CN116890466A - 连续玻璃纤维增强pvc热塑性复合材料及其高浸透性预浸带的制备方法 - Google Patents

连续玻璃纤维增强pvc热塑性复合材料及其高浸透性预浸带的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明公开了一种连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料，包括连续增强纤维束和组成连续增强纤维束的玻璃纤维单丝，所述连续增强纤维束的外周包覆有PVC热塑性树脂，连续增强纤维束内的玻璃纤维单丝之间具有PVC热塑性树脂，以价格便宜，应用广泛的通用塑料PVC为热塑性基体，连续玻璃纤维为增强体的连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料及其高浸透性预浸带的制备方法，该方法可实现PVC树脂在熔融状态下对玻璃纤维粗纱的快速、有效浸透，良好树脂浸透效果可改善拉挤复合材料干纱等问题，减少复材产品缺陷，提升复材性能，最终获得高浸透性连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料。由于该方法基于熔融浸渍技术，设备简单，复材含胶量、尺寸稳定性，是一种投入成本低、产品性能好、可回收再利用的绿色产品技术。

Description

连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料及其高浸透性预浸带 的制备方法
技术领域
本发明涉及一种热塑性玻纤增强复合材料，具体涉及一种连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料及其高浸透性预浸带的制备方法。
背景技术
在航空、军工、车辆、电子、智能家居产品等各种领域，材料的综合性能越来越被看重，包含结构性(强度、模量等)、功能性(光、电、热、磁等)、环保性(生产能耗、可回收性及能耗、单位质量所能提供的性能等)。在这样的背景下，基于复合材料可将不同材料优化组合的特点，其发展是必然趋势。玻纤增强复合材料由于其突出的力学性能、相对较低价格而被广泛应用。其中，热塑性玻纤增强复合材料由于其可回收、低密度等环保特性，在双碳政策下更是备受关注。此外，根据增强玻纤长度的差异，玻纤复材可分为短切增强型、长纤增强型和连续纤维增强型。随着玻纤保留长度的增长，复材的力学性能可大幅提升，尤其是连续玻纤增强热塑复合材料，其拉伸强度可达短切增强型的5-6倍。然而，连续玻纤增强热塑复合材料未能取得快速发展，原因一为热塑性树脂熔体黏度大，未能实现生产过程中热塑性树脂对玻纤的简单、快速、有效地浸透，限制其高效生产；原因二为成本较高，源于原材料成本高、设备生产效率低等原因。申请号201980011110.9公开的热塑性树脂涂布增强纤维复合丝、该复合丝的制造方法、连续纤维增强树脂成型体、复合材料成型体的制造方法，热塑性树脂涂布增强纤维复合丝为：将作为复丝的连续增强纤维的束的整个外周利用热塑性树脂进行了包覆，连续增强纤维束的内部实质上不存在该热塑性树脂。其制造方法为：连续增强纤维的束在引导装置作用下，先后经过张力控制装置、特制模头(模头具备孔A以及孔B，该孔B的开孔面积与该孔A的开孔面积相同或更大，并且该孔B与该孔A呈同心圆状配置)，并在模头孔B处实现熔融热塑性树脂对束外周包覆，而后冷却收卷得到制品。其存在的问题是：由于连续增强纤维束内部不存在热塑性树脂，因此，连续纤维束内单丝间无热塑性树脂浸透，单丝件无界面加强，导致界面作用较弱，呈现为干丝状态，材料内部应力传递效果受到影响，宏观上其复合材料制品强度、刚度、疲劳等性能会受到影响。
发明内容
有鉴于此，本发明的目的在于提供一种以价格便宜，应用广泛的通用塑料PVC为热塑性基体，连续玻璃纤维为增强体的连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料及其高浸透性预浸带的制备方法，该方法可实现PVC树脂在熔融状态下对玻璃纤维粗纱的快速、有效浸透，良好树脂浸透效果可改善拉挤复合材料干纱等问题，减少复材产品缺陷，提升复材性能，最终获得高浸透性连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料。
本发明的连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料，包括连续增强纤维束和组成连续增强纤维束的玻璃纤维单丝，所述连续增强纤维束的外周包覆有PVC热塑性树脂，连续增强纤维束内的玻璃纤维单丝之间具有PVC热塑性树脂；
进一步，将玻璃纤维单丝先浸透包覆低黏度PVC糊熔体，组成连续增强纤维束后再浸透包覆高黏度PVC树脂熔体；
进一步，所述低黏度PVC糊熔体原料按重量份包括以下组分：PVC糊树脂100份、增塑剂Ⅰ50-150份、降粘剂1-5份、1-7份热稳定剂Ⅰ、0-2份润滑剂Ⅰ；所述高黏度PVC树脂熔体原料按重量份包括以下组分：PVC树脂100份、2-9份热稳定剂II、5-50份增塑剂II、抗氧剂0.5-5份、紫外线吸收剂0.1-1份、0.5-2份润滑剂II、其他加工助剂0.5-9份；
