CN104175419B - 一种浸胶系统及应用 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种浸胶系统，其包括搅拌桶(1)、浸胶槽(2)、循环泵(3)和在线密度计(7)，其中：循环泵(3)的一端与搅拌桶(1)连通，循环泵(3)的另一端通过一根输胶管(5)与浸胶槽(2)的底部连通；搅拌桶(1)通过另一根输胶管(6)与浸胶槽(2)连通；在线密度计(7)位于搅拌桶(1)中，实时测量桶内树脂混合物的密度。本发明能够保证树脂、低于和高于树脂液体密度的多种填料以及助剂在搅拌桶内混合均匀后涂覆于纤维布上，且浸润效果良好，填料在预浸布上分布均匀且分散。本发明方便实用，解决了由于填料密度低于和高于树脂液体而上下密度不均匀、导致连续生产的预浸布上树脂和填料含量不易控制的问题。

Description

一种浸胶系统及应用

技术领域

本发明属于一种浸胶系统，特别涉及制备添加低于和高于树脂液体密度的多种填料、助剂的预浸布的浸胶系统。

背景技术

浸胶是纤维增强树脂基复合材料制备过程中的一个重要环节，树脂对纤维的浸渍决定了纤维的的含胶量和浸胶后的力学强度，纤维的含胶量及强度影响最终复合材料制品的综合力学性能，因此浸胶工艺对复合材料的性能有重要影响。

浸胶工艺有手工浸胶和沉浸式浸胶两种，手工浸胶存在着树脂浪费大、含胶量不易控制的问题，而目前工厂普遍使用的浸胶系统仍为传统浸胶槽，填料分散装置分布在浸胶槽内部，对于添加有低于和高于树脂液体密度的多种填料、助剂的预浸布，填料密度比树脂大，无机填料因重力而沉降和团聚；填料密度比树脂小，填料会上浮，而传统浸胶槽中由于设计局限性，不能对添加有低于和高于树脂液体密度的多种填料的树脂混合溶液有效地混合均匀，导致纤维布上的填料不均匀。目前大部分的浸胶系统为单空间结构，树脂的储存与纤维的浸润在同一容器内，无浸胶量控制装置，如专利CN102430503等。专利号为202881103的专利设计了一种可自动补液的玻璃纤维浸胶槽，将储胶槽与浸胶槽分开，通过180°弯折的管道连接，但为了保证树脂流动性，储胶槽的温度较低，流动性差，不能保证通过180°的弯折管道，同时浸胶槽的温度与储胶槽的温差较大，影响浸胶槽内的胶液温度的稳定性。专利号为CN103395138的专利设计了一种连续纤维浸胶系统，储胶槽与浸胶槽分开，有回收槽和循环装置，但储胶槽中没有搅拌装置，当储胶槽中的液体密度分布不均时，该装置不能使胶液在纤维布上分布均匀。

制备添加有低于和高于树脂液体密度的多种填料、助剂的预浸布，本发明采用一螺带式搅拌器，物料沿容器壁面螺旋上升，再向中心凹穴汇合，形式上下对流循环，同时具有较强的防附着效果。其独特的构造可以保证低于和高于树脂液体密度的多种填料、助剂与树脂液体在桶内混合均匀；在搅拌桶内将低于和高于树脂液体密度的多种填料、助剂和树脂混合混合均匀后，经过鸭嘴喷射口流入浸胶槽，充分浸润纤维布。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是：为了克服现有的浸胶系统中，连续生产含有多种填料的预浸布时由于填料密度相差较大而发生分层现象而提供一种新型的浸胶系统。

本发明解决其技术问题采用以下的技术方案：

本发明提供的浸胶系统，其包括搅拌桶、浸胶槽、循环泵和在线密度计，其中：循环泵的一端与搅拌桶连通，循环泵的另一端通过一根输胶管与浸胶槽的底部连通；搅拌桶通过另一根输胶管与浸胶槽连通，搅拌桶内设有螺带式搅拌器，该螺带式搅拌器为轴流型，叶片为螺带状，螺带的数量为两到三根，物料沿搅拌桶壁面螺旋上升，再向中心凹穴汇合，形成上下对流循环，同时具有较强的防附着效果；在线密度计位于搅拌桶中，实时测量桶内树脂混合物的密度。

