CN116038941A - 一种连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍装置 - Google Patents
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Abstract
本发明提供了一种连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍装置、浸渍方法及复合材料，涉及复合材料领域，以解决连续碳纤维预浸料制备方法中树脂含量难以控制的技术问题。浸渍装置包括依次设置的展纱装置、表面处理装置、表面改性装置、静电喷涂装置以及用于将热塑性树脂固化在纤维表面的热压装置；静电喷涂装置包括静电喷涂枪、第二超声装置以及导向装置，导向装置包括导向刺辊，导向刺辊与第二超声装置配合用于打开纤维束表面溶液的张力并在纤维束的纤维之间产生空隙；表面改性装置中设有硅烷偶联剂与纳米二氧化硅溶胶，用于改善纤维表面与热塑性树脂的界面结合性。表面处理装置包括第一超声装置，第一超声装置用于丙酮溶液充分浸渍纤维束并展纤。
Description
技术领域
本发明涉及复合材料领域，尤其涉及一种连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍装置、浸渍方法及复合材料。
背景技术
连续碳纤维增强热塑性复合材料的制备工艺中，由于热塑性树脂的熔体粘度一般都很高，碳纤维难以获得良好的浸渍。
现有的粉末浸渍工艺制备连续纤维增强复合材料，有湿法和干法两种。其中，湿法粉末将树脂粉末与易挥发性溶剂配制成悬浮液，纤维经过悬浮液，树脂粉末粘附到纤维表面及纤维束间，经过除去溶剂和熔融再浸渍的工序，获得预浸料，但树脂含量不易控制，粉体在悬浮液中分布不均匀，液体介质及表面活性剂很难完全去除，界面结合性较差。而干法粉末工艺需要纤维必须导电，否则纤维束吸附不上树脂粉末，或容易脱落，导致树脂含量很难控制，且树脂粉末只能浸渍到纤维束表面不能浸渍到纤维束之间。
发明内容
本发明的目的在于提供一种连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍装置、浸渍方法及复合材料，以解决连续碳纤维预浸料制备方法中树脂含量难以控制的技术问题。
为了实现上述目的，本发明提供如下技术方案：
本发明实施例提供的连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍装置，包括依次设置的展纱装置、表面处理装置、表面改性装置、静电喷涂装置以及用于将所述热塑性树脂固化在所述纤维表面的热压装置；
所述展纱装置包括高温热蹍箱以及气流展丝装置，所述高温热蹍箱的温度为300℃～500℃，所述高温热蹍箱用于去除所述纤维表面的浆料且展宽纤维束，所述气流展丝装置通过气流作用将纤维束展薄；
所述表面处理装置包括去浆浸渍箱、第一超声装置以及用于干燥来自去浆浸渍箱的所述纤维的烘干箱，所述去浆浸渍箱的溶液为丙酮，设在所述去浆浸渍箱的第一超声装置用于充分浸渍所述纤维束并展纤；
所述表面改性装置中设有硅烷偶联剂与纳米二氧化硅溶胶的混合液，所述混合液用于改善所述纤维表面与所述热塑性树脂的界面结合性；
所述静电喷涂装置包括静电喷涂枪、第二超声装置以及导向装置，沿所述纤维运动方向，所述导向装置包括至少一个导向辊以及设在所述导向辊之前的导向刺辊，所述第二超声装置设在所述导向刺辊内部，所述导向刺辊上设有多个均匀分布凸起于所述导向刺辊表面的刺，所述导向刺辊与所述第二超声装置配合用于打开所述纤维束表面溶液的张力并在所述纤维束的纤维之间产生空隙；
所述静电喷涂枪设在所述第二超声装置之后，所述静电喷涂枪用于将所述热塑性树脂粉末喷涂在所述纤维的表面，所述纤维的牵引速度为2m/min～4m/min；
