CN103381662A - 长短纤维复合增强热塑性塑料粒料及其生产方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种长短纤维复合增强热塑性塑料粒料及生产方法，由热塑性塑料基体、增强长纤维和增强短纤维组成，其中增强长纤维与粒料等长并与粒料轴方向平行分布；所述增强短纤维为无定向杂乱无章式分布在粒料中。本发明的粒料中同时存在两种增强纤维，即与粒料长度登场的增强长纤维和众多杂乱无章分布的长短不一的增强短纤维。因而这种粒料具备长纤维粒料LFT较高的力学性能有具备短纤维粒料SFT较好的加工工艺性能。而且可通过调整工艺调整粒料中长纤维和短纤维的比例，生产出不同力学性能和加工工艺性能的产品。

Description

长短纤维复合增强热塑性塑料粒料及其生产方法

技术领域

本发明主要涉及玻璃纤维复合材料领域。

背景技术

当前FRTP材料粒料有两种，一种为短纤维增强热塑性粒料（SFT），一种是长纤维增强热塑性粒料（LFT）。在SFT中增强纤维长短不一，一般小于1mm，在粒料中杂乱无章分布。但由于这种粒料加工工艺比较好，制品处理质量较好，制品的力学性能交均匀，且熔接痕相对强度较高，被广泛应用关于注塑成型。但由于粒料中增强纤维长度较短，经注塑成型后长度进一步减短，粒料中部分增强纤维长度已经小于临界长度，起不到增强作用，因此其制品力学性能较低，不能用于承力部件。而LFT中增强纤维长度通常较长（如12mm），注塑成型制品具有较高力学性能，能用于承力部件。但由于增强纤维在粒料中呈束状平行于粒料轴分布，增强纤维未能完全被蓉蓉塑料浸润，固注塑成型工艺较差，其制品熔接痕处强度降幅较大。这两类粒料各有优缺点。

发明内容

发明目的：针对上述现有存在的问题和不足，本发明的目的是提供了一种长短纤维复合增强热塑性塑料粒料及其生产方法，得到的复合增强热塑性塑料粒料间距长纤维和短纤维增强热塑性粒料的优点。

技术方案：为实现上述发明目的，本发明采用以下技术方案：一种长短纤维复合增强热塑性塑料粒料，由热塑性塑料基体、增强长纤维和增强短纤维组成，其中增强长纤维与粒料等长并与粒料轴方向平行分布；所述增强短纤维为无定向杂乱无章式分布在粒料中。

所述增强长纤维和增强短纤维均采用玻璃纤维材料。

本发明另一目的是提供一种上述长短纤维复合增强热塑性塑料粒料的生产方法，包括以下步骤：

步骤1、连续纤维原纱和热塑性塑料基料混合投入挤出机，挤出机将连续纤维原纱碎断成短纤维并与热塑性塑料充分混合，同时在挤出机中加热形成塑料熔融体，并挤入挤出机机头模具中；

步骤2、将连续纤维原纱同时引入挤出机头模具中，步骤1得到的塑料熔融体将连续纤维原纱浸渍、包裹后，从挤出机头模具挤出成型为纤维增强热塑性料条；

步骤3、热塑性料条在牵引装置的牵引下，先进行水冷却固化，在经过空气强制风冷和去除水冷却在料条表面吸附的水分，最后送入切粒机进行切粒。

所述连续纤维原纱采用玻璃纤维纱。

所述投入挤出机中碎断成短纤维的连续纤维原纱采用玻璃纤维无捻粗纱。

所述挤出机采用双螺杆挤出机。

本发明提供了另一种长短纤维复合增强热塑性塑料粒料的生产方法，包括以下步骤：

步骤1、采用短切纤维原纱和热塑性塑料经称重、混合后加入单螺杆挤出机，得到增强短纤维和塑料熔融体的混合料，并挤入挤出机头模具；

步骤2、连续纤维原纱同时在牵引装置的牵引下送入挤出机头模具中，被增强短纤维和塑料熔融体的混合料浸渍、包裹后挤出成为纤维增强热塑性料条；再经过水冷却、固化后，经空气冷却和去除料条表面水分，最后送入切粒机进行切粒。

有益效果：与现有技术相比，本发明具有以下优点：本发明的粒料中同时存在两种增强纤维，即与粒料长度登场的增强长纤维和众多杂乱无章分布的长短不一的增强短纤维。因而这种粒料具备长纤维粒料LFT较高的力学性能有具备短纤维粒料SFT较好的加工工艺性能。而且可通过调整工艺调整粒料中长纤维和短纤维的比例，生产出不同力学性能和加工工艺性能的产品。

附图说明

图1为本发明所述长短纤维复合增强热塑性塑料粒料的剖面结构示意图；

图2为本发明所述长短纤维复合增强热塑性塑料粒料的生产流程示意图。

其中，粒料1、增强长纤维2、增强短纤维3。

具体实施方式

下面结合附图和具体实施例，进一步阐明本发明，应理解这些实施例仅用于说明本发明而不用于限制本发明的范围，在阅读了本发明之后，本领域技术人员对本发明的各种等价形式的修改均落于本申请所附权利要求所限定的范围。