所述浸胶槽可以为船型的结构，其槽壁为双层结构，中间为恒温水浴装置，其左部设有一对导辊；其右部设有两对压胶辊，待加工的纤维布由左部的导辊进入浸胶槽中，然后经右部的两对压胶辊穿出。

所述循环泵可以为一气动隔膜泵。

所述输胶管的一端可以设有鸭嘴喷射口，搅拌桶中的树脂混合液经此鸭嘴喷射口流入浸胶槽内。

所述输胶管和输胶管均可以装有阀门。

本发明提供的上述浸胶系统，其用于聚合物复合材料前期预浸布加工，实现连续加工含有低于和高于树脂液体密度的多种填料、助剂的预浸布。

该浸胶系统在用于聚合物复合材料前期预浸布加工时，其所用的低密度绝热酚醛树脂复合材料预浸料可以由以下方法制成，其步骤包括：

a、先将酚醛树脂和酒精按照1:1的质量比例混合，在30-50℃的条件下搅拌直至树脂完全溶解于酒精中，得到树脂溶液；

b、再将原料空心玻璃微珠、陶瓷微珠和无机填料混合后加入树脂溶液中，得到混合溶液；

c、将混合溶液加入搅拌桶(1)中，纤维布由左部的导辊进入浸胶槽(2)中；

d、开启搅拌装置、循环泵(3)、输胶管(6)上的阀门，控制传送速率，开始纤维布的预浸；

e、根据浸胶槽中纤维布的预浸情况及浸胶槽中残余胶液量，打开输胶管(5)上的阀门，对浸胶槽进行胶液补充和胶液的回收利用；

f、制得所述的低密度绝热酚醛树脂复合材料预浸料。

上述步骤b中，所述原料可以采用以下质量份数的玻璃微珠0-20份、陶瓷微珠0-30份和无机填料0-50份，其中一个组分为零；所述无机填料是高岭土、氧化铝或云母粉。

本发明与现有相比有以下优点：

本发明克服了现有的浸胶系统中，连续生产含有多种填料的预浸布时由于填料密度相差较大而发生分层现象而提供一种新型的浸胶系统，桶内有一螺带式搅拌器，螺带式搅拌器保证物料在搅拌桶内上下对流循环，同时具有较强的防附着效果。其独特的构造可以保证低于和高于树脂液体密度的多种填料、助剂与树脂液体在桶内混合均匀。

本发明包括有一在线密度计，利用差压实时测量搅拌桶内树脂混合物的密度，通过密度判断搅拌桶内树脂混合物各组分是否发生变化，如果发生变化，通过向桶内添加原料来调节组分含量。

本发明适用于添加低于和高于树脂液体密度的多种填料的树脂混合液的预浸布的加工，无机填料，助剂和树脂在预浸布上分散均匀且含量稳定，可连续生产添加有低于和高于树脂液体密度的多种填料的预浸布，产品质量也得到了保障。

附图说明

图1是本发明的结构示意图。

图中：1.搅拌桶；2.浸胶槽；3.循环泵；4.鸭嘴喷射口；5.输胶管；6.输胶管；7.在线密度计；8.纤维布。

具体实施方式

下面结合实施例及附图对本发明作进一步说明，但不限定本发明。

本发明提供的浸胶系统，其结构如图1所示，包括搅拌桶1、浸胶槽2、循环泵3和在线密度计7，其中：循环泵3的一端与搅拌桶1连通，循环泵3的另一端通过输胶管5与浸胶槽2的底部连通。搅拌桶1通过输胶管6与浸胶槽2连通。在线密度计7位于搅拌桶1中，实时测量桶内树脂混合物的密度。

