CN103842158A - 聚合物复合材料制品 - Google Patents

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Abstract

本公开涉及通过树脂灌注法形成的树脂/填料/垫复合材料。某些实施方式涉及可用于制造模制复合材料制品的方法和系统。例如，一元聚合物复合材料制品包含：50wt%～90wt%的颗粒；10wt%～50wt%的树脂；和至少一层整体结合在该一元聚合物复合材料中的垫。

Description

聚合物复合材料制品
技术领域
本公开涉及一元(unitary)聚合物复合材料制品以及用垫和颗粒(例如，碳化硅颗粒和玻璃纤维垫)经由树脂灌注(resin infusion)生产聚合物/树脂复合材料的方法和/或系统。某些实施方式涉及用于泵、泵组件和其它机械部件的制品。某些实施方式涉及制造用于泵、泵组件和其它机械部件的复合材料的方法和/或系统。这些复合材料用于采矿工业、化学工业、烟道气脱硫(例如在发电厂中)、脱盐和/或其它应用领域。
相关申请的交叉引用
本申请要求Humphries等人于2012年1月26日提交的名为“Polymer Composites”的美国临时申请第61/591,126号以及Humphries等人于2012年5月4日提交的名为“Polymer Composites”的澳大利亚临时申请第2012901819号的优先权，这些申请的每个通过引用以其整体并入本文。本申请还与Humphries等人于2012年1月26日提交的名为“Polymer Composite”的国际PCT申请相关。该PCT申请也通过引用以其整体并入本文。
背景技术
从模铸矿物组合物制备用于耐腐蚀和/或耐磨损环境的机械部件的方法在本领域是已知的。诸如泵和泵组件的机械部件在若干工业领域有所应用。通常，制造此类模铸矿物部件的方法包括预混合树脂组合物与耐磨填料，然后将所得浆料添加至浇铸工具，随后用热使浆料固化，生成矿物模制部件。
一种已知的制造矿物模铸部件的方法包括在高于20℃的温度和80mbar的压力下在可加热式抽真空快速混合机中预混合树脂/填料体系的浆料。然后在预热的铸型中进行浇铸。在第一固化步骤中，将铸件在退火炉中在高于60℃的温度下轻微固化。在第一固化步骤之后，在去铸模操作台中将铸件从铸模中移出，并且可根据需要对铸件进行机械再加工和清洗。随后，将铸件转移回退火炉中并在高于120℃的温度完全固化。
另一制备工艺包括浇铸如下的矿物复合材料制品：其由多壳结构层组成，而且如果需要，其可以是预压制的增强件。然而，由于要连续浇铸各层壳，这些方法具有很高的生产成本。
然而，用于浇铸聚合物/树脂复合材料的现有方法存在若干缺点。例如，混合用于传统浆料浇铸的树脂/填料的量需要在批量工艺中混合过量的材料以确保模具被完全填充。这经常导致浪费并给制造商造成额外成本。现有体系需要处理可能有害的树脂和溶剂并将这些化学品暴露于大气。这对工作人员的安全和空气质量控制问题产生影响。混合和泵送树脂/填料浆料所需的设备随时间经历严重磨损。这又增加了制造商的成本。此外，由于浆料混合物的粘度较高，浆料浇铸(slurrycasting)对于用具有复杂形状、在铸模形状中具有锐角、转角和/或转弯的铸模制备复合材料而言用途较小。浆料浇铸还要求在混合与填充步骤中使用过量树脂，该过量树脂随后在固化后被去除，或者当固体填料沉降在工具中时以液体形式被撇去。在环境固化系统情况中，这种过量树脂不能被再循环。在热固化系统情况中，这种树脂可再使用，但这并非是理想的解决方案，原因在于浆料必须被连续混合，并且如果放置太久则可能会受到不利影响。浆料浇铸还往往将过量且不需要的气眼引入到固化成品中。使用浆料浇铸，在工业上不可能将浆料大量灌注到模制工艺中常用的玻璃纤维垫或碳纤维垫中。
本公开涉及克服和/或减轻现有技术中的至少一种或多种缺点，根据本文的描述这将是显而易见的。本公开还提供如本文所讨论的其它优势和/或改进。
发明内容
某些实施方式涉及可用于制造垫/聚合物/填料复合材料的方法和系统，所述方法和系统使用被灌注到颗粒基质和垫中随后固化的树脂来生产制品(elements)。这些一元聚合物复合材料制品可用于高耐腐蚀和/或耐磨损环境中。
某些实施方式涉及一种制造模制复合材料制品的方法，包括以下步骤：a)将至少一层垫提供给模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平；和c)将树脂组合物灌注到填充有颗粒和所述至少一层垫的模具中，以形成复合材料。
