CN1010567B - 应用含金属添加剂的固体可流动聚合物介质的模塑方法 - Google Patents

Abstract

一种导热性可流动颗粒状聚合物-金属混合物，特别适用作为在一种高压、高温模塑方法中的压力介质。该材料包含20-90%固体可流动的颗粒状硅橡胶，它在室温施加10.34MPa压力作用下，通过一根直径1.1cm，长为7.6cm的管子时的标称流速至少为0.6g/s。该材料还包含10-80%导热金属颗粒，其熔点低于模塑温度，并与上述的硅橡胶基本上化学相容。通过把制品前体放在一个压力容器中，以压力介质充分充填该容器，该压力介质被用来模塑制品前体成为制品。混合物被加热至等于或高于金属熔点的温度，从而对制品前体的表面上产生了基本上均匀的预定介质压力，使之模塑成为制品。熔融的金属传热到制品前体，但由于金属是熔融的，聚合物-金属混合物因此是可流动的。

Description

本发明涉及应用模塑组合物，特别是应用一种能在加压条件下用于模塑制品的组合物的模塑方法。

复合材料目前受到极大关注，因为它们可提供高强度与低密度十分良好的结合。通常，复合材料是由碳纤维、硼纤维、玻璃纤维等嵌埋在环氧、酚醛或其它聚合物树脂基体中而组成。更高性能的复合材料有着特别高的比强度（强度与密度之比）性能，对航天应用特别有吸引力。但是其它典型的高性能航天材料都存在着一定的加工困难性;它们不能仅靠简单地把纤维和树脂铺叠起来，通过室温固化来制得制品。航天复合材料不仅包含有难以成型加工的树脂，而且经常要求必须制得基本上无缺陷的制品。因此，航天复合材料通常是在实际加压的条件下于高温下固化模塑而成的。

一种模塑方法（压力衬垫模塑法），采用高度热膨胀的硅橡胶作成型衬垫。将未固化的预浸料坯放进相邻连接的衬垫之间的空间里，整个组合件被放进一个紧密装填的密闭金属容器之中。然后，该容器和包含的组合件被加热升温，既固化制品又使橡胶膨胀，以便在制品固化期间对它施加压力。压力衬垫也被称为受限制的橡胶模具。

在受限制的橡胶模具中经常要求有高的导热性。提高导热性允许在加压期间更快加热制品。通常采用铝粉，因为它有良好的导热性，密度低，价格便宜。但是加进金属添加剂减小在混合料中的聚合物量，因而降低了热膨胀能力。金属添加剂也提高了模具用橡胶的硬度，降 低了在加压下它对不规则形状制品的可塑性。

虽然已经采用若干种模塑方法在高温和加压下模塑复合材料（例如，压缩模塑、利用柔性袋或压力容器的等压加压模塑、压力衬垫模塑），但这些方法都存在一些问题（例如气袋泄漏）。

因此，一直在寻找复合材料的新模塑方法，即使在加压物质和制品之间的隔离层存在少量的漏洞，也不致丧失压力。

本专利公开涉及一种可流动的颗粒状聚合物金属混合物，它能导热，特别适用于高压、高温的模塑过程作为压力介质。该材料包含一种基本上均匀的混合物，有20～90%固体可流动的颗粒状硅橡胶，这种硅橡胶室温时在10.34MPa压力作用下，通过一根直径为1.1cm，长为7.6cm的管子时的标称流动速度至少为0.6g/S。该材料还包含10～80%导热性金属颗粒，其熔点小于将采用的模塑温度，并且它基本上可与上述硅橡胶化学相容。

本发明的另一方面涉及一种模塑方法，即使用一种压力介质，借助于其中的金属颗粒传热给制品前体，在高温下把制品前体模塑成制品。该方法是把制品前体放进压力容器中，以基本上均匀的混合物充分地填充该容器。该混合物包含一种固体可流动的聚合物介质和导热性金属颗粒，金属颗粒的熔点比上述的高温要低，并且它基本上也可与上述聚合物介质化学相容。该混合物被处于等于或高于其金属熔点的温度下，因此对上述制品前体的表面上产生基本上均匀的预定介质压力。