进一步，所述增塑剂Ⅰ为领苯二甲酸二辛脂(DOP)、领苯二甲酸二丁脂(DBP)、领苯二甲酸二异癸脂(DIDP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、己二酸己二酯(DOA)、磷酸三甲苯酯(TCP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)中的至少一种，所述降粘剂为脱芳溶剂油，所述热稳定剂Ⅰ为硫醇二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、Ba-Cd-Zn稳定剂、K/Ca-Zn类热稳定、铅类稳定剂中的至少一种，所述润滑剂Ⅰ为润滑剂饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺类、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类中的至少一种；
进一步，所述热稳定剂II为铅盐类稳定剂、液体复合稳定剂、金属皂类、钡镉类稳定剂、钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、钾锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇中的至少一种；所述增塑剂II为脂肪酸酯类、邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、环氧化合物类、烷基磺酸酯、多元醇酯类中的至少一种；所述抗氧剂可为双酚A类、亚磷酸三苯酯、亚磷酸苯二异辛酯中的至少一种；所述紫外吸收剂为三嗪-5、UV-9、UV-326、TBS、BAD、OBS中的至少一种；所述润滑剂II为饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺类、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类中的至少一种；所述其他加工助剂为着色剂，阻燃剂，和填料中的至少一种。
本发明还公开一种利用连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料制备高浸透性连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带的方法，包括以下步骤：
a.将纱线穿过熔体预浸装置I，利用低黏度PVC糊的高渗透性经熔体预浸装置Ⅰ实现玻璃纤维单丝浸透；
b.将纱线穿过熔体预浸装置II，利用高黏度PVC树脂实现在玻璃纤维束表面进一步包覆浸透，然后经高温加热辊压实现高黏度PVC树脂对玻纤两次浸渍，冷却固化后得到连续纤维增强PVC热塑性预浸带；
进一步，步骤a中，熔体预浸装置I包括上模和下模以及位于上模和下模之间的扁平式口模A和与扁平式口模A连通的波浪形浸渍形腔，所述上模和下模均设置有低黏度PVC糊流道A，低粘度PVC糊由注胶设备通过低黏度PVC糊流道A，经扁平式口模从上模和下模注入波浪形浸渍形腔；
进一步，熔体预浸装置I包含三段温控区，温度需控制在以下范围：第一段30-50℃，第二段40-80℃，第三段70-110℃；注胶设备温度控制为30-50℃；低黏度PVC糊粘度<5000mPa·s，聚合度<1700；
进一步，步骤b中，熔体预浸装置II包括上模和下模以及位于上模和下模之间的扁平式口模B和与扁平式口模B连通的波浪形浸渍形腔,所述上模和下模均设置有高黏度PVC熔体流道B，高黏度PVC树脂经双螺杆挤出机口模混合，依次通过高黏度PVC熔体流道B、扁平式口模B，以熔体模的形式注入熔体预浸装置II中的波浪形浸渍形腔，并包覆于纱线表面；
进一步，熔体预浸装置II包含二段温控区，温度需控制在以下范围：第一段140-170℃，第二段170-200℃；双螺杆挤出机口模的温度控制为150-185℃；预浸渍纱线出熔体预浸装置II后进入两组高温加热辊，辊间距根据预浸带厚度需求调整至0.8-1.2mm，两组高温加热辊温度依次控制为：180-210℃,160-180℃；所述高黏度PVC树脂的粘度为4500-5500mPa*s，聚合度为1600-1700。
本发明的有益效果是：本发明公开的连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料及其高浸透性预浸带的制备方法，以价格便宜，应用广泛的通用塑料PVC为热塑性基体，连续玻璃纤维为增强体的连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料及其高浸透性预浸带的制备方法，该方法可实现PVC树脂在熔融状态下对玻璃纤维粗纱的快速、有效浸透，良好树脂浸透效果可改善拉挤复合材料干纱等问题，减少复材产品缺陷，提升复材性能，最终获得高浸透性连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料。由于该方法基于熔融浸渍技术，设备简单，复材含胶量、尺寸稳定性，是一种投入成本低、产品性能好、可回收再利用的绿色产品技术。
