CN105694520A - 一种碳纤维包覆造粒生产工艺 - Google Patents

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许太尚
徐存新
董怀庆
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    • C08K7/00—Use of ingredients characterised by shape
    • C08K7/02—Fibres or whiskers
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    • B29—WORKING OF PLASTICS; WORKING OF SUBSTANCES IN A PLASTIC STATE IN GENERAL
    • B29B—PREPARATION OR PRETREATMENT OF THE MATERIAL TO BE SHAPED; MAKING GRANULES OR PREFORMS; RECOVERY OF PLASTICS OR OTHER CONSTITUENTS OF WASTE MATERIAL CONTAINING PLASTICS
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Abstract

本发明公开了一种碳纤维包覆造粒生产工艺，其包括20-60％的增强纤维、35～75wt％的工程塑料基料和2-5wt％的助剂，包括烘干、熔融、包覆、切粒等步骤。本发明碳纤维包覆造粒的制备方法工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产，生产的碳纤维产品结合力好，从而保证了复合材料整体优良性能的发挥。

Description

一种碳纤维包覆造粒生产工艺
技术领域
本发明属于高分子材料技术领域，涉及一种碳纤维包覆造粒生产工艺。
背景技术
碳纤维是一种含碳量在95％以上的高强度、高模量纤维的新型纤维材料。它是由片状石墨微晶等有机纤维沿纤维轴向方向堆砌而成，经碳化及石墨化处理而得到的微晶石墨材料。碳纤维质量比金属铝轻，但强度却高于钢铁，并且具有耐腐蚀、高模量的特性，在国防军工和民用方面都是重要材料。碳纤维不仅具有碳材料的固有本征特性，又兼备纺织纤维的柔软可加工性。碳纤维具有许多优良性能，碳纤维的轴向强度和模量高，密度低、比性能高，无蠕变，非氧化环境下耐超高温，耐疲劳性好，比热及导电性介于非金属和金属之间，热膨胀系数小且具有各向异性，耐腐蚀性好，良好的导电导热性能、电磁屏蔽性好等。如将碳纤维增强复合材料汽车零件以代替金属零件，不仅可增强汽车零件的重量、耐高温性、耐腐蚀性及稳定性，而且降低了生产成本。另外，碳纤维表面光滑，呈现表面化学惰性，其与基料混合时浸润性差、结合力小，影响了复合材料整体优良性能的发挥。
发明内容
本发明提供一种碳纤维包覆造粒生产工艺，旨在解决现有生产工艺中存在的生产成本高、碳纤维产品结合力不强的技术问题。
本发明的上述目的是通过如下方案实现的：
一种碳纤维包覆造粒生产工艺，其包括20-60％的增强纤维、35～75wt％的工程塑料基料和2-5wt％的助剂，包括如下步骤：
(1)烘干
将碳纤维丝卷整齐挂在纱架上，退绕进烘箱，烘箱温度设定80～120度，烘道长度3-5米；
(2)熔融
称取工程塑料基料和助剂加入双螺杆造粒机的料斗，上螺杆主机加热区分为9个温区；待主机温区达到设定温度后，启动主机、启动喂料电机，料斗里的基料进入主机螺杆，经熔融挤出进入包覆模具；
(3)包覆
将步骤(2)熔融的基料和步骤(1)烘干后的碳纤维丝束进行包覆；
(4)冷却
将步骤(3)包覆完成的丝束经牵引出模具口进入冷却水槽，进行连续牵引、连续冷却、出水槽后经吹风烘干以去除水分；
(5)切粒
将步骤(4)包覆好的丝束经冷却烘干后进入定长切粒机进行切粒。
(6)包装
将步骤(5)切好的粒子经定重计量，分袋包装得到成品。
在上述技术方案的基础上，上述助剂包括润滑剂、偶联剂和抗氧化剂。
上述步骤(2)熔融中上螺杆主机加热温度为260～300度。
上述步骤(3)包覆通道长度为500～800毫米、丝束牵引线速度为8～12米/分。
上述步骤(5)切粒的粒子长度为6～10毫米。
与现有技术相比，本发明具有的有益效果为：
本发明一种碳纤维包覆造粒生产工艺，其制备方法工艺简单，操作方便，效益高，成本低，适于工业化生产。碳纤维与基料产品结合力好，从而保证了复合材料整体优良性能的发挥。
具体实施方式
为便于理解本发明，本发明列举实施例如下。本领域技术人员应该明了，所述实施例仅仅用于帮助理解本发明，不应视为对本发明的具体限制。
如无具体说明，本发明的各种原料均可以通过市售得到；或根据本领域的常规方法制备得到。除非另有定义或说明，本文中所使用的所有专业与科学用语与本领域技术熟练入员所熟悉的意义相同。此外任何与所记载内容相似或均等的方法及材料皆可应用于本发明方法中。
一种碳纤维包覆造粒生产工艺，其包括20-60％的增强纤维、35～75wt％的工程塑料基料和2-5wt％的助剂，所述助剂包括润滑剂、偶联剂和抗氧化剂等。
本发明碳纤维长纤维包覆造粒生产工艺如下：
将碳纤维丝卷整齐挂在纱架上，退绕进烘箱，烘箱温度设定80-120度，烘道长度3米以上，目的是去除碳纤维丝束表面的水份；烘干后的纤维丝束进入包覆模具。
将工程塑料基料按上述重量百分比混入润滑剂、偶联剂、抗氧化剂等助剂加入双螺杆造粒机的料斗，上螺杆主机加热区分为9个温区，温度设定260-300度之间；待主机温区达到设定温度后，启动主机、启动喂料电机，料斗里的基料进入主机螺杆，经熔融挤出进入包覆模具。
在包覆模具里，熔融的基料和烘干后的碳纤维丝束进行包覆，包覆通道长度500-800毫米，丝束牵引线速度8-12米/分，以保证树脂充分浸润纤维丝束。将包覆完成的丝束经牵引出模具口进入冷却水槽，进行连续牵引、连续冷却、出水槽后经吹风烘干以去除水分。
最后包覆好的丝束经冷却烘干后进入定长切粒机，粒子长度为6-10毫米，切好的粒子经定重计量，按25公斤每袋包装即可。
申请人声明，所属技术领域的技术人员在上述实施例的基础上，将上述实施例某组分的具体含量点值，与发明内容部分的技术方案相组合，从而产生的新的数值范围，也是本发明的记载范围之一，本申请为使说明书简明，不再罗列这些数值范围。