所述搅拌桶1内设有螺带式搅拌器，通过该螺带式搅拌器使树脂、低于和高于树脂密度的多种填料、助剂混合均匀。

所述浸胶槽2为船型的结构，其左部设有一对导辊；其右部设有两对压胶辊，待加工的纤维布8由左部的导辊进入浸胶槽2中，然后经右部的两对压胶辊穿出。

所述浸胶槽2高度适宜，为保证纤维布8充分浸润，且高度不宜过高，一般为25cm左右，避免填料在树脂混合液中分层，槽底的四个角均为内圆角，这种设计减少漩涡死角的产生，很好地避免了密度大的填料在浸胶槽内沉降或团聚；浸胶槽的槽壁为双层结构，中间为恒温水浴装置，确保浸胶槽内树脂混合物温度恒定。另外，两对压胶辊可保证树脂混合液对纤维布更好地浸润，且纤维布的浸胶量通过两对对压胶辊控制。

所述循环泵3为一气动隔膜泵(如型号为QBY-25的气动隔膜泵)，是一种新型输送机械，采用压缩空气为动力源，使浸胶槽内的树脂混合液流回到搅拌桶内，保证了浸胶槽内的树脂混合液高度保持稳定。

所述输胶管6的一端设有鸭嘴喷射口4，搅拌桶1中的树脂混合液经此鸭嘴喷射口4流入浸胶槽2内。

所述输胶管5和输胶管6均装有阀门。

本发明提供的浸胶系统，其工作过程是：在搅拌桶1内通过螺带式搅拌器使树脂、低于和高于树脂密度的多种填料、助剂混合均匀，打开输胶管6上的阀门，树脂混合液经过输胶管6、鸭嘴喷射口4流入浸胶槽2内，树脂混合液达到一定容量后，开启输胶管5上的阀门，通过循环泵使树脂混合液从浸胶槽回流入搅拌桶1内，纤维布8匀速经过浸胶槽制备预浸布，通过在线密度计7实时测量搅拌桶内树脂混合物的密度，通过密度判断搅拌桶内树脂混合物各组分是否发生变化，如果发生变化，通过向桶内添加原料来调节组分含量以保证混合液各组分含量保持稳定，混合液在浸胶槽内高度保持稳定；树脂混合液在整个浸胶系统中循环流动，进一步保证了填料在树脂混合液中分散均匀，防止形成沉降或者团聚。

本发明提供的上述浸胶系统，其用于聚合物复合材料前期预浸布加工，能够连续加工含有低于和高于树脂液体密度的多种填料、助剂的预浸布。

该浸胶系统在用于聚合物复合材料前期预浸布加工时，其所用的低密度绝热酚醛树脂复合材料预浸料由以下方法制成，其步骤包括：

a、先将酚醛树脂和酒精按照1:1的质量比例混合，在40℃的条件下，加热搅拌直至树脂完全溶解于酒精中；

b、再将空心玻璃微珠、陶瓷微珠和无机填料按照预定的质量比例(如1:1:3)混合后加入树脂溶液中；

c、将混合好的树脂溶液加入搅拌桶1中，待加工的纤维布由左部的导辊进入浸胶槽2中；

d、开启搅拌装置、循环泵3、输胶管6上的阀门，控制传送速率，开始纤维布的预浸；

e、根据浸胶槽中纤维布的预浸情况及浸胶槽中残余胶液量，打开输胶管5上的阀门，对浸胶槽进行胶液补充和胶液的回收利用；

f、制得所述的低密度绝热酚醛树脂复合材料预浸料。

所述的低密度绝热酚醛树脂复合材料预浸料(简称预浸料)，其配方及检测实施例如下：

实施例1.

1.预浸料原料配方(质量份数)为：酚醛树脂100份，酒精100份，玻璃微珠10份，陶瓷微珠10份，高岭土粉末30份；

2.对制备好的预浸布进行分段抽样检测，检测其组分含量如表1所示。

实施例2.

1.预浸料原料配方(质量份数)为：酚醛树脂100份，酒精100份，玻璃微珠10份，陶瓷微珠30份，氧化铝粉末10份；

2.对制备好的预浸布进行分段抽样检测，检测其组分含量如表2所示。

实施例3.