附图说明
下面结合附图和实施例对本发明作进一步描述：
图1为本发明的连续玻纤增强PVC预浸带生产流程示意图；
图2为连续玻纤增强热塑性PVC复合材料微观浸渍示意图。
具体实施方式
本实施例的本发明的连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料，包括连续增强纤维束和组成连续增强纤维束的玻璃纤维单丝13，所述连续增强纤维束的外周包覆有PVC热塑性树脂，连续增强纤维束内的玻璃纤维单丝13之间具有PVC热塑性树脂；通过玻璃纤维单丝13之间的PVC热塑性树脂提升单丝间界面作用，连续增强纤维束的外周包覆有PVC热塑性树脂作为复材主要聚合物基体，为聚合物基体力学性能主要来源，两者之间具有良好的相容性，有助于提升PVC基体浸润效果和浸透速率，改善界面作用。相比于PEEK、PA、PP等树脂基体，PVC有明显的成本优势；同理，相比于碳纤维，玻璃纤维也有明显成本优势。
本实施例中，将玻璃纤维单丝13先浸透包覆低黏度PVC糊熔体11，组成连续增强纤维束后再浸透包覆高黏度PVC树脂熔体12；聚合物基体包含低黏度PVC糊11和高黏度PVC12。前者实现对玻纤单丝的浸透，提升单丝间界面作用；后者作为复材主要聚合物基体，为聚合物基体力学性能主要来源。两者之间具有良好的相容性，有助于提升PVC基体浸润效果和浸透速率，改善界面作用，且热塑性PVC对玻纤的浸透效果好。
本实施例中，所述低黏度PVC糊熔体原料按重量份包括以下组分：PVC糊树脂100份、增塑剂Ⅰ50-150份、降粘剂1-5份、1-7份热稳定剂Ⅰ、0-2份润滑剂Ⅰ；所述高黏度PVC树脂熔体原料按重量份包括以下组分：PVC树脂100份、2-9份热稳定剂II、5-50份增塑剂II、抗氧剂0.5-5份、紫外线吸收剂0.1-1份、0.5-2份润滑剂II、其他加工助剂0.5-9份；所述增塑剂Ⅰ为领苯二甲酸二辛脂(DOP)、领苯二甲酸二丁脂(DBP)、领苯二甲酸二异癸脂(DIDP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、己二酸己二酯(DOA)、磷酸三甲苯酯(TCP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)中的至少一种，所述降粘剂为脱芳溶剂油(低沸60-90℃、中沸80-140℃、高沸140-240℃)中的至少一种，所述热稳定剂Ⅰ为硫醇二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、Ba-Cd-Zn稳定剂、K/Ca-Zn类热稳定、铅类稳定剂中的至少一种，所述润滑剂Ⅰ为饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺类、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类等常用PVC润滑剂；所述热稳定剂II为铅盐类稳定剂、液体复合稳定剂、金属皂类、钡镉类稳定剂、钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、钾锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇中的至少一种；所述增塑剂II为脂肪酸酯类、邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、环氧化合物类、烷基磺酸酯、多元醇酯类中的至少一种；所述抗氧剂可为双酚A类、亚磷酸三苯酯、亚磷酸苯二异辛酯中的至少一种；所述紫外吸收剂为三嗪-5、UV-9、UV-326、TBS、BAD、OBS中的至少一种；所述润滑剂II为饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺类、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类中的至少一种；所述其他加工助剂为着色剂，阻燃剂，和填料(碳酸钙、陶土、硅藻土等)的至少一种。阻燃剂为常用的PVC阻燃剂，如磷系阻燃剂，磷酸酯，三聚氰胺、三聚氰胺氰尿酸盐(MCA)等等。
本实施例还公开一种利用连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料制备高浸透性连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带的方法，包括以下步骤：
a.将纱线穿过熔体预浸装置I4，利用低黏度PVC糊的高渗透性经熔体预浸装置Ⅰ实现玻璃纤维单丝浸透；熔体预浸装置I4包括上模和下模以及位于上模和下模之间的扁平式口模A401和与扁平式口模A401连通的波浪形浸渍形腔403，所述上模和下模均设置有低黏度PVC糊流道A402，低粘度PVC糊由注胶设备通过低黏度PVC糊流道A402，经扁平式口模从上模和下模注入波浪形浸渍形腔；熔体预浸装置I4包含三段温控区，温度需控制在以下范围：第一段30-50℃，第二段40-80℃，第三段70-110℃(纱线依次通过上述温控区)；注胶设备温度控制为30-50℃；低黏度PVC糊粘度<5000mPa·s，聚合度<1700；