某些实施方式涉及一种制造模制复合材料的方法，包括以下步骤：a)将至少一层垫提供给模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平；c)将树脂组合物灌注到填充有颗粒和所述至少一层垫的模具中，以形成复合材料；其中所述复合材料包括20wt%～80wt%的树脂组合物和80wt%～20wt%的颗粒；d)将该复合材料固化以形成模制的复合材料制品，其中所述制品基本不含气眼。
某些实施方式涉及一元聚合物复合材料制品，其包括：50wt%～90wt%的颗粒；10wt%～50wt%的树脂；和至少一层整体结合在该一元聚合物复合材料中的垫。
某些实施方式涉及一元聚合物复合材料制品，其包括：20wt%～80wt%的颗粒；20wt%～80wt%的树脂；和至少一层整体结合在该一元聚合物复合材料中的垫。某些实施方式涉及一元聚合物复合材料制品，其包括：50wt%～90wt%的颗粒；10wt%～50wt%的树脂；和至少一层整体结合在该一元聚合物复合材料制品中的基本连续的垫。
某些实施方式涉及一元聚合物复合材料制品，其包括：20wt%～80wt%的颗粒，其中至少20wt%的颗粒具有大于6.5、6.8或7的莫氏硬度；20wt%～80wt%的树脂；和至少一层整体结合在该一元聚合物复合材料制品中的垫。
某些实施方式涉及一元聚合物复合材料制品，其包括：20wt%～80wt%的颗粒，其中至少20wt%的颗粒具有大于6.5、6.8或7的莫氏硬度；20wt%～80wt%的树脂；和至少一层整体结合在该一元聚合物复合材料制品中的基本连续的垫。
某些实施方式涉及可用于制造树脂/填料/垫复合材料的方法和/或系统。例如，某些方法和/或系统涉及将树脂组合物灌注到已被颗粒填充至预定水平且已经将垫置于其中的模具中，其中所述颗粒的大部分具有适宜的硬度。在灌注树脂组合物并确保所形成的复合材料已被充分混合并具有合适的树脂组合物和颗粒分布之后，则可将该复合材料固化以形成模制的复合材料制品。模具振动和/或其它合适技术可用于确保可接受的混合水平以及合适的树脂组合物和颗粒分布。期望树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均分布达到其能够实现的程度。本文所用的树脂可以是热固性树脂以及非热固性树脂。一种可使用的示例性颗粒类型是碳化硅。然而，还可使用其它类型的颗粒或颗粒组合。可对这些颗粒进行处理以提高其湿润和/或粘合特性。还可使用其它填料、垫料、衬料或其组合。除树脂灌注方法和/系统之外，本文还公开了其它方法和/系统。这些模制的复合材料制品可用在泵、泵组件和其它机械部件中并在采矿工业、化学工业、烟道气脱硫、脱盐和/或其它应用领域具有用途。
某些实施方式涉及一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫加至模具中；b)用颗粒将模具填充至预定的水平；c)将树脂组合物灌注到填充有颗粒和所述至少一层垫的模具中，以形成复合材料；d)在一个或多个以下阶段使模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
某些实施方式涉及一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供给模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平，其中大部分所述颗粒具有7或更大的莫氏硬度；c)将树脂组合物灌注到模具中的所述至少一层垫和颗粒中，以形成复合材料；d)在一个或多个以下阶段使模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒；和d)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
某些实施方式涉及一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供给模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平；c)将树脂组合物灌注到模具中的所述至少一层垫和颗粒中，以形成复合材料；d)在一个或多个以下阶段使模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～80wt%的树脂组合物和20wt%～90wt%的颗粒；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
某些实施方式涉及一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供给模具；b)用颗粒填充模具；c)将树脂组合物灌注到模具中的所述至少一层垫和颗粒中，以形成复合材料；d)在一个或多个以下阶段使模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