本发明提供了一种导热而且可流动的压力介质，在模塑技术领域中取得了显著的进步。

上述目的和其它的发明目的、特征和优点，在说明书、权利要求 书以及描述本发明的一个实施例的附图中将可明显看清楚。

附图表示了完成本发明模塑方法的设备的局部剖视透视图，该方法采用加热装置控制聚合物介质金属混合物的温度，也可以采用机械装置（如柱塞）来控制加在待模塑制品上的压力。

在本发明中使用的特定的聚合物介质金属混合物是本发明的一个关键组成部分。它对温度和压力的响应性，结合了它在模塑温度时的流动性和固体的性质，使它能适用于本发明。这些性质使介质能对制品前体的表面上产生有利的、基本上均匀的、可控制的压力。本发明典型实施例中，聚合物是一种未填充的硅橡胶颗粒，颗粒大小在美国筛网尺寸-4+30目（4.7～0.42mm）的范围内，在69KPa（10psi）压力作用下它充分自可塑地聚集成基本上无空隙的介质。

通常，硅橡胶被用作聚合物压力介质。最好是对在美国专利3，843，601（属Bruner）中所描述的橡胶类型的一个改进型。还可参见美国专利4，011，929（属Jeram等人）。这两个专利公开的内容在此列入作为参考。通常较好的材料是带有乙烯基的二甲基硅氧烷聚合物。它们可由通常工业化生产方法进行生产，包括从聚硅氧烷出发利用不同的硫化技术来生产。至今一直应用的较好材料是一种牌号为X5-8017的实验型未充填型硅橡胶材料，其原来牌号6360    81（下文简称8017），是由道康宁公司（密执安州，密特兰特）生产的。

另一种道康宁硅橡胶牌号为93-104，不加有它原有的填料也是可用的（尽管如此以下也简称93-104）。Polygel    C-1200硅橡胶（斯托弗化学公司，康涅狄格州，韦斯特浦特）， 在美国专利3，843，601（属Bruner）中已描述是必需的材料，据信对本发明也是有用的。

其它较好的材料是乙烯基甲基硅氧烷-二甲基硅氧烷（VMS-DMS）聚合物，例如在共同转让共同未决专利申请907946号中所描述的道康宁公司的牌号为X5-8026的聚合物（该专利申请的题目为“高温固体可流动的聚合物介质和利用该介质的模塑方法”），因为它可在高温下使用（例如316℃（600°F），482℃（900°F）），所以该申请的公开内容在此列入本发明作为参考。

虽然较好的材料是硅橡胶，但其它具有要求的特性的聚合物材料也可被使用。大多数硅橡胶长期使用时有温度限制，例如通常可达232℃（450°F）。然而，乙烯基甲基硅氧烷型和硅亚苯基型硅氧烷树脂已经试验成功可达482℃（900°F）。填料和其它的掺加物（例如下文所述的金属颗粒）可与介质混合在一起或被包含在介质中，只要能使介质保持基本的行为特性。

导热性颗粒添加剂被用来增加聚合物本身内部的传热性以及向待模塑制品的传热性，但不会损伤下文将叙述的聚合物性质，它们是由金属颗粒组成的。所谓“导热性”是指具有金属和合金的典型导热性，其比有机材料大。所谓“颗粒”是指尺寸小于0.5mm的颗粒。这样的颗粒尺寸可使得金属能与聚合物混合得到均匀混合物。由于传热的金属分散在整个混合物中，这有利于提高其传热性。金属颗粒尺寸为0.005～0.5mm则最佳。如果颗粒尺寸小于为0.005mm，金属颗粒可能倾向于很快氧化。此外，金属颗粒小于或等于聚合物颗粒的平均尺寸则较好，为的是熔融金属可在聚合物 颗粒四周流动，并能与其它金属颗粒连结起来。较大尺寸的颗粒将保持分立颗粒的形式，这会降低导热性（与颗粒分散适当时相比较），因为颗粒间不能互相接触。