所述热压装置包括第一锡林辊、第二锡林辊以及设在所述第一锡林辊与所述第二锡林辊之间的高温加热箱，所述高温加热箱的温度为200℃～400℃；
所述第一锡林辊用于将粘附在所述纤维表面的热塑性树脂进行预压，所述高温加热箱用于所述纤维表面的热塑性树脂熔融，所述第二锡林辊用于将所述热塑性树脂加压均匀地固化在所述纤维束表面。
相对于现有技术，本发明的连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍装置具有以下优势：
本发明提供的连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍装置，包括依次设置的展纱装置、表面处理装置、表面改性装置、静电喷涂装置以及用于将热塑性树脂固化在纤维表面的热压装置；表面改性装置中设有硅烷偶联剂与纳米二氧化硅溶胶，从而改善纤维表面与热塑性树脂的界面结合性，使得二者具有良好的结合性。改性后的纤维表面湿润，在进入静电喷涂装置喷涂时，可以增加正负电荷的吸引力使树脂粉末均匀浸渍到纤维束之间并覆盖表面，且在通往下一个工序过程中不会因为静电消失树脂粉末脱落，从而制得性能优异的纤维增强热塑性树脂复合材料。因此，即使纤维不具有导电性，本发明实施例的浸渍装置，仍可均匀地吸附上树脂粉末，不易脱落，较好地控制树脂含量。
而为了在静电喷涂时，使得树脂粉末浸渍到纤维束之间，在进入静电喷涂装置时，先要经过导向刺辊，其中在导向刺辊内部还设有第二超声装置，由于导向刺辊设有多个均匀分布凸起于导向刺辊表面的刺，刺辊将纤维丝束分成很小的一缕，且每缕丝束之间都有缝隙增大粉末浸渍，第二超声装置的超声波作用在刺辊上，超声波在固体之间传播能量损失不大，振动可以去除纤维表面溶液张力和促进树脂粉末进入碳纤维丝束之间。从而导向刺辊的刺与第二超声装置的超声作用相互配合，相互协同，打开纤维束表面溶液的张力并在纤维束的纤维之间产生空隙，使得树脂粉末不仅浸渍到纤维束表面还能浸渍到纤维束之间。树脂含量可控的同时，还均匀吸附在纤维束上。在静电喷涂装置中，纤维束的牵引速度为2m/min～4m/min，在这一速度范围内，树脂喷涂更为均匀，树脂含量易于控制。
静电喷涂后的纤维束，通过第一锡林辊、高温加热箱、第二锡林辊，其中第一锡林辊将粘附在纤维表面的热塑性树脂进行预压，防止树脂粉末在后续过程中脱落，然后在200℃～400℃的高温加热箱中对吸附在纤维表面的热塑性树脂熔融使二者粘接在一起，并通过第二锡林辊将热塑性树脂加压，均匀地固化在纤维束表面，形成界面结合良好的纤维增强热塑性树脂预浸料。
进一步地，本发明实施例的装置还包括展纱装置，其中展纱装置包括高温热蹍箱以及气流展丝装置，高温热蹍箱的温度为300℃～500℃，可选地为350℃～450℃高温热蹍箱去除所述纤维表面的浆料且展宽纤维束，气流展丝装置通过气流作用将纤维束展薄，从而为后续工序喷涂更为均匀提供基础，而高温热蹍箱以及气流展丝装置的设置还有利于后续纤维的表面处理。表面处理装置包括去浆浸渍箱、第一超声装置以及用于干燥来自去浆浸渍箱的纤维的烘干箱，去浆浸渍箱的溶液为丙酮，设在去浆浸渍箱的第一超声装置用于充分浸渍纤维束并展纤，此种去浆浸渍箱不仅进一步去除浆料，还去除了杂质。
本发明的另一目的在于还提供一种连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍方法，使用上述的热塑性树脂粉末浸渍装置，所述浸渍方法包括：
使用高温及气流展纱去除纤维表面的浆料，并展宽变薄所述纤维束；
在丙酮溶液中超声清除浆料及杂质；
使用硅烷偶联剂和纳米二氧化硅溶胶改性所述纤维束的表面；
使用刺辊及超声作用打开所述纤维束表面溶液张力并使所述纤维束之间产生空隙；
对湿润的所述纤维束静电喷涂热塑性树脂粉末；
将粘附有热塑性树脂粉末的纤维束经过热压，使得所述热塑性树脂固化在所述纤维束。