某些实施方式涉及一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供给模具；b)用颗粒填充模具；c)将树脂组合物灌注到模具中的所述至少一层垫和颗粒中，以形成复合材料；d)在一个或多个以下阶段使模具中的所述至少一层垫和颗粒振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
某些实施方式涉及一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供给模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平；c)将树脂组合物灌注到填充有颗粒和所述至少一层垫的模具中，以形成复合材料；d)在一个或多个以下阶段使模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
某些实施方式涉及一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供给模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的颗粒具有7或更大的莫氏硬度；c)将树脂组合物灌注到填充有颗粒和所述至少一层垫的模具中，以形成复合材料；d)在一个或多个以下阶段使模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
某些实施方式涉及一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供给模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的颗粒具有7或更大的莫氏硬度；c)将树脂组合物灌注到填充有颗粒和所述至少一层垫的模具中，以形成复合材料；d)在一个或多个以下阶段使模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～80wt%的树脂组合物和20wt%～90wt%的颗粒；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
某些实施方式涉及一种制造模制聚合物陶瓷复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供到模具内部；b)用经处理的碳化硅颗粒基本填充所述模具内部，其中在至少部分填充过程中使模具振动；c)将填充有所述经处理颗粒和所述至少一层垫的模具置于小于100mbar的真空下；d)在小于100mbar的真空下，将树脂组合物灌注到内部基本填充有所述经处理颗粒和所述至少一层垫的模具中，形成复合材料，其中所述组合物包括15wt%～30wt%树脂组合物和70wt%～85wt%的所述经处理颗粒；和e)通过加热来固化所述复合材料，直至被固化。
某些实施方式涉及一种制造模制聚合物陶瓷复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供到模具内部；b)用经硅烷处理的碳化硅颗粒的掺合物基本填充模具内部，其中大部分掺合颗粒的尺寸为50μm至1mm，并且在至少部分填充过程中振动模具；c)填充之后继续振动模具以促进掺合颗粒的填塞；d)将填充有掺合颗粒和所述至少一层垫的模具置于小于100mbar的真空下；e)在小于100mbar的真空下，将树脂组合物灌注到内部基本填充有掺合颗粒和所述至少一层垫的模具中，并形成复合材料；f)振动该基本填充有复合材料的模具以促进致密化；g)通过加热来固化基本填充有复合材料的模具，直至被固化，其中部分树脂组合物通过涂覆在大部分掺合颗粒上的硅烷偶联剂与大部分的掺合颗粒结合；和h)从模具移出已固化的模制聚合物陶瓷复合材料制品，其中所述制品包括15wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～85wt%的掺合颗粒。