b.将纱线穿过熔体预浸装置II 5，利用高黏度PVC树脂实现在玻璃纤维束表面进一步包覆浸透，然后经高温加热辊6压实现高黏度PVC树脂对玻纤两次浸渍，冷却固化后得到连续纤维增强PVC热塑性预浸带；熔体预浸装置II 5包括上模和下模以及位于上模和下模之间的扁平式口模B501和与扁平式口模B501连通的波浪形浸渍形腔,所述上模和下模均设置有高黏度PVC熔体流道B502，高黏度PVC树脂经双螺杆挤出机口模混合，依次通过高黏度PVC熔体流道B 502、扁平式口模B501，以熔体模的形式注入熔体预浸装置II 5中的波浪形浸渍形腔，并包覆于纱线表面；
熔体预浸装置II 5包含二段温控区，温度需控制在以下范围：第一段140-170℃，第二段170-200℃(纱线依次通过上述温控区)；双螺杆挤出机口模的温度控制为150-185℃；预浸渍纱线出熔体预浸装置II 5后进入两组高温加热辊6，辊间距根据预浸带厚度需求调整至0.8-1.2mm，两组高温加热辊6温度依次控制为：180-210℃,160-180℃(纱线依次通过上述两组高温加热辊6)；所述高黏度PVC树脂的粘度为400-5500mPa*s，聚合度为1600-1700。两段式浸透的一步成型方法：第一段利用低黏度PVC糊的高渗透性实现玻璃纤维单丝浸透，聚合物包覆于单丝表面，增强单丝间的相互作用；第二段利用高粘度PVC实现在玻璃纤维表面进一步包覆浸透，经预浸装置II、高温加热辊6压实现高黏度PVC对玻纤两次浸渍，冷却固化后得到连续纤维增强PVC热塑性预浸带。本发明采用了两段式浸透：第一段利用低黏度PVC糊的高渗透性实现玻璃纤维单丝浸透，聚合物包覆于单丝表面；第二段利用高粘度PVC实现在玻璃纤维表面进一步包覆浸透，并经预浸装置II和加热辊压两次浸渍作用，可实现高黏度PVC良好的浸透效果。该方案有效结合了低黏度PVC糊的高渗透性、高黏PVC优良性能以及两者之间良好的相容性的特点，经充分浸透，实现高浸透性连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带一步高效成型。该连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带玻璃纤维含量50-70％，宽度100-250mm，厚度0.8-1.2mm。
实施例一
将PVC专用玻纤纱卷1置于解捻纱架，纱线端头依次穿过导纱板2、展纱装置3、熔体预浸装置I4、熔体预浸装置II、高温加热辊6、冷却辊7、导向辊8，固定于预浸带收卷装置，完成穿纱工作：
其中：1、解捻纱架用于纱卷1放置，并在纱线抽离时同步旋转以实现解捻；纱线穿过导纱板2同一水平孔洞，确保纱线水平排布；展纱装置3可实现纱线张力调整，促使纱线展开同时控制毛纱量；并预热纱线，控制温度30℃。
2、纱线穿过熔体预浸装置I4：低黏度PVC糊由注胶设备通过低黏度PVC糊流道A402，经扁平式口模，从上下两面注入熔体预浸装置I4。其中，注胶设备温度控制为30-50℃。熔体预浸装置I4含三段温控区，温度需控制在以下范围：第一段30℃，第二段40℃，第三段70℃。熔体预浸装置I4型腔403呈波浪形，有助于展纱，进一步展开的纱线在不同的温控段逐步实现低黏度PVC糊对单丝浸透(如图2)，且在第三段，逐步实现PVC糊凝胶化。
其中，低粘度PVC糊粘度<5000mPa·s，聚合度<1700，其主体配方如下：PVC糊树脂100份，增塑剂I 50份，降粘剂1份，热稳定剂I1份，本实施例中，所述降粘剂为低沸程(60-90℃)脱芳溶剂油，增塑剂I为领苯二甲酸二辛脂(DOP)，也可以为领苯二甲酸二丁脂(DBP)、领苯二甲酸二异癸脂(DIDP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、己二酸己二酯(DOA)、磷酸三甲苯酯(TCP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)等。本实施例中，所述热稳定剂I为硫醇二丁基锡，也可以为二月桂酸二丁基锡，所述降粘剂为低沸程(60-90℃)脱芳溶剂油。
3、纱线穿过熔体预浸装置II 5：高黏度PVC树脂经双螺杆挤出机混合，依次通过高黏度PVC熔体流道B 502、扁平式口模B501，以熔体模的形式注入熔体预浸装置II 5，并包覆于纱线表面。熔体预浸装置II 5型腔呈波浪形，有助于保持纱线张力，提升高黏度PVC熔体浸透效果。其中，双螺杆挤出机口模的温度控制为150℃。熔体预浸装置II 5含二段温控区，温度需控制在以下范围：第一段140℃，第二段170℃。挤出机预混的PVC配方主体如下：PVC树脂100份，热稳定剂II 2份，增塑剂II 5份，抗氧剂0.5份、紫外线吸收剂0.1份、润滑剂II0.5份，其他加工助剂0.5份。本实施例中，所述热稳定剂II为铅盐类稳定剂，也可以为液体复合稳定剂、金属皂类、钡镉类稳定剂、钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、钾锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇等常用PVC热稳定剂。
