好的保持平整和光洁的表面，通过调节上定型辊81、下定型辊82的间距来控制最终预浸线的厚度。上定型辊81、下定型辊82的间距调节到0.20mm。浸渍的带材经冷却定型辊的定型冷却后，得到厚度为0.20mm，表面光滑浸渍完全的连续不锈钢纤维增强尼龙6树脂预浸带。
(5)定型辊80的后方连接有切线装置90，切线装置90包括切线刀91，切线刀91由一排平行的刀片组成，经过定型辊80定型后的预浸带经过切线装置90可以将预浸带切割成宽度为1～10mm的预浸线。预浸带经过切线装置90，切割成5mm的预浸线，再经过牵引装置100提供牵引动力，通过收卷装置110收成线卷，收卷装置110包括若干带动力的收卷机111，收卷机111可以将预浸线收成卷状，以便于后期的编织用，制得了连续纤维含量为51份的连续不锈钢纤维增强尼龙6预浸线。
经抗老化测试及强度性能测试，得到的连续不锈钢纤维增强尼龙6预浸线的抗老化性能为77500小时，拉伸强度为330MPa，冲击强度为240KJ/㎡。
实施例6
一种连续玄武岩纤维增强聚乙烯预浸线的制备方法，包括以下步骤：
(1)连续纤维卷11安装在纺纱架10的锭子支架13上，小心的将连续纤维卷牵引通过安装在纱架10上的导丝孔，经导丝孔引出的纤维经张力装置20的排丝口21，使纤维平行均匀排布，避免纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的连续纤维束12穿过张力调节辊22，给纤维施加一定的张力保证纤维的初步分散，经静电消除设备30消除产生的静电；连续纤维卷11是连续玄武岩纤维卷。
(2)步骤(1)获得的连续纤维带经过预加热烘箱40预热到温度为250℃；预加热烘箱40采用红外烘箱；
(3)将45份聚乙烯、0.2份抗氧剂168、1份抗紫外光稳定剂UV944、3.8份马来酸酐接枝聚乙烯加入挤出机进行熔融挤出，挤出机温度设定在240℃，挤出至双挤出模头60，步骤(2)获得的经预热的连续纤维带经张力平衡辊50导到第一挤出模头61和第二挤出模头62，产生一定的张力，第一挤出模头61和第二挤出模头62的温度设置在250℃，保证熔融的聚乙烯树脂具有较低的黏度。所采用的挤出机为单螺杆挤出机。
通过交错的双挤出模头60预浸渍的连续纤维带导入到三辊浸渍设备70，第一浸渍压延辊71、第二浸渍压延辊72、第三浸渍压延辊73的温度都设定在250℃，保证了基体树脂聚乙烯具有较低的黏度和流动性，实现熔融树脂对纤维的完全浸润。
(4)经过三辊浸渍设备70完全浸渍后的带材进入到定型辊80，三辊浸渍设备70的后方设有定型辊80，定型辊80包括有上定型辊81和下定型辊82，其中：上定型辊81位于下定型辊82的上方。定型辊80能保证经过基体树脂完全浸渍的连续纤维带能够很好的保持平整和光洁的表面，通过调节上定型辊81、下定型辊82的间距来控制最终预浸线的厚度。上定型辊81、下定型辊82的间距调节到0.24mm。浸渍的带材经冷却定型辊的定型冷却后，得到厚度为0.24mm，表面光滑浸渍完全连续玄武岩纤维增强聚乙烯预浸带。
(5)定型辊80的后方连接有切线装置90，切线装置90包括切线刀91，切线刀91由一排平行的刀片组成，经过定型辊80定型后的预浸带经过切线装置90可以将预浸带切割成宽度为1～10mm的预浸线。预浸带经过切线装置90，切割成10mm的预浸线，再经过牵引装置100提供牵引动力，通过收卷装置110收成线卷，收卷装置110包括若干带动力的收卷机111，收卷机111可以将预浸线收成卷状，以便于后期的编织用，制得了连续纤维含量为50份的连续玄武岩纤维增强聚乙烯预浸线。
实施例7
一种连续硼纤维增强PEEK预浸线的制备方法，包括以下步骤：
(1)连续纤维卷11安装在纺纱架10的锭子支架13上，小心的将连续纤维卷牵引通过安装在纱架10上的导丝孔，经导丝孔引出的纤维经张力装置20的排丝口21，使纤维平行均匀排布，避免纤维间的相互交叉与磨损。然后平行排布的连续纤维束12穿过张力调节辊22，给纤维施加一定的张力保证纤维的初步分散，经静电消除设备30消除产生的静电；连续纤维卷11是连续硼纤维卷。