Claims (5)

1.一种碳纤维包覆造粒生产工艺，其包括20-60％的增强纤维、35～75wt％的工程塑料基料和2-5wt％的助剂，其特征在于包括如下步骤：
(1)烘干
将碳纤维丝卷整齐挂在纱架上，退绕进烘箱，烘箱温度设定80～120度，烘道长度3米以上；
(2)熔融
称取工程塑料基料和助剂加入双螺杆造粒机的料斗，上螺杆主机加热区分为9个温区；待主机温区达到设定温度后，启动主机、启动喂料电机，料斗里的基料进入主机螺杆，经熔融挤出进入包覆模具；
(3)包覆
将步骤(2)熔融的基料和步骤(1)烘干后的碳纤维丝束进行包覆；
(4)冷却除水
将步骤(3)包覆完成的丝束经牵引出模具口进入冷却水槽，进行连续牵引、连续冷却、出水槽后经吹风烘干以去除水分；
(5)切粒
将步骤(4)包覆好的丝束经冷却烘干后进入定长切粒机进行切粒；
(6)包装
将步骤(5)切好的粒子经定重计量，分袋包装得到成品。
2.如权利要求1所述一种碳纤维包覆造粒生产工艺，其特征在于：所述助剂包括润滑剂、偶联剂和抗氧化剂。
3.如权利要求1所述一种碳纤维包覆造粒生产工艺，其特征在于：所述步骤(2)熔融中上螺杆主机加热温度为260～300度。
4.如权利要求1所述一种碳纤维包覆造粒生产工艺，其特征在于：所述步骤(3)包覆通道长度为500～800毫米、丝束牵引线速度为8～12米/分。
5.如权利要求1所述一种碳纤维包覆造粒生产工艺，其特征在于：所述步骤(5)切粒的粒子长度为6～10毫米。
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