本实施例中，所述增塑剂II为脂肪酸酯类(如，己二酸二辛酯和癸二酸二辛酯)，也可以为邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、环氧化合物类、烷基磺酸酯、多元醇酯类等常用PVC增塑剂。
本实施例中，所述抗氧剂为双酚A类(丁基醚-2-酚)，也可以为亚磷酸三苯酯、亚磷酸苯二异辛酯等常用PVC热抗氧剂。
本实施例中，所述紫外吸收剂为三嗪-5，也可以为UV-9、UV-326、TBS、BAD、OBS等常用PVC紫外吸收剂。
本实施例中，所述润滑剂II为饱和烃类(如聚乙烯蜡和聚丙烯蜡)，也可以为金属皂类、脂肪族酰胺类、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类等常用PVC润滑剂，其他加工助剂为常用PVC着色剂中的一种。
4、预浸渍纱线出熔体预浸装置II 5后，进入两组高温加热辊6，辊间距根据预浸带厚度需求调整至0.8mm。同时，两组隔离膜经红外预加热后，分别覆盖于预浸渍上下表面，同步进入两组高温加热辊6。两组高温加热辊6温度依次控制为：180℃,160℃。经加热辊挤压浸渍，高黏度PVC熔体进一步浸透纱线，获取良好的浸透效果。随后，高温预浸渍带经过冷却辊7，实现降温。经导向辊8，隔离膜重新被撕离，由隔离膜收卷设备9收卷。其中，导向辊8可调整预浸带走向。最终，该连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带由收卷装置收卷。根据需求与浸透系统规格，其玻璃纤维含量50-70％，宽度100-250mm，厚度0.8-1.2mm。
实施例二
将PVC专用玻纤纱卷1置于解捻纱架，纱线端头依次穿过导纱板2、展纱装置3、熔体预浸装置I4、熔体预浸装置II 5、高温加热辊6、冷却辊7、导向辊8，固定于预浸带收卷装置，完成穿纱工作：
其中：1、解捻纱架用于纱卷1放置，并在纱线抽离时同步旋转以实现解捻；纱线穿过导纱板2同一水平孔洞，确保纱线水平排布；展纱装置3可实现纱线张力调整，促使纱线展开同时控制毛纱量；并预热纱线，控制温度50℃。
2、纱线穿过熔体预浸装置I4：低黏度PVC糊由注胶设备通过低黏度PVC糊流道A402，经扁平式口模，从上下两面注入熔体预浸装置I4。其中，注胶设备温度控制为50℃。熔体预浸装置I4含三段温控区，温度需控制在以下范围：第一段50℃，第二段80℃，第三段110℃。熔体预浸装置I4型腔403呈波浪形，有助于展纱，进一步展开的纱线在不同的温控段逐步实现低黏度PVC糊对单丝浸透，且在第三段，逐步实现PVC糊凝胶化。
其中，低粘度PVC糊粘度<5000mPa·s，聚合度<1700，其主体配方如下：PVC糊树脂100份，增塑剂I 150份，降粘剂5份，热稳定剂I 7份，润滑剂I 2份。
本实施例中，增塑剂I为领苯二甲酸二丁脂(DBP)，热稳定剂I为二月桂酸二丁基锡，所述降粘剂为中沸点(沸程80-120℃)脱芳溶剂油，润滑剂I为脂肪酸酯类及脂肪醇类等常用PVC润滑剂。
3、纱线穿过熔体预浸装置II 5：高黏度PVC树脂经双螺杆挤出机混合，依次通过高黏度PVC熔体流道B 502、扁平式口模B501，以熔体模的形式注入熔体预浸装置II 5，并包覆于纱线表面。熔体预浸装置II 5型腔呈波浪形，有助于保持纱线张力，提升高黏度PVC熔体浸透效果。其中，双螺杆挤出机口模的温度控制为185℃。熔体预浸装置II 5含二段温控区，温度需控制在以下范围：第一段170℃，第二段200℃。挤出机预混的PVC配方主体如下：PVC树脂100份，热稳定剂II 9份，增塑剂II 50份，抗氧剂5份、紫外线吸收剂1份、润滑剂II2份，其他加工助剂9份。
本实施例中，所述热稳定剂II为液体复合稳定剂，所述增塑剂II为邻苯二甲酸酯类，所述抗氧剂为亚磷酸三苯酯，所述紫外吸收剂为：UV-9，所述润滑剂II为：金属皂类，所述其他加工助剂为填料(碳酸钙
陶土、硅酸藻土等的一种)。
预浸渍纱线出熔体预浸装置II 5后，进入两组高温加热辊6，辊间距根据预浸带厚度需求调整至0.8-1.2mm。同时，两组隔离膜经红外预加热后，分别覆盖于预浸渍上下表面，同步进入两组高温加热辊6。两组高温加热辊6温度依次控制为：180-210℃,160-180℃。经加热辊挤压浸渍，高黏度PVC熔体进一步浸透纱线，获取良好的浸透效果。随后，高温预浸渍带经过冷却辊7，实现降温。经导向辊8，隔离膜重新被撕离，由隔离膜收卷设备9收卷。其中，导向辊8可调整预浸带走向。最终，该连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带由收卷装置收卷。根据需求与浸透系统规格，其玻璃纤维含量50-70％，宽度100-250mm，厚度0.8-1.2mm。
实施例三
将PVC专用玻纤纱卷1置于解捻纱架，纱线端头依次穿过导纱板2、展纱装置3、熔体预浸装置I4、熔体预浸装置II 5、高温加热辊6、冷却辊7、导向辊8，固定于预浸带收卷装置，完成穿纱工作：