事实上任何熔点低于制品的模塑温度的金属或组合物（例如合金）都可使用。金属的熔点最好足够低从而可使模塑介质在模塑周期起始阶段以及在温度上升的阶段发生流动。这是至关紧要的，因为模塑期间金属颗粒不应该对聚合物-金属混合物介质产生结构状物，否则将会降低介质的可流动性，如下所述，可流动性对本发明是至关紧要的。事实上，在熔融状态时，金属倾向于作为润滑剂在各个聚合物颗粒之间起作用，至少不会阻滞介质流动。较好的合金包含有铅、锡、锌和铋，它实际上可增加介质的可流动性。因而聚合物的传热性得到了改善而又不损伤流动性。通常熔点要低于232℃（450°F），因为高于此温度，在起始成型阶段和固化阶段，金属将会产生太多的结构物。当然这也将随着模塑制品所要求的模塑温度不同而有所变化。例如，对环氧树脂模塑温度177℃（350°F），熔点最好低于121℃（250°F）。对聚酰亚胺树脂在316℃（600°F）或低于此温度固化，金属最好在171℃（340°F）熔融。

据信熔融金属与颗粒状聚合物介质的不规则表面是一致的，这就在每个聚合物颗粒四周形成一层连续的金属薄膜，由此就增加了导热性。据信该金属-介质混合物当受热时比只是介质本身在冷态时更容易流动。

选用的金属或合金基本上也是与选用的聚合物化学相容的。所谓“基本上化学相容”是指在采用的模塑温度下，金属不会加速聚合物介质还原（分解）或使聚合物介质分解不超过10%。还原是指介 质“解聚”成一种油状粘性液体介质或甚至气化。如果金属不是化学相容，则介质会遭到过分的破坏。

此外，选用的金属或合金以具有高导热性、低比热、低密度、低熔融粘度和低表面张力为最好，因为这些性质的结合提供了最符合要求的金属-介质模塑用混合物。

含有低共熔合金的颗粒金属是较好的。较好的材料包括那些在下表中所列的合金。但是，通常有许多铜、铅、锡和铋的合金相信也是适用的。许多纯金属可由大西洋设备工程公司（伯吉费尔德，新泽西州）供货。

表

金属基质

熔点    元素    比例

三元低共熔合金    95℃    Bi，Pb，Sn    52.5∶32∶15.5

洛兹合金（一种

低温可熔合金）    109℃    Bi，Pb，Sn    50∶28∶22

三元低共熔合金    130℃    Bi，Sn，Zn    56∶40∶4

二元低共熔合金    140℃    Bi，Sn    58∶42

低共熔焊锡    183℃    Sn，Pb    63∶37

二元低共熔合金    198℃    Sn，Zn    96.5∶3.5

聚合物和金属颗粒的混合物最好包含20～90%的聚合物和10～80%的金属颗粒。这是因为超过90%的过多金属将从聚合物中挤出来，而低于10%则金属量不足以形成改善传热必须的连续层。所用金属的密度也将影响金属“挤出”的程度。金属的百 分数取决于模塑压力，因为据信较高压力倾向把金属挤压成包在聚合物颗粒四周的薄金属层。还有，金属比重越高，金属越倾向分层，这是不希望发生的。如果金属是上表中Bi-Pb-Sn三元低共熔合金，聚合物金属颗粒混合物包含25～40%的聚合物和60～75%金属颗粒为最好。该三元低共熔合金适合于模塑低温复合材料（例如模塑温度可达232℃（450°F））。另一个较好的材料是上述的低共熔焊锡，因为它可用于较高温的模塑（例如316℃（600°F）至399℃（750°F））。虽然依据百分组成描述了该混合物，但组成有变化而又能提供上述有利之处的混合物也可以使用。

取决于混合物中使用的聚合物，使用后可将聚合物和金属分离开来有助于重新使用该聚合物，这在共同转让共同未决专利申请D-1362，题目为“回收固体可流动的聚合物介质的方法”中已有叙述，该专利公开内容在此作为参考文献。例如，一般的聚合物其比重小于1，而金属颗粒一般比重大于3。由于比重的差别，采用水洗（最好用洗涤剂以浮选和清洗聚合物）能有效把聚合物与金属分离开。大多数情况下，在经过适当干燥之后该混合物就可被立即重新使用。如果混合物遭污染，由此方法可促使重新使用该材料。