某些实施方式涉及一种制造模制聚合物陶瓷复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供到模具内部；b)用包含两种或更多种等级的经硅烷处理的碳化硅颗粒的掺合物基本填充模具内部，其中大部分掺合颗粒的尺寸为50μm至1mm，并且在至少部分填充过程中在介于100Hz至10,000Hz之间的一个或多个振动速率下振动模具；c)填充之后在介于100Hz至10,000Hz之间的一个或多个振动速率下继续振动模具，以促进掺合颗粒的填塞以及促进掺合颗粒向模具内部几何形状中的基本均匀的流动；d)将填充有掺合颗粒和所述至少一层垫的模具置于小于100mbar的真空下；e)在小于100mbar的真空下，将树脂组合物灌注到内部基本填充有掺合颗粒和所述至少一层垫的模具中，形成复合材料；f)在介于100Hz至10,000Hz之间的一个或多个振动速率下，使模具振动1分钟～45分钟的时间，以促进致密化和防止树脂冲走；g)通过加热来固化基本填充有所述复合材料和所述至少一层垫的模具，直至被固化，其中部分所述树脂组合物经由涂覆在大部分所述掺合颗粒上的硅烷偶联剂与大部分所述掺合颗粒结合；和h)从模具移出已固化的模制聚合物陶瓷复合材料制品，其中所述制品包括15wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～85wt%的掺合颗粒。
某些实施方式涉及一种制造模制复合材料制品的方法，包括以下步骤：a)将至少一层垫提供到模具内部；b)用颗粒将模具填充至预定的水平，其中大部分所述颗粒具有大于7的莫氏硬度；c)将树脂组合物灌注到填充有颗粒和所述至少一层垫的模具中；d)在一个或多个以下阶段使模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒；和e)使复合材料固化，以形成模制复合材料制品。
本发明内容并非意图受限于本文所公开的实施方式和本说明书中公开的其它实施方式。另外，一种实施方式的限定可与其它实施方式的限定相结合而形成其它实施方式。
附图说明
为更好地理解本公开，以及更清楚显示其如何根据其一种或多种实施方式实现效果，现在将通过实施例对附图进行描述。
图1A～1I是根据某些实施方式的用于使用真空灌注制造模制复合材料制品的方法的示意图。
图2A～2I是根据某些实施方式的用于使用压力灌注制造模制复合材料制品的工艺的示意图。
图3A～3I是根据某些实施方式的用于在大气压下制造模制复合材料制品的工艺的示意图。
图4A～4E是根据某些实施方式的在不同位置处具有用于灌注的灌注口的铸模的示意图。
图5是根据某些实施方式的具有用于压力灌注的灌注口的铸模的示意图。
图6是根据某些实施方式的具有用于大气压灌注的灌注口的铸模的示意图。
图7是根据某些实施方式具有可用的双真空密封的铸模的示意图。
图8是根据某些实施方式的至少部分用垫纤维(mat fibre)衬里的铸模的示意图。
图9是根据某些实施方式的具有内部纤维的铸模的示意图。
图10A～10D是根据某些实施方式的可通过若干口进行灌注的铸模的示意图。
图11A～11F是根据某些实施方式的用树脂然后用填料填充铸模的过程的示意图。
图12A～12F是根据某些实施方式的用粉末树脂和固体填料填充铸模的过程的示意图。
图13A～13I是根据某些实施方式的用于使用压力灌注与真空灌注的组合制造模制复合材料制品的过程的示意图。
图14A～14I是根据某些实施方式的用于制造模制复合材料制品的过程的示意图，且示出利用纤维垫协助将树脂从灌注口分散至模具末端。
图15A～15I是根据某些实施方式的用于制造模制复合材料制品的过程的示意图，且示出在模具内部引入预成形品及所形成的复合材料。
图16A～16I是根据某些实施方式的用于制造模制复合材料制品的过程的示意图，且示出在模塑物的多个外表面采用垫。
图17A～17I是根据某些实施方式的用于制造模制复合材料制品的过程的示意图，且示出在模塑物外表面和内表面上的垫。
图18A～18K是根据某些实施方式的用于制造具有交替的纤维衬垫和颗粒填料的模制复合材料制品的过程的示意图。
图19A～19C图解了利用薄垫片(shim)使模具中的预成形品定位并使该预成形品保持在所需的方向和位置。
图20A和20B是根据某些实施方式的制品的示意图。
具体实施方式
针对若干实施方式提供以下描述，所述实施方式可共享相同的特性和特征。应理解，一个实施方式的一种或多种特征可与其它实施方式的一种或多种特征相结合。另外，某些实施方式中的单个特征或特征组合可构成另外的实施方式。本文公开的具体结构和功能细节不被解释为具有限定性，而仅仅是作为教导本领域技术人员不同地使用所公开的实施方式以及这些实施方式的变体的典型基础。
具体实施方式中所用的主要标题的引入仅仅是方便读者参考，其不应用于限定遍及本公开或权利要求所出现的主题。该主要标题不应用于解释权利要求或权利要求限定的范围。
本公开至少部分涉及使用树脂灌注和/或其它方法来制造可用于某些环境中的复合材料制品的方法和系统。示例性实施方式涉及如下方法：其中足够硬的颗粒被加至模具中，达到预定水平，然后通过真空灌注或压力灌注将树脂组合物灌注到模具中。通常，在颗粒添加期间使模具振动，以便确保模具被均匀填充。也可在该方法的其它阶段采用振动。一旦模具被颗粒和树脂组合物填充至预期的水平，则使所形成的复合材料在模具内固化，以生成复合材料制品。