其中：1、解捻纱架用于纱卷1放置，并在纱线抽离时同步旋转以实现解捻；纱线穿过导纱板2同一水平孔洞，确保纱线水平排布；展纱装置3可实现纱线张力调整，促使纱线展开同时控制毛纱量；并预热纱线，控制温度40℃。
2、纱线穿过熔体预浸装置I4：低黏度PVC糊由注胶设备通过低黏度PVC糊流道A402，经扁平式口模，从上下两面注入熔体预浸装置I4。其中，注胶设备温度控制为40℃。熔体预浸装置I4含三段温控区，温度需控制在以下范围：第一段40℃，第二段60℃，第三段90℃。熔体预浸装置I4型腔403呈波浪形，有助于展纱，进一步展开的纱线在不同的温控段逐步实现低黏度PVC糊对单丝浸透，且在第三段，逐步实现PVC糊凝胶化。
其中，低粘度PVC糊粘度<5000mPa·s，聚合度<1700，其主体配方如下：PVC糊树脂100份，增塑剂I 100份，降粘剂3份，热稳定剂I 4份，润滑剂I 1份。
本实施例中，所述增塑剂I为领苯二甲酸二异癸脂(DIDP)，热稳定剂I为：Ba-Cd-Zn稳定剂，降粘剂为高沸程(140-240℃)脱芳溶剂油，润滑剂I为饱和烃类润滑剂。
4、纱线穿过熔体预浸装置II 5：高黏度PVC树脂经双螺杆挤出机混合，依次通过高黏度PVC熔体流道B 502、扁平式口模B501，以熔体模的形式注入熔体预浸装置II 5，并包覆于纱线表面。熔体预浸装置II 5型腔呈波浪形，有助于保持纱线张力，提升高黏度PVC熔体浸透效果。其中，双螺杆挤出机口模的温度控制为170℃。熔体预浸装置II 5含二段温控区，温度需控制在以下范围：第一段155℃，第二段185℃。挤出机预混的PVC配方主体如下：PVC树脂100份，热稳定剂5份，增塑剂25份，抗氧剂3份、紫外线吸收剂0.6份、润滑剂1份，其他加工助剂6份。
本实施例中，所述热稳定剂为钡镉类稳定剂，所述增塑剂可为环氧化合物类(含三元环氧基的化合物)PVC增塑剂，所述抗氧剂为亚磷酸苯二异辛酯等常用PVC热抗氧剂，所述紫外吸收剂可为UV-326等常用PVC紫外吸收剂，所述润滑剂为脂肪族酰胺类等常用PVC润滑剂，所述其他加工助剂为陶土类填料。
预浸渍纱线出熔体预浸装置II 5后，进入两组高温加热辊6，辊间距根据预浸带厚度需求调整至1mm。同时，两组隔离膜经红外预加热后，分别覆盖于预浸渍上下表面，同步进入两组高温加热辊6。两组高温加热辊6温度依次控制为：190℃,170℃。经加热辊挤压浸渍，高黏度PVC熔体进一步浸透纱线，获取良好的浸透效果。随后，高温预浸渍带经过冷却辊7，实现降温。经导向辊8，隔离膜重新被撕离，由隔离膜收卷设备9收卷。其中，导向辊8可调整预浸带走向。最终，该连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带由收卷装置收卷。根据需求与浸透系统规格，其玻璃纤维含量50-70％，宽度100-250mm，厚度0.8-1.2mm。
实施例四
将PVC专用玻纤纱卷1置于解捻纱架，纱线端头依次穿过导纱板2、展纱装置3、熔体预浸装置I4、熔体预浸装置II 5、高温加热辊6、冷却辊7、导向辊8，固定于预浸带收卷装置，完成穿纱工作：
其中：1、解捻纱架用于纱卷1放置，并在纱线抽离时同步旋转以实现解捻；纱线穿过导纱板2同一水平孔洞，确保纱线水平排布；展纱装置3可实现纱线张力调整，促使纱线展开同时控制毛纱量；并预热纱线，控制温度35℃。
2、纱线穿过熔体预浸装置I4：低黏度PVC糊由注胶设备通过低黏度PVC糊流道A402，经扁平式口模，从上下两面注入熔体预浸装置I4。其中，注胶设备温度控制为40℃。熔体预浸装置I4含三段温控区，温度需控制在以下范围：第一段45℃，第二段70℃，第三段110℃。熔体预浸装置I4型腔403呈波浪形，有助于展纱，进一步展开的纱线在不同的温控段逐步实现低黏度PVC糊对单丝浸透，且在第三段，逐步实现PVC糊凝胶化。
其中，低粘度PVC糊粘度<5000mPa·s，聚合度<1700，其主体配方如下：PVC糊树脂100份，增塑剂I 120份，降粘剂2份，热稳定剂I 6份，润滑剂I 1份。
本实施例中，所述增塑剂为邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、己二酸己二酯(DOA)，热稳定剂为K/Ca-Zn类热稳定等常用PVC糊热稳定剂，所述降粘剂为中沸点(沸程80-120℃)脱芳溶剂油。
3、纱线穿过熔体预浸装置II 5：高黏度PVC树脂经双螺杆挤出机混合，依次通过高黏度PVC熔体流道B 502、扁平式口模B501，以熔体模的形式注入熔体预浸装置II 5，并包覆于纱线表面。熔体预浸装置II 5型腔呈波浪形，有助于保持纱线张力，提升高黏度PVC熔体浸透效果。其中，双螺杆挤出机口模的温度控制为180℃。熔体预浸装置II 5含二段温控区，温度需控制在以下范围：第一段150℃，第二段190℃。挤出机预混的PVC配方主体如下：PVC树脂100份，热稳定剂3份，增塑剂45份，抗氧剂0.8份、紫外线吸收剂0.5份、润滑剂1.5份，其他加工助剂0.8份。本实施例中，所述热稳定剂II为钙锌复合稳定剂等常用PVC热稳定剂，所述增塑剂II为烷基磺酸酯和多元醇酯类等常用PVC增塑剂，所述所述抗氧剂为亚磷酸苯二异辛酯等常用PVC热抗氧剂。所述紫外吸收剂为TBS等常用PVC紫外吸收剂，所述润滑剂II为脂肪酸酯类及脂肪醇类等常用PVC润滑剂，其他加工助剂为磷酸烷基酯类阻燃剂。