已经说明了金属颗粒和金属颗粒与聚合物颗粒之比，下面将进一步说明在本发明中使用的聚合物。

较好的8017硅橡胶是以低强度和高易碎性为特征的。所谓“高易碎性”是指其强度低至当橡胶颗粒受中等机械作用力时，甚至用手指捻一下，就可使中等尺寸的固体粉碎成较小的颗粒。8017材料的肖氏A硬度小于1（肖氏00硬度为50～55），以2.5 cm²面积1.27cm厚的试样测试时，其压缩强度为70KPa左右;当压缩变形达到40%时，橡胶碎裂成小颗粒。这种行为特性与普遍通用的橡胶性质不同，通用橡胶具有较高的强度、较好的抗变形能力和较大的断裂伸长。还可观察到本发明使用的较好的聚合物在强制通过一个小孔或如下所述通过一根直径为1.1cm的管子时，它倾向于粉碎成较小的颗粒。例如，发现标称30目的粉末，原来约有50%（重量）残留在40目筛上，将会变成仅只25%（重量）残留在40目筛上。

聚合物的上述行为使得复杂形状的聚合物复合材料制件能在有控制的、独立地施加基本上均匀的压力和温度的条件下被加工成型，并且制件具有均一的性质。所谓“基本上均匀”是指差别约在10%以内。本发明的一个实施例中，聚合物具有肖氏A硬度小于15，一般小于8，最好小于1;压缩强度小于1Mpa，最好小于0.2MPa。

本发明的介质在模塑压力下能够流动的特性相信是一种良好介质性能的反映。这个特性能使介质在容器内部或流出流进容器时进行重新分布;它使压力的绝对值及其压力的差别能够控制。试验表明正是这种特性使本发明的介质与那些至今已在压力衬垫模塑技术中使用的介质区别开来。流动性能可被推理看作类似于粘度。但是没有一种公知的明显的标准试验可用来测量这项对本发明至关重要的性能，因此如上所述创造了一种试验装置，它由一个带有可向下移动的活塞的圆筒所组成以测试介质中聚合物部分的性能。圆筒内填充待试验的橡胶或其它介质。一根可更换的管子从圆筒的一侧延伸出来，排放出的橡胶收集在秤盘上，其重量记录下来作为随时间和对橡胶施加压力变化的 函数，对橡胶施加的压力用压力传感器来测定。管子是一根平滑的不锈钢管，内径1.1cm，标称均方根（RMS）表面光洁度为32～64。管长视需要选定，以7.6和15.2cm为好。

因此，通常可以说聚合物介质将有流动性，亦即当施加模塑压力时会发生传质。当用10.3MPa（1500psi）压力和一根长15.2cm（6inch）的管子在上述设备进行测试时，较好的聚合物的流动速度至少为0.6g/s，一般为6g/s，最好大于25g/s。

对聚合物/金属混合物中的聚合物部分，下面将作进一步的描述。一种颗粒状弹性体被用作实施本发明的典型材料。当8017聚合物被用作固体颗粒时，施加压力之前先把该颗粒与制品前体表面留有间隔。但加压时这些颗粒自动聚集成连续无空隙的物体。添加一种低共熔合金（或金属），合金熔融并与聚合物颗粒的形状相吻合。由于这种特性和固有的回弹性，一种类似液压的均匀压力被加到制品前体表面上。试验表明，没有金属添加剂的8017材料当受到70KPa左右的中等压缩作用力时将倾向聚集起来;此时颗粒间的界面处是如此基本上一致，以至被压缩的橡胶由不透明转变为半透明。8017材料的真密度为0.97g/cc，表观堆积密度为0.5g/cc（-30目的粉末），施加70KPa的压力它可被压缩聚集成密度为0.94～0.97g/cc的半透明材料。（压力范围在70KPa至13.8MPa，进一步压缩该材料，显示每改变10MPa的压力，其体积变化为0.4%）。按上述的聚集状况，相信它是很少有空隙或者很少有含在颗粒之间的空隙中的气体（吸附的气体除外）。

因此，较好的聚合物材料在以颗粒形式使用时，将是自可塑性的， 并倾向于聚集成显然无空隙的实体，其所加压力低于350KPa，较好低于240KPa，最好低于69KPa。