相对于现有技术，本发明所述的连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍方法具有的优势与上述连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍装置所具有的优势相同，在此不再赘述。
本发明的另一目的在于还提供一种纤维增强热塑性树脂复合材料，采用上述的浸渍方法制备而得。
相对于现有技术，本发明所述的纤维增强热塑性树脂复合材料具有的优势与上述连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍方法所具有的优势相同，在此不再赘述。
附图说明
附图示出了本发明的示例性实施方式，并与其说明一起用于解释本发明的原理，其中包括了这些附图以提供对本发明的进一步理解，并且附图包括在本说明书中并构成本说明书的一部分。
图1是根据本发明的实施方式浸渍装置的示意图。
图2是根据本发明的实施方式表面处理装置的示意图。
图3是根据本发明的实施方式静电喷涂装置的示意图。
附图标记：1、纱架；2、高温热蹍箱；3、气流展丝装置；4、去浆浸渍箱；5、第一超声装置；6、烘干箱；7、表面改性装置；8、静电喷涂装置；9、静电喷涂枪；10、第二超声装置；11、导向刺辊； 13、粉末回收装置；14、第一锡林辊；15、高温加热箱；16、第二锡林辊；17、冷却辊；18、收卷；19-回收箱。
具体实施方式
下面结合附图和实施方式对本发明作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施方式仅用于解释相关内容，而非对本发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与本发明相关的部分。
需要说明的是，在不冲突的情况下，本发明中的实施方式及实施方式中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施方式来详细说明本发明。
需要说明的是，本发明实施例的纤维包括了各种用于复合材料的纤维，例如高强聚乙烯、芳纶、碳纤维、石墨烯纤维、玄武岩纤维，热塑性树脂粉末包括但不限于尼龙6、聚醚醚酮、聚丙烯、聚乳酸以及聚苯硫醚的一种，为了将热塑性树脂粉末较为均匀且含量可控地吸附到纤维表面，热塑性树脂粉末的粒径为100目～200目，可选地为130目～190目，还可选地为140目～170目。本发明的浸渍方法不仅适用于导电纤维，也适用于非导电纤维的树脂预浸料。
请参阅图1、图3所示，一种连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍装置，包括依次设置的展纱装置、表面处理装置、表面改性装置7、静电喷涂装置8以及用于将热塑性树脂固化在纤维表面的热压装置；
展纱装置包括高温热碾箱2以及气流展丝装置3，高温热碾箱2的温度为300℃～500℃，高温热碾箱2用于去除纤维表面的浆料且展宽纤维束，气流展丝装置3通过气流作用将纤维束展薄；
表面处理装置包括去浆浸渍箱4、第一超声装置5以及用于干燥来自去浆浸渍箱4的纤维的烘干箱6，去浆浸渍箱4的溶液为丙酮，设在去浆浸渍箱4的第一超声装置5用于充分浸渍纤维束并展纤；
表面改性装置7中设有硅烷偶联剂与纳米二氧化硅溶胶的混合液，混合液用于改善纤维表面与热塑性树脂的界面结合性；
静电喷涂装置8包括静电喷涂枪9、第二超声装置10以及导向装置，沿纤维运动方向，导向装置包括至少一个导向辊以及设在导向辊之前的导向刺辊11，其中，导向刺辊11内部还设有第二超声装置10，导向刺辊11上设有多个均匀分布凸起于导向刺辊11表面的刺，导向刺辊11与第二超声装置10相互配合用于打开纤维束表面溶液的张力并在纤维束的纤维之间产生空隙；
静电喷涂枪9设在第二超声装置10之后，静电喷涂枪9用于将热塑性树脂粉末喷涂在纤维的表面，纤维的牵引速度为2m/min～4m/min；
热压装置包括第一锡林辊14、第二锡林辊16以及设在第一锡林辊14与第二锡林辊16之间的高温加热箱15，高温加热箱15的温度为200℃～400℃，可选地为300℃～350℃；