在所公开的很多方法和/或系统和所制造的制品中发现了一种或多种的以下优势。
A.所混合的树脂组合物和所用颗粒的量可接近填充该铸模所需的准确量。比较而言，已知的浆料浇铸方法需要在批量过程中混合过量树脂/颗粒，以确保铸模被填充。已知的浆料浇铸方法因此导致浪费和额外的成本。
B.通过直接将树脂组合物灌注到密闭系统中的用垫/颗粒填充的模具中，降低了对处理苛刻树脂和/或溶剂的需求，而且此类树脂和/或溶剂对大气的暴露也降低。这种密闭系统有利于改善工作者安全性和/或空气质量控制。
C.当混合和倾倒磨蚀性浆料时，已知混合和泵送设备的磨损是一个难题。某些所公开的实施方式消除或充分减少了湿混合树脂/颗粒浆料的过程。这节省了对设备的磨损并降低了生产成本和/或替换设备的成本。
D.已知的浆料浇铸工艺需要在混合和填充步骤中使用过量树脂，该过量树脂然后在固化之后被去除，或者随着固体填料沉降于模具中而以液体形式撇去。在环境固化系统情况中，该过量树脂填充不能再循环。在热固化系统情况中，该树脂填充可再使用，但是这是本公开实施方式不需要的另一种干涉。
E.所公开的方法倾向于在成品固化制品中引入较少的气眼。
F.在浇铸时可使用具有更复杂形状、锐角转角、锐角或其组合的铸模。
G.在很多所公开的实施方式中，与工业上不可能和/或不可行的传统浆料浇铸方法相比，被设置到铸模中的玻璃纤维垫和/或碳垫可与树脂组合物一起灌注。
颗粒
所述颗粒可选择多种类型的材料。例如，可使用一种或多种以下类型的材料：碳化硅、碳化铝、碳化钨、碳化钛、金刚砂、石英、二氧化硅、硅石、硅砂、砂和其它合适的非吸收性颗粒。碳化硅颗粒用于某些实施方式中。不同尺寸等级的碳化硅颗粒的掺合物用于某些实施方式中。
大部分颗粒的纵横比(aspect ratio)可变。在某些应用中，大部分颗粒可具有0.7～1.3的纵横比。也可使用其它适合的纵横比范围，例如，介于0.5～2、0.7～2、0.5～1.8、0.8～1.2或0.5～1之间的纵横比。一定百分比的所用颗粒可落在这些纵横比之外。例如，在某些应用中，落在这些纵向比范围中一个或多个之外的颗粒的重量百分比可小于1%、3%、5%、7%或10%。
可使用不同尺寸范围的颗粒。在某些应用中，大部分颗粒的尺寸在50μm～1mm之间。也可使用其它合适的尺寸范围，例如，25μm～3mm、100μm～1.5mm、75μm～0.8mm、500μm～1.2mm、750μm～1.5mm、1mm～2mm或750μm～1.2mm。一定重量百分比的所用颗粒可落在这些尺寸范围之外。例如，在某些应用中，落在这些尺寸范围中一种或多种之外的颗粒的重量百分比可小于1%、3%、5%、7%或10%。
也可掺合不同尺寸等级的颗粒以形成所用的颗粒。在某些应用中，所述颗粒包括两种或更多种不同尺寸等级的颗粒的掺合物。在某些实施方式中，所述颗粒可包括至少1、2、3、4、5或6种不同尺寸等级的颗粒的掺合物。在某些实施方式中，可使用2～4、1～5、2～5或3～6种不同尺寸等级的颗粒。
还可使用不同比例的不同尺寸等级的颗粒。例如，所述颗粒可包括约750μm等级碳化硅颗粒与约200μm等级碳化硅颗粒的重量比为70:30的掺合物。另一例子是其中所述颗粒包括725～775μm等级碳化硅颗粒与175～225μm等级碳化硅颗粒的重量比为65～75:25～35的掺合物。另一例子是其中所述颗粒包括至少3种不同等级颗粒的掺合物，其包括约1份1mm颗粒、约1份750μm颗粒和约1份100μm颗粒。另一例子是其中所述颗粒包括至少5种不同等级颗粒的掺合物，其包括约1份1mm颗粒、约1份750μm颗粒、约1份500μm颗粒、约1份250μm颗粒和约1份100μm颗粒。另一例子是其中所述颗粒包括至少5种不同等级颗粒的掺合物，其包括约15～25重量份的0.9～1.1mm颗粒、15～25重量份的730～770μm颗粒、15～25重量份的480～520μm颗粒、15～25重量份的230～270μm颗粒和约15～25重量份的90～110μm颗粒。也可使用其它合适的重量比。例如，对于不同尺寸等级颗粒的二元掺合物(two-blend)而言，重量比可以是75:25、85：15；90：10；95：5、65：35、60：40、50：50、40：60、35：65、5：95、10：90、15：85、25：75或其它合适的重量比。类似范围的重量比可用于3、4、5或6种不同尺寸等级颗粒的掺合物。所用的一定比例的颗粒可落在这些不同尺寸等级之外。例如，在某些应用中，落在这些不同尺寸等级之外的颗粒的重量百分比可小于1%、3%、5%、7%、10%、15%或20%。