基于各种模塑试验和材料性能测试结果，选用的介质应具有低强度，在模塑压力作用下有自可塑性和流动性，并展示出类似液压的特性。已经发现易碎性的倾向，并相信这是与流动性行为有关。6360以外的其它硅橡胶直至本专利申请日之前一直被使用着，还有其它的有机聚合物和其它材料也都在规划之中，它们有的是公知的，有的能被开发，它们都将实现本发明的基本特征。为了表征与获得良好模塑结果有关的必需的性能，用不同的橡胶在实际复合材料制品模塑试验中、在上述流动试验设备和标准设备上，进行了各种对比试验。

对颗粒状8017材料所作的对比试验表明，最大的压力差别在6.9MPa标称压力下低至2%;其它有用材料产生的压力差别在10%以内。添加熔融金属基质不会对上述性质起不利的影响。

材料的可用性也根据模塑最终产品的完整性来进行评价，在加热或冷却循环周期期间，在没有达到合适的压力和温度的区域，用已经很好建立起来的检验方法，一般将可指出这些区域有低密度或有裂缝。

本发明仅根据现有供应的一些材料的性质进行了聚合物（和金属的混合物）表征，但这些数据不足以说明所有测定的性能组合都是必须的。相反，据信在一定程度上是有重复多余的，它们可独立地表征本发明。

当基本上达到了等压加压条件时，在真空袋中要求的气密密封也就不再是必要的了。而小颗粒堵住了任何小的孔洞，并不渗入进复合材料中。通常颗粒状物的存在和加压将有助于密封气袋。当在包括高压在内的循环期间和循环之后，聚合物金属混合物回复到常压状态， 发现颗粒物相互之间不牢固地粘结一起，例如采用通常的真空手段，它们很容易从容器中移出。

虽然需要最佳聚合物以颗粒形式引入模塑设备或加以重复利用，但加进的材料也可能部分或全体是大块单个的固体。模塑期间，介质可以在容器和辅助设备（当使用时）中运动。这样的流动将倾向把介质粉碎成颗粒状，正如介质的任何反复显著变形将导致介质粉碎一样。因此，在最佳实施方式中与使用颗粒状物有关的现象，在使用整块单个固体物时也将能观察到。

使用的压力容器事实上可以是任何形式，只要它能对介质和/或制品提供支持和/或结构的支持就可以了。因此，它可以是金属容器（例如不锈钢、合金钢），或者甚至是一个与模具结合的真空袋。换言之，压力容器本身是一个包含有待模塑制品的制品。

虽然本发明用一个封闭容器来描述，显然本发明方法的原理将允许作其它的变化。例如，可以就地模塑一个制品，当在火箭发动机机罩内部要模压上一层衬里的时候，就可采用本方法。并且本发明据其性质还可用于其它没有封闭容器的场合，例如当介质在压缩模塑过程中被填入阴模或模具的空隙之中时。例如一个上阴模罩住一个下阳模，形成的空隙可以容纳制品前体并使其成型。硅橡胶金属介质填充入阴模内的制品前体上方的空间之中，当相对运动的活塞把两个模具合在一起时，介质的体积发生改变，因此而受压使制品模压成型。所以，一般来说，本发明将适用于各种不同的模塑加工场合。

在容器中希望主要含有所需的聚合物金属介质和被模塑的制品。然而，将意识到在介质中也允许包含其它的物品、颗粒和材料。尽管在模压期间材料被描述为基本上无空隙的材料，这种说法只是指各个 介质块和熔融金属之间没有间隙，而不是局限由于介质制造过程的本性，从而可能在聚合物浇注块或成型块中偶而存在的空隙。

上文已经用聚合物复合材料预浸料坯的模塑加工描述了本发明，（预浸料坯例如通用的聚酰胺、聚酰亚胺、聚苯并咪唑（PBL）、双马来酰亚胺（BMI）环氧树脂，以及聚醚醚酮和聚砜树脂等，充填以通常的玻璃纤维、碳纤维等），但是，显然本发明同样还将适用于其它聚合物材料、层压塑料的模塑加工，也适用于由其它材料组成的制品的成型加工，包括金属（例如通常的粉末金属预成型，如铝）和陶瓷材料制品的成型。本发明中所用的术语“模塑”试图把加工过程中对材料（制品前体）的表面施加压力和热从而制成制品的各种材料的加工过程都包罗在内。