预浸渍纱线出熔体预浸装置II 5后，进入两组高温加热辊6，辊间距根据预浸带厚度需求调整至0.9mm。同时，两组隔离膜经红外预加热后，分别覆盖于预浸渍上下表面，同步进入两组高温加热辊6。两组高温加热辊6温度依次控制为：200℃,180℃。经加热辊挤压浸渍，高黏度PVC熔体进一步浸透纱线，获取良好的浸透效果。随后，高温预浸渍带经过冷却辊7，实现降温。经导向辊8，隔离膜重新被撕离，由隔离膜收卷设备9收卷。其中，导向辊8可调整预浸带走向。最终，该连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带由收卷装置收卷。根据需求与浸透系统规格，其玻璃纤维含量50-70％，宽度100-250mm，厚度0.8-1.2mm。
实施例五
将PVC专用玻纤纱卷1置于解捻纱架，纱线端头依次穿过导纱板2、展纱装置3、熔体预浸装置I4、熔体预浸装置II 5、高温加热辊6、冷却辊7、导向辊8，固定于预浸带收卷装置，完成穿纱工作：
其中：1、解捻纱架用于纱卷1放置，并在纱线抽离时同步旋转以实现解捻；纱线穿过导纱板2同一水平孔洞，确保纱线水平排布；展纱装置3可实现纱线张力调整，促使纱线展开同时控制毛纱量；并预热纱线，控制温度45℃。
2、纱线穿过熔体预浸装置I4：低黏度PVC糊由注胶设备通过低黏度PVC糊流道A402，经扁平式口模，从上下两面注入熔体预浸装置I4。其中，注胶设备温度控制为38℃。熔体预浸装置I4含三段温控区，温度需控制在以下范围：第一段50℃，第二段75℃，第三段100℃。熔体预浸装置I4型腔403呈波浪形，有助于展纱，进一步展开的纱线在不同的温控段逐步实现低黏度PVC糊对单丝浸透，且在第三段，逐步实现PVC糊凝胶化。
其中，低粘度PVC糊粘度<5000mPa·s，聚合度<1700，其主体配方如下：PVC糊树脂100份，增塑剂I 65份，降粘剂2份，热稳定剂I 4份，润滑剂I 0.5份。
本实施例中，所述增塑剂I为己二酸己二酯(DOA)等，所述热稳定剂I为铅类稳定剂等常用PVC糊热稳定剂，所述润滑剂I为饱和烃类润滑剂，所述降粘剂为中沸(沸程80-120℃)脱芳溶剂油
3、纱线穿过熔体预浸装置II 5：高黏度PVC树脂经双螺杆挤出机混合，依次通过高黏度PVC熔体流道B 502、扁平式口模B501，以熔体模的形式注入熔体预浸装置II 5，并包覆于纱线表面。熔体预浸装置II 5型腔呈波浪形，有助于保持纱线张力，提升高黏度PVC熔体浸透效果。其中，双螺杆挤出机口模的温度控制为155℃。熔体预浸装置II 5含二段温控区，温度需控制在以下范围：第一段150℃，第二段178℃。挤出机预混的PVC配方主体如下：PVC树脂100份，热稳定剂II 3份，增塑剂II 15份，抗氧剂3.5份、紫外线吸收剂0.8份、润滑剂II1.8份，其他加工助剂2份。
本实施例中，所述热稳定剂II为有机锡类稳定剂等常用PVC热稳定剂，所述增塑剂II为多元醇酯类等常用PVC增塑剂，所述抗氧剂为亚磷酸苯二异辛酯等常用PVC热抗氧剂，所述紫外吸收剂为BAD等常用PVC紫外吸收剂，所述润滑剂II为脂肪醇类等常用PVC润滑剂，所述其他加工助剂为磷酸烷基酯类阻燃剂。
预浸渍纱线出熔体预浸装置II后，进入两组高温加热辊6，辊间距根据预浸带厚度需求调整至1.1mm。同时，两组隔离膜经红外预加热后，分别覆盖于预浸渍上下表面，同步进入两组高温加热辊6。两组高温加热辊6温度依次控制为：195℃,175℃。经加热辊挤压浸渍，高黏度PVC熔体进一步浸透纱线，获取良好的浸透效果。随后，高温预浸渍带经过冷却辊7，实现降温。经导向辊8，隔离膜重新被撕离，由隔离膜收卷设备9收卷。其中，导向辊8可调整预浸带走向。最终，该连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带由收卷装置收卷。根据需求与浸透系统规格，其玻璃纤维含量50-70％，宽度100-250mm，厚度0.8-1.2mm。
最后说明的是，以上实施例仅用以说明本发明的技术方案而非限制，尽管参照较佳实施例对本发明进行了详细说明，本领域的普通技术人员应当理解，可以对本发明的技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本发明技术方案的宗旨和范围，其均应涵盖在本发明的权利要求范围当中。

Claims (10)

1.一种连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料，其特征在于：包括连续增强纤维束和组成连续增强纤维束的玻璃纤维单丝，所述连续增强纤维束的外周包覆有PVC热塑性树脂，连续增强纤维束内的玻璃纤维单丝之间具有PVC热塑性树脂。
2.根据权利要求1所述的连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料，其特征在于：将玻璃纤维单丝先浸透包覆低黏度PVC糊熔体，组成连续增强纤维束后再浸透包覆高黏度PVC树脂熔体。