(2)步骤(1)获得的连续纤维带经过预加热烘箱40预热到温度为280℃；预加热烘箱40采用红外烘箱；
(3)将30份PEEK、0.6份抗氧剂1010、0.7份抗紫外光稳定剂UV944、3.7份马来酸酐接枝PEEK加入挤出机进行熔融挤出，挤出机温度设定在260℃，挤出至双挤出模头60，步骤(2)获得的经预热的连续纤维带经张力平衡辊50导到第一挤出模头61和第二挤出模头62，产生一定的张力，第一挤出模头61和第二挤出模头62的温度设置在270℃，保证熔融的PEEK树脂具有较低的黏度。所采用的挤出机为单螺杆挤出机。
通过交错的双挤出模头60预浸渍的连续纤维带导入到三辊浸渍设备70，第一浸渍压延辊71、第二浸渍压延辊72、第三浸渍压延辊73的温度都设定在270℃，保证了基体树脂PEEK具有较低的黏度和流动性，实现熔融树脂对纤维的完全浸润。
(4)经过三辊浸渍设备70完全浸渍后的带材进入到定型辊80，三辊浸渍设备70的后方设有定型辊80，定型辊80包括有上定型辊81和下定型辊82，其中：上定型辊81位于下定型辊82的上方。定型辊80能保证经过基体树脂完全浸渍的连续纤维带能够很好的保持平整和光洁的表面，通过调节上定型辊81、下定型辊82的间距来控制最终预浸线的厚度。上定型辊81、下定型辊82的间距调节到0.26mm。浸渍的带材经冷却定型辊的定型冷却后，得到厚度为0.26mm，表面光滑浸渍完全连续硼纤维增强PEEK预浸带。
(5)定型辊80的后方连接有切线装置90，切线装置90包括切线刀91，切线刀91由一排平行的刀片组成，经过定型辊80定型后的预浸带经过切线装置90可以将预浸带切割成宽度为1～10mm的预浸线。预浸带经过切线装置90，切割成8mm的预浸线，再经过牵引装置100提供牵引动力，通过收卷装置110收成线卷，收卷装置110包括若干带动力的收卷机111，收卷机111可以将预浸线收成卷状，以便于后期的编织用，制得了连续纤维含量为65份的连续硼纤维增强PEEK预浸线。
上述的对实施例的描述是为便于该技术领域的普通技术人员能理解和应用本发明。熟悉本领域技术的人员显然可以容易地对这些实施例做出各种修改，并把在此说明的一般原理应用到其他实施例中而不必经过创造性的劳动。因此，本发明不限于这里的实施例，本领域技术人员根据本发明的揭示，不脱离本发明范畴所做出的改进和修改都应该在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种连续纤维增强热塑性树脂预浸线，其特征在于：是由以下重量份的组分制成：
2.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性树脂预浸线，其特征在于：所述连续纤维为无机纤维、有机纤维或金属纤维中的至少一种；
优选的，所述热塑性树脂选自聚烯烃、聚碳酸酯、聚酰胺、其他通用树脂、高性能工程塑料或热塑性聚酯中的至少一种。
3.根据权利要求2所述的连续纤维增强热塑性树脂预浸线，其特征在于：所述无机纤维选自玻璃纤维、碳纤维、硼纤维或玄武岩纤维中的至少一种；
优选的，所述有机纤维选自芳香族聚酰胺纤维或超高分子量聚乙烯纤维中的至少一种，所述芳香族聚酰胺纤维进一步优选为芳纶纤维；
优选的，所述金属纤维为不锈钢纤维。
4.根据权利要求2所述的连续纤维增强热塑性树脂预浸线，其特征在于：所述热塑性树脂的熔融指数为35-100/10min；
优选的，所述聚烯烃选自均聚聚丙烯、共聚聚丙烯、聚乙烯、热塑性聚酯中的至少一种；
优选的，所述聚酰胺选自尼龙6、尼龙66、尼龙12、尼龙1212、尼龙612中的至少一种；
优选的，所述其他通用树脂选自聚氯乙烯、ABS、PS、HIPS中的至少一种；