附图说明了按照本发明的一种方法和设备，其中一个制品前体1（例如复合材料预浸料坯）被放进压力容器3（例如合金钢制）中，周围填充聚合物介质金属混合物（介质）6。按照需要介质可以或多或少地与制品前体接触。最好在介质和制品之间有一层隔离层25，以避免污染制品和介质，以及有一层脱模织物26，使得隔离层25不致贴合在制品上。与真空袋不一样，该层不一定非要气密性的。隔离层材料的一个例子是通常的铝箔。隔离层复盖住一层玻璃纤维织物呼吸层，该层通过排气口31与真空线40相连接。这可用来脱除制品中的挥发物。通常，制品前体1的表面区域不与介质接触的部分被置放靠近（例如与之接触）模具7，以使制品1达到（或保持）一个特定的形状。一个加压设备（例如机械活塞）9可以向制品前体施加需要的均匀分布的介质压力。但是这种压力最好是通过聚合物介质6热膨胀来达到。通常的压力传感器12可以安插在压力容器3中的不 同部位来探测是否达到需要的压力。虽然本发明可以使用任何的压力，但对于模塑复合材料来说通常所需压力高达20.67MPa（3000psi）。

加热装置15是用来定型待模塑制品1（例如固化、结晶、退火等）。也可以利用一个感应线圈这样的加热装置30来直接加热制品。通过提高金属化的介质的温度，将热量传给靠近该介质的制品。由于金属掺入进介质，十分有利地提高了传热。不需要所有金属全部熔融，但最好十分接近制品前体处的金属能熔融，这一方面促进传热，另一方面又不使介质增加刚性或结构性。所谓“十分接近”是指在2.5cm或5cm之内。当有一个加热元件15包含在十分接近制品之处，并设计用来向待模塑的制品提供热量，就可产生上述的情况。因此，在十分接近制品之处的介质（例如在2.5cm或5cm范围内）将被加热，而金属被熔化，但远离之处的金属也许就不被熔化。本发明特定的金属不会损伤聚合物可流动的特性，因为它们在选用的模塑温度时即被熔化了。最好第二个传热盘管18（例如蒸汽管线）被用来通过压力介质大量热膨胀从而改变压力。一般使压力介质膨胀的温度要比用来固化制品前体的温度低得多。所以，盘管18既可用来加热介质又可冷却介质，这取决于究竟是热流体还是冷流体流经此管道。调节这种压力变化，可以通过一个放空阀21，活塞9和/或流体加热/冷却装置18来实现。

实施例

一种含45%（重量）由阿科勒克斯公司（加利福尼亚州，芒廷维尤）生产的聚苯并咪唑树脂（PBI），和55%（重量）由联合碳化物公司（涅狄格州，丹伯里）生产的Thornel T-300^TM的碳纤维，所组成的预浸料坯被铺叠在一个合适的芯模（阴模）上，并充分 压实。用一层涂有特氟隆（Teflon^TM，杜邦公司生产，威尔明顿，特拉维尔州）的玻璃纤维织物Armalon^TM（由T.M.I.公司（犹他州，盐湖市）生产）和一层“通气”玻璃纤维织物Style＃1581（T.M.I.公司生产）与一个真空通气孔相连。一层0.0177mm（0.0007inch）厚的铝箔放在玻璃纤维织物之上，留出通气孔。然后第二层玻璃布放在铝箔和通气孔之上，形成一层“呼吸层”。最后再在组合件上包三层铝箔，用胶带系在芯模上。

准备好的模塑组合件被放进一个压力容器（模具）之中进行加工。封闭其容器，引入由75%金属合金（63%锡、37%铅），25%8017加工介质组成的混合物，然后开始固化周期。为了恰当固化其制品要向模具加热。在制件和模塑组合件装进压力容器中后，第二套加热热源被安装在十分接近制件之处。为保持需要的压力条件，也向控温盘管通入加热或冷却流体。