本发明的长短纤维复合增强热塑性塑料粒料，由热塑性塑料基体、增强长纤维和增强短纤维组成，其中增强长纤维与粒料等长并与粒料轴方向平行分布；所述增强短纤维为无定向杂乱无章式分布在粒料中。其中热塑性塑料基体可以采用PP、ABS、PE、PA等热塑性塑料，而增强长纤维和增强短纤维可以采用玻璃纤维。

通过一般纤维增强热塑性塑料RFTP增强原理可知，本发明的材料可视为长纤维粒料LFT和短纤维粒料SFT的集合体。他不但包含长纤维增强材料，而获得较高力学性能，同时又因包含短纤维增强材料而具有良好的加工性能。当然，在实际应用中，可更具不同需要，调整长短增强纤维的比例来调节粒料的力学性能和加工工艺性能。

现在对本发明材料的生产过程进行说明：

（1）短增强纤维和塑料基料的混合挤出：将连续增强纤维材料和热塑性塑料基料一起送入双螺杆挤出机，在挤出机螺杆转动时将其碎断成短纤维混合在基料中，在螺杆剪切和加热下形成热塑性塑料熔融体和短增强纤维混合料，并挤入挤出机头模具中。

在该流程中，作为一种优选方案，短增强纤维材料采用增强型浸润剂生产的玻璃纤维无捻粗纱。挤出机为长径比和压缩比均较小的双螺杆挤出机。

该过程中，作为另一优选方案，采用排气式单螺杆挤出机。首先将短切纤维原纱和热塑性塑料经称量并混合后加入单螺杆挤出机挤出形成热塑性塑料熔融体和短纤维混合体并挤入挤出机模具中。

（2）长增强纤维和混合料挤出料条：将连续长纤维增强材料引入挤出机模具中，使其被短纤维和热塑性塑料熔融体混合料浸渍、包裹，并从挤出机模具中挤出成型为料条。

在该流程中，作为优选方案，长纤维增强材料选用增强型浸润剂生产的连续玻璃纤维纱。

（3）挤出料条的牵引、冷却、切粒和收集：挤出模具的料条在牵引装置的牵引下，连续离开挤出模具，先经水冷却，后经风冷却，并去除料条表面吸附的水分，再进行切粒，最后经去除杂质处理和收集包装成产品。

在该流程中，作为优选方案，采用离线切粒。及料条进入生产线短切机之前，先进行料条收卷，后集中切粒，去除杂质、收集包装成产品。这种方案更灵活，方便生产操作。

按本发明生产方法生产出来的长短纤维复合增强热塑性塑料粒料，由于同时包含与粒料等长平行于粒料轴分布的长纤维增强材料，又包含众多长短不一、无定向杂乱无章分布的短纤维增强材料，因而它兼具SFT和LFT的优点，并且可通过调整LFT和SFT在粒料中的比例，方便调整其性能。相对于传统挤出粒料的生产方法，粒料中的增强材料比例更好控制调整。

Claims (7)

1.一种长短纤维复合增强热塑性塑料粒料，其特征在于：由热塑性塑料基体、增强长纤维和增强短纤维组成，其中增强长纤维与粒料等长并与粒料轴方向平行分布；所述增强短纤维为无定向杂乱无章式分布在粒料中。

2.根据权利要求1所述长短纤维复合增强热塑性塑料粒料，其特征在于：所述增强长纤维和增强短纤维均采用玻璃纤维材料。

3.一种权利要求1所述长短纤维复合增强热塑性塑料粒料的生产方法，包括以下步骤：

步骤1、连续纤维原纱和热塑性塑料基料混合投入挤出机，挤出机将连续纤维原纱碎断成短纤维并与热塑性塑料充分混合，同时在挤出机中加热形成塑料熔融体，并挤入挤出机机头模具中；

步骤2、将连续纤维原纱同时引入挤出机头模具中，步骤1得到的塑料熔融体将连续纤维原纱浸渍、包裹后，从挤出机头模具挤出成型为纤维增强热塑性料条；

步骤3、热塑性料条在牵引装置的牵引下，先进行水冷却固化，在经过空气强制风冷和去除水冷却在料条表面吸附的水分，最后送入切粒机进行切粒。

4.根据权利要求3所述长短纤维复合增强热塑性塑料粒料的生产方法，其特征在于：所述连续纤维原纱采用玻璃纤维纱。

5.根据权利要求4所述长短纤维复合增强热塑性塑料粒料的生产方法，其特征在于：所述投入挤出机中碎断成短纤维的连续纤维原纱采用玻璃纤维无捻粗纱。

6.根据权利要求5所述长短纤维复合增强热塑性塑料粒料的生产方法，其特征在于：所述挤出机采用双螺杆挤出机。

7.一种权利要求1所述长短纤维复合增强热塑性塑料粒料的生产方法，包括以下步骤：

步骤1、采用短切纤维原纱和热塑性塑料经称重、混合后加入单螺杆挤出机，得到增强短纤维和塑料熔融体的混合料，并挤入挤出机头模具；

步骤2、连续纤维原纱同时在牵引装置的牵引下送入挤出机头模具中，被增强短纤维和塑料熔融体的混合料浸渍、包裹后挤出成为纤维增强热塑性料条；再经过水冷却、固化后，经空气冷却和去除料条表面水分，最后送入切粒机进行切粒。

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