一种纤维增强热塑性制品的制备方法技术

本发明专利技术涉及一种纤维增强热塑性制品的制备方法，包括：(1)将热塑性树脂粉料用混合浸渍装置将粉料和增强用纤维进行混合；(2)将上述混合料热压熔融、或挤出熔融物料模压、冷却得模压制品。本发明专利技术利用增强用纤维和回收废料，原料环保且成本低，不产生二次污染，模压制品质量轻、强度高，可再次循环回收利用，在工业上有广泛用途，具有很高的经济和社会价值。

【技术实现步骤摘要】
一种纤维增强热塑性制品的制备方法
本专利技术涉及纤维和回收废料制备领域，特别是涉及一种纤维增强热塑性制品的制备方法。
技术介绍
在热塑性复合材料的制造工艺中，无论是熔融浸渍法（干法）还是浆液浸渍法（湿法）都是需要先将纤维开松成单纤维，再进入下一道工序，无论是玻璃纤维、还是化纤或棉麻纤维都是束状的，一束纤维里面有成百上千根单纤维，这种束状纤维成束的原因有天然的比如棉麻、有人为制造的比如化纤和玻璃纤维，无论哪种纤维，单纤维与单纤维之间结合是紧而不死，有外力作用就可以打开。现在常用的混合机只有下边或两侧的转刀对束状纤维进行打散，由于转刀数量较少，使每一束纤维束接触到转刀的几率相对也少，而且转刀运动方向单独是一种垂直与料筒壁，对于平行于料筒壁的纤维束起到的作用很小，不能有效对纤维束进行打散，所以需要效果更好的混合机来代替。目前还没有发现有实用价值和工业应用前景的混合浸渍装置在热塑性复合材料的制造工艺中使用，并且整个工艺简单，成本低，可生产高强度的模压制品。
技术实现思路
本专利技术的一种纤维增强热塑性制品的制备方法，利用增强用纤维和回收废料，原料环保且成本低，不产生二次污染，模压制品质量轻、强度高，可再次循环回收利用，在工业上有广泛用途，具有很高的经济和社会价值。本专利技术的一种纤维增强热塑性制品的制备方法，包括：（1）将热塑性树脂用磨粉机磨成10-30目的粉料；然后用混合浸渍装置将粉料和0.5~2cm的增强用纤维按质量百分比40~70%:30~60%进行混合，得到混合料；（2）将混合好的混合料按制品重量称重后平铺在加热熔融模压模具中，再将模具放入加热熔融多层模压装置中加热至热塑性树脂的熔点温度；然后将加热好的熔融物料投入压机模具中模压成型、得到模压制品；或者将上述破碎料投入挤出螺杆中挤出熔融物料；然后将熔融物料通过挤出口模后，直接成型或投入压机模具中模压成型，得到模压制品。所述步骤（1）中的热塑性树脂为PP、PE、PVC、PET、PA等；增强用纤维为玻璃纤植物纤维、化纤。所述步骤（1）中的混合浸渍装置的结构为：包括外筒、飞刀组件和搅拌轴，所述的外筒的中部横向布置有搅拌轴，所述的搅拌轴上均匀布置有若干个桨叶组，每个桨叶组由沿着搅拌轴圆周面均匀布置的伸出桨叶组成，每个伸出桨叶与外筒的内侧壁紧贴，所述的外筒的内侧面上与其垂直均匀布置有飞刀组件。作为所述的浸渍装置的一种补充，所述的飞刀组件的转轴上均匀排列有若干组沿着转轴圆周面均匀布置的飞刀，每组飞刀的数量为4-6个，不同组的飞刀的长度不一致，为了能够充分在不同的位置对纤维进行打击。作为所述的浸渍装置的一种优选，所述的伸出桨叶与搅拌轴的中心线垂直或者呈45°夹角布置，为的是使伸出桨叶的搅拌范围更大，更容易将纤维翻起。作为所述的浸渍装置的另一种优选，所述的飞刀组件上的每组飞刀组成的圆周切割面与转轴垂直或者呈45°夹角布置，同理，也是为了使飞刀组件的转动增大，打击到纤维的机率更加高。作为所述的浸渍装置的一种补充，所述的飞刀组件的高度小于伸出桨叶一端的桨叶的高度，这种结构使伸出桨叶翻起的纤维始终在飞刀组件的转动范围内，有利于打击分散。所述的飞刀组件通过安装在外筒外侧的电机驱动，电机可以是伺服电机，便于对飞刀组件的转速进行控制。所述的外筒的上端布置有圆弧阀门，该圆弧阀门为手动开启或者气动开启，该圆弧阀门嵌入外筒并与外筒内壁齐平，防止外筒内的纤维飞散外。多角度多位置的飞刀布置增加了飞刀的数量，加大了飞刀与纤维束接触的几率。本专利技术充分利用对流混合原理，即利用物料在混合装置内的上抛运动形成流动层，产生瞬间失重，使之达到最佳混合状态。在流动层领域中，物料以一定圆周速度克服离心力，物料在特定的重叠叶片作用下，进行轴向移动，实现在全方位范围内进行混合，形成随机的最佳运动状态。在具有一定圆周速度的混合室内形成流动层，层内的物料在对流混合原理的作用下进行混合，并在瞬间处于失重状态，因而得到均匀混合物。纤维分散的原理是2个以上不同方向的力量作用在纤维束上，使纤维束松动并打开成单纤维，这种力量或可称为剪切力，这些剪切力量的速度越快、力量越大，同样速度的话，距离越远、力量越大，不断重复剪切力作用到纤维束，纤维束就被剪切为单纤维了。在桨叶的设置和选择方面，浆叶的角度决定翻动方向，必须满足1个条件，就是要把物料往飞刀上抛。