在固化期间，采用5段温度循环周期，使能适当预固化和固化PBI树脂，获得最佳的物理/机械性能。在固化的早期阶段不适当加热可能会导致树脂过分流失并产生树脂不足。外围的盘管保持在一定温度，该温度导致上述由于聚合物热膨胀而产生的压力。压力传感器给出所要求的压力信号。采用下列循环：

时间（分）    温度（℃）    压力

0～60    191    0.17MPa（25psi）

60～75    232    升压至9.65MPa

75～90    232    9.65MPa（1400psi）

90～120    288    9.65MPa（1400psi）

120～180    371    9.65MPa（1400psi）

180～300    468    9.65MPa（1400psi）

分阶段循环同样也用于真空和介质（等压）压力。在固化早期阶段，呼吸层中真空压力控制在125～380mm（5～15in）Hg。这种部分真空是用来帮助脱除缩聚时的挥发物，而又不把反应性的单体抽掉。当制件温度在149℃（300°F）以上时，然后把真空提高至660～760mm（26～30in）Hg，模塑压力也同时增加至9.65MPa（1400psi）。在树脂粘度达到足够高以防止过分流失之前，必须避免过高的压力。

在最后固化阶段完成后，真空度及模塑压力将继续保持。模塑压力要一直保持到制件温度低于121～149℃，此时金属将凝固起来，但又容易被粉碎成自由流动的团块。在这个时候真空和介质压力可以撤除。

打开压力容器（当充分冷却至可以操作时），粉末状的介质用工业用真空清洗机或其它气动传送系统来清除。把制品和模具取出，用真空清洗外表面。在把铝箔隔离层去除之后，制件被送到下一步操作（亦即机加工、去除毛边、清洗、粘接）。

本方法特别适用于几乎不能靠成型模具加热来模塑的模塑制品。通过熔融金属介质的高度传热能力，可允许采用局部安放的热源来达到整体加热的目的。

本发明能够对施加在制品上的压力和温度有特别好的控制。此外，由于介质中含有金属颗粒，传热性得到了改善而又不损伤其流动性。因为介质是一种固体，待模塑的制品就不需要以不透气或不透液体的方式密封，这大大减轻了例如气袋法这些现有技术中所存在的问题。例如，与采用现有技术的模塑方法制得的制品相比，制品的性能明显更为均匀一致，尤其是复杂形状的制品。

金属颗粒基质减少了热循环的时间，由此就减少了因暴露在热和压力之下而产生的损伤。它的高导热性改善了对复杂形状的加热，同时也减少了要用内部加热的模具来加热复合材料预浸料坯的需求。金属颗粒基质改善了干流态聚合物介质的流动性。最后，由于聚合物颗粒四周被连续的金属层包围，因此用较少的金属含量就可达到与没熔化的金属一样的导热性。所以，本发明提供了在加温、加压下的模塑方法，在航天工业中取得了很有意义的进步。

应该理解本发明并不局限于在此描述的具体的实施例，在不违背本发明的精神或不超出由权利要求书所限定的范围，可能作出各种不同的变化和改进。

Claims (4)

1、一种在模塑温度下将制品前体模塑成制品的方法，此法包括：

a)把制品前体放进一个压力容器；

b)用包含下列组分的实际上是均匀的混合物实际上填满该容器，

1)一种固体可流动的聚合物介质；

2)导热性金属颗粒，其熔点低于所述的模塑温度，并在化学性质上实际上与所述聚合物是相容的；

c)把置放在十分接近所述制品的所述混合物加热到等于或高于所述熔点的温度；

d)使该混合物在所述制品前体的表面上产生实际上是均匀的预定介质压力，

由此，导热性金属颗粒将热传给制品前体。

2、权利要求1所述的一种在模塑温度下将制品前体模塑成为制品的方法，其中该金属颗粒大小为0.005mm至0.5mm。

3、权利要求1所述的一种在模塑温度下将制品前体模塑成为制品的方法，其中该金属颗粒包含铅、锡、锌、铋或它们的混合物。

4、权利要求1所述的一种将制品前体模塑成为制品的方法，其中所述制品是复合材料制品。

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