第一锡林辊14用于将粘附在纤维表面的热塑性树脂进行预压，高温加热箱15用于纤维表面的热塑性树脂熔融，第二锡林辊16用于将热塑性树脂加压均匀地固化在纤维束表面。
实际使用时，本发明实施例以碳纤维为例，连续碳纤维丝束由纱架1放卷后，进入展纱装置，在展纱装置中在高温热碾箱2的高温作用下去除碳纤维表面上浆剂且达到展宽作用，然后通过气流展丝装置3，通过气流展纱作用使碳纤维束变宽，变薄，使很多碳纤维束变成紧密排列的碳纤维束；碳纤维束再进入表面处理装置中的去浆浸渍箱4，去浆浸渍箱4具有丙酮溶液以及设置有第一超声装置5，在丙酮以及超声的共同作用下清除碳纤维的上浆剂和表面杂质，同时起到一定的展纤作用，使得浆料及杂质的清除更彻底，而且为后续的喷涂均匀提供一定基础，随后进入烘干箱干燥，去掉纤维上的溶液；干燥后的碳纤维束进入表面改性装置7，表面改性装置7中的硅烷偶联剂与纳米二氧化硅溶胶浸渍纤维后，会使得碳纤维束与热塑性树脂有良好的界面结合，随后进入改性溶液回收装置中的压力辊挤出多余改性溶液，多余改性溶液被设在压力辊下方的回收箱19回收；润湿的碳纤维束进入静电喷涂装置8中，先通过内部设有第二超声装置10导向刺辊11，导向刺辊11刺破及第二超声装置10超声共同作用下，打开纤维束表面溶液的张力并在纤维束的纤维之间产生空隙，热塑性树脂粉末经真空吸附进入静电喷涂枪9，使得热塑性树脂粉末带负电荷，在气压作用下喷向带正电荷的碳纤维丝束上下表面，且碳纤维丝束湿润极大增加电荷的吸引力，两者相互作用令热塑性树脂粉末进入碳纤维丝束内部和表面，牵引速度为2-4m/min，为了保证碳纤维带正电荷，在静电喷涂装置8入口还设有与地连接的导电线；粘附热塑性树脂粉末的碳纤维束再经过热压装置使得热塑性树脂固结在碳纤维束上，具体地，经过第一锡林辊14的预压，使得粘在碳纤维丝束表面的塑性树脂粉末压到纤维束内部，进入高温加热箱15使热塑性树脂熔融，再通过第二锡林辊16加压均匀碳纤维束表面，进入冷却辊17，充分冷却碳纤维束并且光滑表面，最后在卷绕在收卷18，将收卷的预浸料带切条，放入模具中进行片层（混乱的堆积在一起）模压成型得到碳纤维增强热塑性复合材料。
在一些实施方式中，请参阅图2所示，上述的去浆浸渍箱4内部设有10-12组有相对偏差的导向辊所组成，且每三组还有一组电动辊提供动力，可以延长碳纤维丝束在丙酮溶液中浸渍和超声时间，更充分去除浆料及杂质，并充分起到展纤作用。
在一些实施方式中，请参阅图1所示，上述的高温热碾箱2内设有多个成L型的压力辊，其长度为3-5米，温度为300℃～500℃，可选地为350℃～450℃。
在一些实施方式中，请参阅图1所示，上述的气流展丝装置3的展丝方式为吹气，吹气气流速度为7-10m/s，气流喷口位于碳纤维丝束的上方，达到充分展丝的目的。
示例性地，请参阅图3所示，上述的静电喷涂装置8中，除了最前面的采用导向刺辊11外，后方的导向辊均采用表面平滑的导向辊，静电喷涂枪9为一组或多组，每组静电喷涂枪9为两个，各组静电喷涂枪9沿着纤维束的运动方向均匀分布，每组静电喷涂枪9中的两个对称设置，且两个静电喷涂枪9分别设在纤维束的上方、下方，达到均匀喷涂的目的，可选地为4-6对上下对称分布的静电喷涂枪9。静电喷涂枪9与纤维的距离为200mm～300mm，静电喷涂枪9的流速为30ɡ/min-150ɡ/min，这一距离和流速使得喷涂更为均匀，不易堆积。可以理解的是，在静电喷涂装置8中还包括设在下方的粉末回收装置13，用于收集未粘附在纤维的热塑性树脂粉末进行再利用。
示例性地，纳米二氧化硅溶胶与硅烷偶联剂的质量比为10：（2～6），可选地为10：（2～5），还可选地为10：（3～4），。在这比例范围之内，改性后的碳纤维与热塑性树脂具有良好的界面结合性。
示例性地，上述烘干箱6的温度为300℃～500℃，可选地为350℃～450℃，烘干箱6的长度为3m～5m；高温加热箱15的长度为5m～6m；高温加热箱15的长度、烘干箱6的长度方向为：纤维束的运动方向。