也可组合使用不同类型的颗粒，例如，其中所述颗粒包括至少两种不同类型的颗粒的掺合物。另一例子是其中所述颗粒包括至少两种至四种不同类型的颗粒的掺合物。所使用的不同类型的颗粒的数量可与具体应用相关。一种或多种尺寸的碳化硅颗粒例如可与一种或多种尺寸的碳化钨颗粒以本文公开的比例相结合。此外，可有利地添加中空微球，以产生轻质和/或耐磨组件。在某些实施方式中，按体积计多达50%的碳化硅可用密度为0.125、0.15、0.20、0.35或0.38g/cc的中空微球代替，以产生具有显著降低的重量和/或密度的成品部件。在某些实施方式中，按体积计多达50%的碳化硅可用密度范围为0.125～0.38g/cc、0.15～0.35g/cc、0.15～0.20g/cc、0.25～0.38g/cc或其它合适范围的中空微球代替，以产生具有显著降低的重量和/或密度的成品部件。在某些实施方式中，可添加微球来产生模制组件，其中按体积计多达60%、50%、40%、30%或20%的其它颗粒可被微球代替。在某些实施方式中，微球可由天然和/或合成材料制成，例如，玻璃微球、聚合物微球、陶瓷微球或其组合。在某些应用中可使用固体和/或中空微球。在某些方面，可使用中空微球来降低成品材料的密度。
还可使用不同水平的颗粒硬度。一种例子是大部分颗粒具有8.8至9.2的莫氏硬度。另一例子是其中大部分颗粒具有大于9的莫氏硬度而且是基本惰性的。也可使用其它合适的莫氏硬度范围，例如，8～9.5、7.5～9.5、8.5～9.5、6～7.5、7～8.5、6～8或9～9.5。在某些实施方式中，按重量计至少20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、98%、99%或99.5%的颗粒可具有6.8～7.5、7～8、8～9.5、7.5～9.5、8.5～9.5、6～7.5、7～8.5、6～8或9～9.5的莫氏硬度。在某些实施方式中，大部分颗粒将具有至少5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.2、8.5、8.8、9或9.5的莫氏硬度。在某些实施方式中，按重量计至少20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%、90%、95%、98%、99%或99.5%可具有至少5、5.5、6、6.5、7、7.5、8、8.2、8.5、8.8、9或9.5的莫氏硬度。所用的一定比例的颗粒可落在这些莫氏硬度值之外。例如，在某些应用中，落在这些莫氏硬度值之外的颗粒的重量百分比可小于1%、3%、5%、7%或10%。在某些实施方式中，所用的大部分颗粒可以是惰性的或基本惰性的。
可对所用颗粒进行处理，以增强其与所用树脂组合物混合和/或结合的能力，从而形成复合材料和/或固化制品。应用于所述颗粒的处理可与所用颗粒和/或所用树脂组合物的组成部分相关。还可使用各种湿润剂和/或偶联剂，以增强颗粒与树脂组合物的相互作用。偶联剂倾向于增强固体表面(例如颗粒)与可固化树脂组合物的粘合。合适的偶联剂的有用例子包括有机硅烷、铝锆酸盐和/或钛酸盐。关于有机硅烷，在某些实施方式中，发现在灌注树脂组合物之前用一种或多种烷基硅烷剂涂覆大部分碳化硅颗粒的部分表面，对增强颗粒与树脂的湿润和/或粘合非常有效。偶联剂可选自多种偶联剂。在某些实施方式中，偶联剂包括多个分子，各分子具有固化时适于与颗粒结合的第一末端和适于与树脂结合的第二末端。示例性偶联剂是南韩的Power ChemicalCorporation生产的α-硅烷。其它示例性硅烷是Dow Z-6032和Z-6075(乙烯基三乙酰氧基硅烷)以及得自DeGussa and Crompton的类似偶联剂，例如Dynasylan。其它示例性偶联剂是以下中一种或多种：OCTEO(辛基三乙氧基硅烷)、DOW Z6341(辛基三乙氧基硅烷)、DynasylanGLYMO(3-环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷)、DOW Z6040(环氧丙氧基丙基三甲氧基硅烷)、Dynasylan IBTEO(异丁基三乙氧基硅烷)、Dynasylan9116(十六烷基三甲氧基硅烷)、DOW Z2306(异丁基三甲氧基硅烷)、Dynasylan AMEO(3-氨基丙基三乙氧基硅烷)、DOW Z6020(氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷)、Dynasylan MEMO(3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷)、DOW Z6030、DOW Z6032(乙烯基苄氨基乙基氨基丙基三甲氧基硅烷)、DOW Z6172(乙烯基-三-(2-甲氧乙氧基)硅烷)、DOW Z6300(乙烯基三甲氧基硅烷)、DOW Z6011(氨基丙基三乙氧基硅烷)和DOW Z6075(乙烯基三乙酰氧基硅烷)。