3.根据权利要求2所述的连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料，其特征在于：所述低黏度PVC糊熔体原料按重量份包括以下组分：PVC糊树脂100份、增塑剂Ⅰ50-150份、降粘剂1-5份、1-7份热稳定剂Ⅰ、0-2份润滑剂Ⅰ；所述高黏度PVC树脂熔体原料按重量份包括以下组分：PVC树脂100份、2-9份热稳定剂II、5-50份增塑剂II、抗氧剂0.5-5份、紫外线吸收剂0.1-1份、0.5-2份润滑剂II、其他加工助剂0.5-9份。
4.根据权利要求3所述的连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料，其特征在于：所述增塑剂Ⅰ为领苯二甲酸二辛脂(DOP)、领苯二甲酸二丁脂(DBP)、领苯二甲酸二异癸脂(DIDP)、邻苯二甲酸丁苄酯(BBP)、己二酸己二酯(DOA)、磷酸三甲苯酯(TCP)、偏苯三酸三辛酯(TOTM)中的至少一种，所述降粘剂为脱芳溶剂油脱芳溶剂油，所述热稳定剂Ⅰ为硫醇二丁基锡、二月桂酸二丁基锡、Ba-Cd-Zn稳定剂、K/Ca-Zn类热稳定、铅类稳定剂中的至少一种，所述润滑剂Ⅰ为饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺类、脂肪酸类、脂肪酸酯中的至少一种。
5.根据权利要求3所述的连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料，其特征在于：所述热稳定剂II为铅盐类稳定剂、液体复合稳定剂、金属皂类、钡镉类稳定剂、钙锌复合稳定剂、钡锌复合稳定剂、钾锌复合稳定剂、有机锡类稳定剂、环氧化合物、亚磷酸酯、多元醇中的至少一种；所述增塑剂II为脂肪酸酯类、邻苯二甲酸酯类、磷酸酯类、环氧化合物类、烷基磺酸酯、多元醇酯类中的至少一种；所述抗氧剂可为双酚A类、亚磷酸三苯酯、亚磷酸苯二异辛酯中的至少一种；所述紫外吸收剂为三嗪-5、UV-9、UV-326、TBS、BAD、OBS中的至少一种；所述润滑剂II为饱和烃类、金属皂类、脂肪族酰胺类、脂肪酸类、脂肪酸酯类及脂肪醇类中的至少一种；所述其他加工助剂为着色剂、阻燃剂、填料中的至少一种。
6.利用权利要求1-5任一所述的连续玻璃纤维增强PVC热塑性复合材料制备高浸透性连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带的方法，其特征在于：包括以下步骤：
a.将纱线穿过熔体预浸装置I，利用低黏度PVC糊的高渗透性经熔体预浸装置Ⅰ实现玻璃纤维单丝浸透；
b.将纱线穿过熔体预浸装置II，利用高黏度PVC树脂实现在玻璃纤维束表面进一步包覆浸透，然后经高温加热辊压实现高黏度PVC树脂对玻纤两次浸渍，冷却固化后得到连续纤维增强PVC热塑性预浸带。
7.根据权利要求6所述的高浸透性连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带的方法，其特征在于：步骤a中，熔体预浸装置I包括上模和下模以及位于上模和下模之间的扁平式口模A和与扁平式口模A连通的波浪形浸渍形腔，所述上模和下模均设置有低黏度PVC糊流道A，低粘度PVC糊由注胶设备通过低黏度PVC糊流道A，经扁平式口模从上模和下模注入波浪形浸渍形腔。
8.根据权利要求7所述的高浸透性连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带的方法，其特征在于：熔体预浸装置I包含三段温控区，温度需控制在以下范围：第一段30-50℃，第二段40-80℃，第三段70-110℃；注胶设备温度控制为30-50℃；低黏度PVC糊粘度<5000mPa·s，聚合度<1700。
9.根据权利要求6所述的高浸透性连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带的方法，其特征在于：步骤b中，熔体预浸装置II包括上模和下模以及位于上模和下模之间的扁平式口模B和与扁平式口模B连通的波浪形浸渍形腔,所述上模和下模均设置有高黏度PVC熔体流道B，高黏度PVC树脂经双螺杆挤出机口模混合，依次通过高黏度PVC熔体流道B、扁平式口模B，以熔体模的形式注入熔体预浸装置II中的波浪形浸渍形腔，并包覆于纱线表面。
10.根据权利要求9所述的高浸透性连续玻璃纤维增强PVC热塑性预浸带的方法，其特征在于：熔体预浸装置II包含二段温控区，温度需控制在以下范围：第一段140-170℃，第二段170-200℃；双螺杆挤出机口模的温度控制为150-185℃；预浸渍纱线出熔体预浸装置II后进入两组高温加热辊，辊间距根据预浸带厚度需求调整至0.8-1.2mm，两组高温加热辊温度依次控制为：180-210℃,160-180℃；所述高黏度PVC树脂的粘度为4500-5500mPa*s，聚合度为1600-1700。
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