在一些实施方式中，热塑性树脂粉末浸渍装置还包括设在第二锡林辊16之后的至少一对冷却辊17，示例性地为一对直径为300mm冷却辊17，每对冷却辊17用于至少冷却纤维束的上下表面，冷却辊17内部采用冷却水，冷却水的温度为5℃～20℃。
根据本发明的另一目的，本发明还提供了连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍方法，使用上述热塑性树脂粉末浸渍装置，浸渍方法包括：
使用高温及气流展纱去除纤维表面的浆料，并展宽变薄纤维束；在丙酮溶液中超声进一步清除浆料及杂质；使用硅烷偶联剂和纳米二氧化硅溶胶改性纤维束的表面，使得纤维与热塑性树脂界面具有良好的结合性；使用刺辊及超声作用打开纤维束表面溶液张力并使纤维束之间产生空隙；对湿润的纤维束静电喷涂热塑性树脂粉末，由于纤维束的湿润，本发明的浸渍方法不仅包括导电纤维，也包括非导电纤维，同时湿的碳纤维束可以增加正负电荷的吸引力使树脂粉末均匀浸渍到碳纤维束之间并覆盖表面，且在通往下一个工序过程中不会因为静电消失树脂粉末脱落，从而达到性能优异的碳纤维增强热塑性树脂复合材料；将粘附有热塑性树脂粉末的纤维束经过热压，使得热塑性树脂固化在纤维束。通过第一锡林辊压力将纤维束表面的热塑性树脂压入纤维束的之间，再经过高温熔融后，使得热塑性树脂分布均匀，再经过第二锡林辊的压力下，使得热塑性树脂与纤维束表面结合力更强。
上述浸渍方法多种多样，下面给出几个具体的浸渍方法包括：
实施例1
本实施例提供的连续碳纤维增强热塑性树脂粉末浸渍方法包括：
S100：将碳纤维束通过内有多个成L型的压力辊的高温热蹍箱，高温热蹍箱长度为5米，温度为400℃，去除上浆剂的同时展宽丝束，再通过气流展丝装置，展丝方式为吹气，吹气气流速度为9m/s，使碳纤维丝束展宽变薄。
S200：展纤的碳纤维束进入去浆浸渍箱，去浆浸渍箱内有第一超声装置和10对相对有偏差的导向辊所组成，每组导向辊相距10cm；然后进入烘干箱，烘干箱的长度为5m，温度为300℃；
S300：再进入表面改性装置，通过硅烷偶联剂与纳米二氧化硅溶胶改性后，进入压力辊，挤压出纤维束的多余改性溶液；
S400：湿的碳纤维丝束进入静电喷涂装置，先通过内部设有第二超声装置的导向刺辊，使用4个静电喷涂枪，且静电喷涂枪与碳纤维的距离为200㎜，静电喷粉枪的流速为100ɡ/min，热塑性树脂粉末为尼龙66，粉末粒径为200目；
S500：通过第一锡林辊预压后进入高温加热箱，高温加热箱的长度为5米，有两对压力辊，加热温度为275℃，进入第二锡林辊进行辊压；
S600：再通过直径为300mm冷却辊，冷却水温度为10℃，充分冷却碳纤维束并且光滑表面；
S700：收卷，将收卷的预浸料带切条；
S800：将切条的预浸料带放入模具中进行片层（混乱的堆积在一起）模压成型得到碳纤维增强热塑性复合材料。
实施例2
S100：将碳纤维束通过内有多个成L型的压力辊的高温热蹍箱，高温热蹍箱长度为5米，温度为400℃，去除上浆剂的同时展宽丝束，再通过气流展丝装置，展丝方式为吹气，吹气气流速度为9m/s，使碳纤维丝束展宽变薄。
S200：展纤的碳纤维束进入去浆浸渍箱，去浆浸渍箱内有第一超声装置和10对相对有偏差的导向辊所组成，每组导向辊相距10cm；然后进入烘干箱，烘干箱的长度为5m，温度为300℃；
S300：再进入表面改性装置，通过硅烷偶联剂与纳米二氧化硅溶胶改性后，进入压力辊，挤压出纤维束的多余改性溶液；
S400：湿的碳纤维丝束进入静电喷涂装置，先通过内部设有第二超声装置的导向刺辊，使用4个静电喷涂枪，且静电喷涂枪与碳纤维的距离为200㎜，静电喷粉枪的流速为100ɡ/min，热塑性树脂粉末为聚醚醚酮，粉末粒径为200目；
S500：通过第一锡林辊预压后进入高温加热箱，高温加热箱的长度为5米，有两对压力辊，加热温度为395℃，进入第二锡林辊进行辊压；