其它示例性偶联剂是钛酸盐和其它有机金属配体。其它偶联剂也考虑在内。通常，对偶联剂的选择至少部分基于与树脂活性基团和所提出的填料上的表面化学基团的相容性。所用的偶联剂的量可变。例如，在某些实施方式中，碳化硅颗粒用能够在复合材料的固化过程中与部分树脂组合物结合的有机硅烷偶联剂成分处理。在某些实施方式中，碳化硅颗粒用能够在复合材料的固化过程中与部分树脂组合物结合的烷基硅烷处理。在某些实施方式中，偶联剂成分以颗粒重量的0.5～5wt%存在。在其它实施方式中，偶联剂成分以所用颗粒重量的0.5～1.5wt%、1～3wt%和0.5～2wt%或其它合适的重量百分比存在。在某些应用中，也可使用各种偶联剂的组合。
也可使用湿润剂或表面活性剂，其倾向于在加工过程用影响组合物的流变学。通常，在本文公开的某些实施方式中，可使用各种类型的湿润剂，即，阴离子、阳离子、非离子、两性、两性离子的有机湿润剂等。有用的湿润剂的例子包括来自Chemie America InterstabChemicals,New Brunswick,N.J.的INTERWET33；来自3M Co.St.Paul,Minn.的FLUORAD；或来自Rohm Haas,Philadelphia,Pa的AEROSOLOT。其它合适的表面活性剂添加剂包括由ALTANA集团的BYK-Chemie生产的BYK系列添加剂，诸如BYK-500、BYK-501、BYK-515、BYK-550、BYK-506、BYK-535、BYK-555、BYK-560、BYK-920、BYK-966、BYK-980、BYK-909、BYK-969和BYK-985。这些制剂中的一些除了其湿润行为之外还可有助于预防真空条件下树脂灌注过程中的气眼。在某些实施方式中，湿润剂成分以颗粒重量的0.5～2.5wt%存在。在其它实施方式中，偶联剂成分以所用颗粒重量的0.5～1.5wt%、1～3wt%、0.5～2wt%、3～5wt%、1～5wt%或其它合适的重量百分比存在。在某些应用中，也可使用各种湿润剂的组合。
在制备本文所用的制品时，在某些应用中还可使用助流剂。助流剂倾向于防止或降低粉末在加工过程中“结块”。例如，在某些实施方式中助流剂可用于防止颗粒在掺合步骤过程中结块。可用的助流剂的例子包括环氧乙烷与不饱和脂肪酸的缩合物。在某些实施方式中，助流剂成分以颗粒重量的0.5～2.5wt%存在。在其它实施方式中，助流剂成分以所用颗粒重量的0.5～1.5wt%、1～3wt%和0.5～2wt%或其它合适的所用颗粒重量的重量百分比存在。
在某些应用中，可使用以下中的一种或多种：偶联剂、湿润剂、助流剂或其组合。
树脂组合物
各种灌注级树脂可用于本公开。一些例子是乙烯酯树脂、乙烯酯氨基甲酸乙酯混合类树脂、环氧类树脂、聚酯树脂或其组合。可用的树脂可包括非热固性树脂和热固性树脂，诸如热固性聚酯树脂和热固性乙烯酯树脂或其组合。一般而言，树脂可以是液体形式，且当其与催化剂混合和/或经历热时，会发生化学反应形成固体。然而，本公开还考虑使用液体、固体、半固体树脂组合物或其组合。
热固性分子在固化过程中将彼此交联。热固性树脂的有利特征包括：易于加工使用，压力对于其形成并非必需，一般较便宜，通常比热塑性塑料更坚固，且与热塑性塑料相比能更好地适合更高的温度。一些热固性树脂类型包括但不限于环氧热固性树脂、聚酯热固性树脂、乙烯酯热固性树脂、聚氨酯热固性树脂、酚醛热固性树脂或其组合。可用的树脂可包括聚酯树脂和乙烯酯树脂，其能够化学调节成更柔性或更坚硬，而且其被增强、着色和填充。这些树脂可于室温固化，或者可在高达400°F的炉中固化。一般而言，聚酯可通过使二元羧酸与多元醇(诸如二醇和甘油醇)结合形成，并且还可包括另外的单体/稀释剂。一般而言，乙烯酯可通过使双环氧化物与一元羧酸(诸如不饱和一元羧酸)相结合来形成，并且还可包括另外的单体/稀释剂。然后可将所制备的乙烯酯溶于反应溶剂中，诸如苯乙烯。一般地，乙烯酯树脂具有比聚酯树脂(约500cps)和环氧树脂(约900cps)更低的树脂粘度(约200cps)。为使聚合物分子交联，可添加引发剂，诸如过氧化物引发剂(催化剂)。具体类型的热固性树脂是所谓的turane树脂，其为热固性氨基甲酸乙酯或乙烯酯氨基甲酸乙酯混合树脂，诸如DAM供应的Daron45。在固化过程中，热固性氨基甲酸乙酯结合了自由基聚合的化学与聚氨酯。这种双组分树脂体系具有至少两种有用的性能：(1)可控制固化反应，即从非常快速的反应体系到缓慢的反应体系，和(2)经固化的turane产物具有所需的物理和化学性质以用于本文所公开的很多应用中。Daron45turane树脂体系由2种组分组成，即Daron45和LupranateM20R。