常用的有桨叶结构优选平板式，因为平板式桨叶翻动物料往两边抛撒，物料抛撒到飞刀的距离适中，二种物体接近速度也比较快，击打所产生的剪切力足够大，纤维分散效果比较好。另外，浆叶尺寸大小决定抛撒物料的多少，浆叶宽度设计尽可能覆盖筒壁，这样漏翻的物料少、混合也均匀，浆叶高度要高于飞刀组的高度，这样设计是给飞刀创造一个飞速击打物料的空间，不让物料停留在飞刀附近，因为离飞刀越近，分散效果越差。进行混合的时候，对应的纤维的长度最长可以有25mm，再长就很难实现充分打散，同时加入的固体颗粒可以是10-40目的大小，无需过小的颗粒，其中优选30目的大小。所述呈一定角度的浆叶旋转使纤维和粉体在筒体内呈径向、轴向、环向复合循环流动的翻转和抛撒，同时安装四周的高速旋转的飞刀使纤维和粉体一次次快速地击打而产生剪切力将纤维束分散，而纤维与粉体因材料极性不同又产生相互吸引的正负电荷并彼此粘附在一起，实现聚合物基体粉末与纤维的充分混合。所述步骤（2）中的加热熔融模压模具的结构为：包括金属定型框和脱模布，所述的金属定型框放置在下支撑板的上端，所述的金属定型框与下支撑板之间夹放有下脱模布，所述的金属定型框的内框区域放置有热塑性复合材料坯料，该热塑性复合材料坯料的上端覆盖有上脱模布，所述的下脱模布和上脱模布的面积大于金属定型框围成的区域面积。所述金属定型框的厚度在4mm-20mm之间，这个尺寸的高度使热塑性复合材料坯料不会从上脱模布与金属定型框之间的间隙被挤出，也保证了热塑性复合材料坯料能充分受到模压机的压力和均匀受热。所述下支撑板为长方形金属薄板，其沿着长边安装有拉手，拉手是工人不用直接接触高温的金属定型框和下支撑板就可以将热塑性复合材料坯料轻松从模压机中取出。所述上脱模布和下脱模布是不粘热料的特氟龙布，使脱模的时候热塑性复合材料坯料不会粘在上脱模布和下脱模布上。所述步骤（2）中的加热熔融多层模压装置的结构为：包括加热压机，所述的加热压机包括机架和升降加工平台，所述机架成“冂”字形，所述机架“冂”字形结构内装有若干平行布置的加热板，所述机架上对应每块加热板布置有上下调节控制装置，所述加热板内设置有加热装置，所述机架的前后两侧均布置有升降加工平台，该所述加热板之间放置有模压模具。所述的升降加工平台的上端均匀安装有与加热板的长边平行的滚辊。所述的滚辊的两端布置有供人员站立的站立架。所述金属定型框的厚度在4mm-20mm之间，这个尺寸的高度使热塑性复合材料坯料不会从上脱模布与金属定型框之间的间隙被挤出，也保证了热塑性复合材料坯料能充分受到模压机的压力和均匀受热。所述下支撑板为长方形金属薄板，其沿着长边安装有拉手，拉手是工人不用直接接触高温的金属定型框和下支撑板就可以将热塑性复合材料坯料轻松从模压机中取出。所述机架内至少装有3块平行布置的加热板。所述的加热板中相邻的两块之间打开时的最大行程是250mm。所述上下调节控制装置独立控本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种纤维增强热塑性制品的制备方法，包括：(1)将热塑性树脂用磨粉机磨成10‑30目的粉料；然后用混合浸渍装置将粉料和0.5～2cm的增强用纤维按质量百分比40～70％:30～60％进行混合，得到混合料；(2)将混合好的混合料按制品重量称重后平铺在加热熔融模压模具中，再将模具放入加热熔融多层模压装置中加热至热塑性树脂的熔点温度；然后将加热好的熔融物料投入压机模具中模压成型、得到模压制品；或者将上述破碎料投入挤出螺杆中挤出熔融物料；然后将熔融物料通过挤出口模后，直接成型或投入压机模具中模压成型，得到模压制品。

【技术特征摘要】
1.一种纤维增强热塑性制品的制备方法，包括：（1）将热塑性树脂用磨粉机磨成10-30目的粉料；然后用混合浸渍装置将粉料和0.5~2cm的增强用纤维按质量百分比40~70%:30~60%进行混合，得到混合料；（2）将上述混合料投入挤出螺杆中挤出熔融物料；然后将熔融物料通过挤出口模后，直接成型或投入压机模具中模压成型，得到模压制品，其中所述挤出螺杆的结构为：在加料段（C）、挤出行程段（A）和排气段（B）上设置有螺棱；所述的加料段（C）与挤出行程段（A）相连，所述的排气段（B）布置在挤出行程段（A）中部，所述的加料段（C）和挤出行程段（A）上的螺棱宽度与螺槽宽度的比值的变化范围为0.24-0.62，整根螺杆的螺槽宽度之和是螺槽深度之和的1.2倍以上，所述的挤出行程段（A）中布置有塑化混炼段，该塑化混炼段的长度少于整根螺杆长度的10%。2...

【专利技术属性】
技术研发人员：金一平，陈子蛟，程太品，雷飞，夏洪涛，
申请(专利权)人：宁波华业材料科技有限公司，
类型：发明
国别省市：浙江;33