S600：再通过直径为300mm冷却辊，冷却水温度为10℃，充分冷却碳纤维束并且光滑表面；
S700：收卷，将收卷的预浸料带切条；
S800：将切条的预浸料带放入模具中进行片层（混乱的堆积在一起）模压成型得到碳纤维增强热塑性复合材料。。
实施例3
S100：将碳纤维束通过内有多个成L型的压力辊的高温热蹍箱，高温热蹍箱长度为5米，温度为400℃，去除上浆剂的同时展宽丝束，再通过气流展丝装置，展丝方式为吹气，吹气气流速度为9m/s，使碳纤维丝束展宽变薄。
S200：展纤的碳纤维束进入去浆浸渍箱，去浆浸渍箱内有第一超声装置和10对相对有偏差的导向辊所组成，每组导向辊相距10cm；然后进入烘干箱，烘干箱的长度为5m，温度为300℃；
S300：再进入表面改性装置，通过硅烷偶联剂与纳米二氧化硅溶胶改性后，进入压力辊，挤压出纤维束的多余改性溶液；
S400：湿的碳纤维丝束进入静电喷涂装置，先通过内部设有第二超声装置的导向刺辊，使用4个静电喷涂枪，且静电喷涂枪与碳纤维的距离为200㎜，静电喷粉枪的流速为100ɡ/min，热塑性树脂粉末为聚丙烯，粉末粒径为200目；
S500：通过第一锡林辊预压后进入高温加热箱，高温加热箱的长度为5米，有两对压力辊，加热温度为210℃，进入第二锡林辊进行辊压；
S600：再通过直径为300mm冷却辊，冷却水温度为10℃，充分冷却碳纤维束并且光滑表面；
S700：收卷，将收卷的预浸料带切条；
S800：将切条的预浸料带放入模具中进行片层（混乱的堆积在一起）模压成型得到碳纤维增强热塑性复合材料。
下面给出几种实施例的复合材料性能，请参见表1。
表1 复合材料性能
如表1所示，实施例1-3的抗拉强度、弯曲强度及无缺口冲击强度均很高，而碳纤维的质量含量均少于50%，即树脂含量超过50%。尤其实施例2的碳纤维增强热塑性树脂复合材料，其抗拉强度达到820MPa，弯曲强度达到310MPa，冲击强度为370 KJ/m2，以及碳纤维的质量含量为45.7%，充分说明了，热塑性树脂充分浸渍到纤维束的表面及纤维束的纤维之间，从而得到力学性能优良的复合材料。
根据本发明的另一目的，还提供一种纤维增强热塑性树脂复合材料，采用上述的浸渍方法制备而得。
在本说明书的描述中，参考术语“一个实施例/方式”、“一些实施例/方式”、“示例”、“具体示例”、或“一些示例”等的描述意指结合该实施例/方式或示例描述的具体特征、结构、材料或者特点包含于本申请的至少一个实施例/方式或示例中。在本说明书中，对上述术语的示意性表述不必须针对的是相同的实施例/方式或示例。而且，描述的具体特征、结构、材料或者特点可以在任一个或多个实施例/方式或示例中以合适的方式结合。此外，在不相互矛盾的情况下，本领域的技术人员可以将本说明书中描述的不同实施例/方式或示例以及不同实施例/方式或示例的特征进行结合和组合。
此外，术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括至少一个该特征。在本申请的描述中，“多个”的含义是至少两个，例如两个，三个等，除非另有明确具体的限定。
本领域的技术人员应当理解，上述实施方式仅仅是为了清楚地说明本发明，而并非是对本发明的范围进行限定。对于所属领域的技术人员而言，在上述公开的基础上还可以做出其它变化或变型，并且这些变化或变型仍处于本发明的范围内。
Claims (10)
1.一种连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍装置，其特征在于，包括依次设置的展纱装置、表面处理装置、表面改性装置、静电喷涂装置以及用于将所述热塑性树脂固化在所述纤维表面的热压装置；
所述展纱装置包括高温热蹍箱以及气流展丝装置，所述高温热蹍箱的温度为300℃～500℃，所述高温热蹍箱用于去除所述纤维表面的浆料且展宽纤维束，所述气流展丝装置通过气流作用将纤维束展薄；