优选的，所述高性能工程塑料选自PEEK、PPS、MPPO或PEI中的至少一种；
优选的，所述热塑性聚酯选自PET、PTT或PBT中的至少一种。
5.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性树脂预浸线，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂或亚磷酸酯类抗氧剂中的至少一种；
优选的，所述抗紫外光稳定剂选自水杨酸酯类抗紫外光稳定剂、二苯甲酮类抗紫外光稳定剂或受阻胺类光稳定剂中的至少一种；
优选的，所述接枝剂为马来酸酐接枝相容剂，熔融指数为10-30g/10min；
优选的，所述连续纤维增强热塑性树脂预浸线的厚度为0.2～0.3mm，宽度为1～10mm。
6.根据权利要求5所述的连续纤维增强热塑性树脂预浸线，其特征在于：所述抗氧剂为受阻酚类抗氧剂与亚磷酸酯类抗氧剂的复配，所述受阻酚类抗氧剂与所述亚磷酸酯类抗氧剂的重量比为1:2；
优选的，所述受阻酚类抗氧剂为抗氧剂1010；
优选的，所述亚磷酸酯类抗氧剂为抗氧剂168；
优选的，所述水杨酸酯类抗紫外光稳定剂为邻羟基苯甲酸苯酯；
优选的，所述二苯甲酮类抗紫外光稳定剂为2-羟基-4-正辛氧基二苯甲酮；
优选的，所述受阻胺类光稳定剂为聚-{[6-[(1,1,3,3-四甲基丁基)-亚氨基]-1,3,5-三嗪-2,4-二基][2-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-氨基]-亚己基-[4-(2,2,6,6-四甲基哌啶基)-亚氨基]}；
优选的，所述相容剂为聚丙烯、聚对苯二甲酸乙二醇酯树脂、聚碳酸酯、聚氯乙烯、尼龙6、聚乙烯、PEEK中的至少一种。
7.一种权利要求1至6任一所述的连续纤维增强热塑性树脂预浸线的制备方法，其特征在于：包括以下步骤：
(1)调节50～65份连续纤维使纤维平行均匀排布，经过张力调节使纤维分散，并消除连续纤维上产生的静电；
(2)将步骤(1)获得的连续纤维进行预热处理；
(3)30～45份热塑性树脂、0.2～0.6份抗氧剂、0.5～1份抗紫外光稳定剂和3～5份接枝剂熔融挤出，熔融的混料对步骤(2)获得的连续纤维进行预浸渍；
(4)经步骤(3)完全浸渍后带材进行定型、冷却、切割、牵引、收卷，获得所述连续纤维增强热塑性树脂预浸线。
8.根据权利要求7所述的连续纤维增强热塑性树脂预浸线的制备方法，其特征在于：所述步骤(2)预热处理的温度为200～300℃；
优选的，所述步骤(3)熔融挤出的温度为180～260℃；
优选的，所述步骤(3)中熔融的混料对步骤(2)获得的连续纤维进行预浸渍的温度为200～280℃。
9.一种制备权利要求1至6任一所述的连续纤维增强热塑性树脂预浸线所使用的装置，其特征在于：包括依次连接的纱架、张力装置、静电消除设备、预加热烘箱、张力平衡辊、双挤出模头、三辊浸渍设备、定型辊、切线装置、牵引装置和收卷装置。
10.根据权利要求9所述的装置，其特征在于：所述纱架上设有水平转动的锭子支架；
优选的，所述张力装置包括依次连接的排丝口和若干张力调节辊；
优选的，所述预加热烘箱采用红外加热方式或电加热方式加热；
优选的，所述双挤出模头包括依次连接的第一挤出模头和第二挤出模头；
优选的，所述三辊浸渍设备包括依次连接的第一浸渍压延辊、第二浸渍压延辊和第三浸渍压延辊；
优选的，所述三辊浸渍设备采用热电偶控制加热、导热油加热或红外热辐射加热中的至少一种；
优选的，所述定型辊包括上定型辊和下定型辊，所述上定型辊位于所述下定型辊的上方；
优选的，所述定型辊采用通冷凝水的方式冷却；
优选的，所述切线装置包括若干个切线刀，优选的，所述切线刀由一排平行的刀片组成；
优选的，所述收卷装置包括若干带动力的收卷机。
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