1.预浸料原料配方(质量份数)为：酚醛树脂100份，酒精100份，云母粉40份，玻璃微珠10份；

2.对制备好的预浸布进行分段抽样检测，检测其组分含量如表3所示。

实施例4

1.预浸料原料配方(质量份数)为：酚醛树脂100份，酒精100份，云母粉20份，氧化铝30份；

2.对制备好的预浸布进行分段抽样检测，检测其组分含量如表4所示。

抽样检测结果表明，制备的预浸布纤维、填料、树脂含量与理论值相近，树脂混合液能很好的浸润纤维布，在纤维布上分散均匀，本发明所制得的预浸产品性能优良。

虽然以上描述了本发明的具体实施方式，但这些仅是举例说明，本发明的保护范围是由所附权利要求书限定的。

表1对制备好的预浸布进行分段抽样检测，检测其组分含量：

表2对制备好的预浸布进行分段抽样检测，检测其组分含量：

表3对制备好的预浸布进行分段抽样检测，检测其组分含量：

表4对制备好的预浸布进行分段抽样检测，检测其组分含量：

Claims (7)

1.一种浸胶系统，其特征是包括搅拌桶(1)、浸胶槽(2)、循环泵(3)和在线密度计(7)，其中：循环泵(3)的一端与搅拌桶(1)连通，循环泵(3)的另一端通过第一输胶管(5)与浸胶槽(2)的底部连通；搅拌桶(1)通过第二输胶管(6)与浸胶槽(2)连通；在线密度计(7)位于搅拌桶(1)中，实时测量桶内树脂混合物的密度；

所述搅拌桶(1)内设有螺带式搅拌器，该螺带式搅拌器为轴流型，叶片为螺带状，螺带的数量为两到三根，物料沿搅拌桶壁面螺旋上升，再向中心凹穴汇合，形成上下对流循环，所述循环泵(3)与搅拌桶(1)连通的一端设置在所述搅拌桶(1)上高于所述叶片的位置；

所述浸胶槽(2)为船型的结构，其槽壁为双层结构，中间为恒温水浴装置，其左部设有一对导辊，其右部设有两对压胶辊，槽底的四个角均为内圆角，所述搅拌桶(1)的底部高于所述浸胶槽(2)的顶部。

2.根据权利要求1所述的浸胶系统，其特征是所述循环泵(3)为一气动隔膜泵。

3.根据权利要求1所述的浸胶系统，其特征是所述第二输胶管(6)的一端设有鸭嘴喷射口(4)，搅拌桶(1)中的树脂混合液经此鸭嘴喷射口(4)流入浸胶槽(2)内。

4.根据权利要求1所述的浸胶系统，其特征是所述第一输胶管(5)和第二输胶管(6)均装有阀门。

5.权利要求1至4中任一权利要求所述浸胶系统的用途，其特征是该浸胶系统用于聚合物复合材料前期预浸布加工，实现连续加工含有低于和高于树脂液体密度的多种填料、助剂的预浸布。

6.根据权利要求5所述的用途，其特征是该浸胶系统在用于聚合物复合材料前期预浸布加工时，其所用的低密度绝热酚醛树脂复合材料预浸料由以下方法制成，其步骤包括：

a、先将酚醛树脂和酒精按照1:1的质量比例混合，在30-50℃的条件下搅拌直至树脂完全溶解于酒精中，得到树脂溶液；

b、再将原料空心玻璃微珠、陶瓷微珠和无机填料混合后加入树脂溶液中，得到混合溶液；

c、将混合溶液加入搅拌桶(1)中，纤维布由左部的导辊进入浸胶槽(2)中；

d、开启搅拌装置、循环泵(3)、第二输胶管(6)上的阀门，控制传送速率，开始纤维布的预浸；

e、根据浸胶槽中纤维布的预浸情况及浸胶槽中残余胶液量，打开第一输胶管(5)上的阀门，对浸胶槽进行胶液补充和胶液的回收利用；

f、制得所述的低密度绝热酚醛树脂复合材料预浸料。

7.根据权利要求6所述的用途，其特征是步骤b中，所述原料采用以下质量份数的玻璃微珠0-20份、陶瓷微珠0-30份和无机填料0-50份，其中一个组分为零；所述无机填料是高岭土、氧化铝、云母粉。