所述表面处理装置包括去浆浸渍箱、第一超声装置以及用于干燥来自去浆浸渍箱的所述纤维的烘干箱，所述去浆浸渍箱的溶液为丙酮，设在所述去浆浸渍箱的第一超声装置用于充分浸渍所述纤维束并展纤；
所述表面改性装置中设有硅烷偶联剂与纳米二氧化硅溶胶的混合液，所述混合液用于改善所述纤维表面与所述热塑性树脂的界面结合性；
所述静电喷涂装置包括静电喷涂枪、第二超声装置以及导向装置，沿所述纤维运动方向，所述导向装置包括至少一个导向辊以及设在所述导向辊之前的导向刺辊，所述第二超声装置设在所述导向刺辊内部，所述导向刺辊上设有多个均匀分布凸起于所述导向刺辊表面的刺，所述导向刺辊与所述第二超声装置配合用于打开所述纤维束表面溶液的张力并在所述纤维束的纤维之间产生空隙；
所述静电喷涂枪设在所述第二超声装置之后，所述静电喷涂枪用于将所述热塑性树脂粉末喷涂在所述纤维的表面，所述纤维的牵引速度为2m/min～4m/min；
所述热压装置包括第一锡林辊、第二锡林辊以及设在所述第一锡林辊与所述第二锡林辊之间的高温加热箱，所述高温加热箱的温度为200℃～400℃；
所述第一锡林辊用于将粘附在所述纤维表面的热塑性树脂进行预压，所述高温加热箱用于所述纤维表面的热塑性树脂熔融，所述第二锡林辊用于将所述热塑性树脂加压均匀地固化在所述纤维束表面。
2.根据权利要求1所述的热塑性树脂粉末浸渍装置，其特征在于，所述热塑性树脂包括尼龙6、聚醚醚酮、聚丙烯、聚乳酸以及聚苯硫醚的一种；和/或，
所述热塑性树脂粉末的粒径为100目～200目。
3.根据权利要求1所述的热塑性树脂粉末浸渍装置，其特征在于， 所述硅烷偶联剂与所述纳米二氧化硅溶胶的质量比为10：（2～6）。
4.根据权利要求1所述的热塑性树脂粉末浸渍装置，其特征在于，所述静电喷涂枪为至少一组，每组所述静电喷涂枪为两个，各组所述静电喷涂枪沿着所述纤维束的运动方向均匀分布，每组所述静电喷涂枪中的两个对称设置，且两个所述静电喷涂枪分别设在所述纤维束的上方、下方。
5.根据权利要求4所述的热塑性树脂粉末浸渍装置，其特征在于，所述静电喷涂枪与所述纤维的距离为200mm～300mm，所述静电喷涂枪的流速为30ɡ/min-150ɡ/min。
6.根据权利要求1-5任一项所述的热塑性树脂粉末浸渍装置，其特征在于，所述烘干箱的温度为300℃～500℃，所述烘干箱的长度为3m～5m；
所述高温热蹍箱的长度为3m～5m
所述高温加热箱的长度为5m～6m；
所述高温加热箱的长度、所述烘干箱的长度方向为：所述纤维束的运动方向。
7.根据权利要求6所述的热塑性树脂粉末浸渍装置，其特征在于，所述热塑性树脂粉末浸渍装置还包括设在所述表面改性装置与所述静电喷涂装置之间的改性溶液回收装置，所述改性溶液回收装置包括至少一对压力辊以及设在所述压力辊下方的回收箱，每对所述压力辊用于挤压出所述纤维束的多余改性溶液。
8.根据权利要求6所述的热塑性树脂粉末浸渍装置，其特征在于，所述热塑性树脂粉末浸渍装置还包括设在所述第二锡林辊之后的至少一对冷却辊，每对所述冷却辊用于至少冷却所述纤维束的上下表面，所述冷却辊内部采用冷却水，所述冷却水的温度为5℃～20℃。
9.一种连续纤维增强热塑性树脂粉末浸渍方法，其特征在于，使用权利要求1-8任一项所述的热塑性树脂粉末浸渍装置，所述浸渍方法包括：
使用高温及气流展纱去除纤维表面的浆料，并展宽变薄所述纤维束；
在丙酮溶液中超声清除浆料及杂质；
使用硅烷偶联剂和纳米二氧化硅溶胶改性所述纤维束的表面；
使用刺辊及超声作用打开所述纤维束表面溶液张力并使所述纤维束之间产生空隙；
对湿润的所述纤维束静电喷涂热塑性树脂粉末；
将粘附有热塑性树脂粉末的纤维束经过热压，使得所述热塑性树脂固化在所述纤维束。
10.一种纤维增强热塑性树脂复合材料，其特征在于，采用权利要求9所述的浸渍方法制备而得。
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