Lupranate M20R是由Elastogran GmbH供应的聚二苯甲烷异氰酸酯，可使用其它聚二苯甲烷异氰酸酯，例如由Dow Chemical供应的PAPI-27。在催化剂和自由基引发剂存在下混合两组分，导致两种固化反应。基于Daron45的完全固化的turane树脂体系产生增强型复合材料，其具有合适的耐化学性和/或耐热性与合适的机械性能组合。使用基于Daron45turane的turane树脂体系生产的复合材料结构展示出合适的长期耐热性和合适的长期机械负荷耐性和/或耐磨性。基于Daron45的turane树脂体系适用于开放和密闭的铸模技术。浇铸的无填料(unfilled)树脂体系的性能可包括但不限于：密度为1,180kg/m3，23℃；体积收缩为6.0%；热挠曲温度(HDT)为210℃；玻璃化转变温度(Tg)为200℃；抗拉强度为70MPa；张紧时弹性模量(modulation of elasticity in tension)为3.2GPa；断裂伸长率为2.5%；抗挠强度为140MPa；弯曲时弹性模量(modulation of elasticity in bending)为3.4GPa；冲击抗力(无刻痕)为15kJ/m2；断裂韧性为0.5MPa；80℃时吸水率为1.2wt%。不饱和聚酯或乙烯酯树脂通常通过使用引发体系固化。例如，不饱和聚酯或乙烯酯树脂可在过氧化物的影响下固化，并且可通过金属化合物的存在被加速，诸如作为促进剂的钴盐，例如环烷酸钴和/或辛酸钴。除促进剂之外，聚酯树脂还可含有抑制剂和/或稳定剂，以使树脂体系不会过早胶凝。例如，可通过钴化合物与另一促进剂的组合促进或预促进通过涉及环氧化物的氧化还原反应进行的不饱和聚酯树脂的聚合引发。不饱和聚酯树脂或乙烯酯树脂可适当地选自以下：(1)基于邻苯二甲酸酐、马来酸酐或富马酸与如下二醇的原酯(ortho esters)：所述二醇诸如1,2-丙二醇、乙二醇、二乙二醇、三乙二醇、1,3-丙二醇、二丙二醇、三丙二醇、新戊二醇或氢化双酚-A。通常，衍生自1,2-丙二醇的物质与诸如苯乙烯的活性稀释剂结合使用。(2)异树脂(Iso-resins)：这些树脂由间苯二甲酸、马来酸酐或富马酸与二醇制备。这些树脂可含有与原酯相比更高比例的活性稀释剂。(3)双酚-A-富马酸酯：这些物质基于乙氧基化双酚-A与富马酸。(4)Chlorendics：其是在制备UP树脂时从含氯/溴的酸酐或酚类制备的树脂。(5)乙烯酯树脂：这些是常用的树脂，原因在于其抗水解性和合适的机械性能，以及其低苯乙烯释放；这些树脂在末端位置具有通过环氧树脂(例如，双酚-A的缩水甘油醚、线型酚醛树脂类型的环氧或基于四溴双酚-A的环氧树脂)与(甲基)丙烯酸的反应而引入的不饱和部位。也可使用(甲基)丙烯酰胺代替(甲基)丙烯酸。合适的乙烯基树脂的例子可包括由Ashland生产的Derakane470～300、Derakane Momentum470～300、Derakane411～350。通过与过氧化物反应可固化的活性基团可存在于树脂中，例如衍生自衣康酸、柠康酸和/或烯丙基的活性基团。不饱和聚酯树脂可含有溶剂，诸如非树脂体系惰性的溶剂，或者可在固化步骤中与其反应的溶剂。合适的反应溶剂的例子包括苯乙烯、α-甲基苯乙烯、(甲基)丙烯酸酯、N-乙烯基吡咯烷酮和N-乙烯基己内酰胺。不饱和聚酯树脂可含有约1wt%、3wt%、5wt%、7wt%或10wt%的反应溶剂。乙烯酯可通过一系列模制方法处理，包括灌注技术，诸如树脂传递模塑(RTM)、真空辅助的RTM和Seemann复合材料灌注模塑法(RTM，VARTM，SCRIMP)。增强型乙烯酯提供高强度、韧性、延伸率、耐热性、耐化学性、耐磨性或其组合。乙烯酯具有不饱和聚酯和环氧化学二者的优点。通过使不饱和一元羧酸(诸如甲基丙烯酸)与高分子量双酚A和酚醛清漆环氧化物反应来形成聚合物骨架。位于各乙烯酯线性分子链末端的不饱和酯官能团或键作为链增长和交联的部位。例如，苯乙烯作为乙烯酯固化中的稀释剂或冲淡剂和共反应物，并且在聚合过程中诱导疏水性或对吸水性的抵抗性。乙烯酯对环氧树脂还可具有合适的机械性能，同时还减少加工时间，诸如消除对后固化的需要。例如，氨基甲酸乙酯-改性的DION9800乙烯酯很像诸如环氧的高性能树脂，在通过灌注和其它方法处理的碳纤维复合材料中提供合适的韧性和湿润性能。另一例子包括Reichhold的DION9500橡胶-改性的乙烯酯，其在复合材料中促进表面粘合，并赋予合适的强度、韧性和伸长率，而且在固化循环结束时具有高粘度。EPOVIA乙烯酯，诸如异氰酸酯-改性的EPOVIA RF5000乙烯酯，可提供该耐热性；或者EPOVIA RF2000SEHA，其提供合适的机械性能。需要高水平韧性、伸长率和疲劳性能的应用可使用EPOVIA KRF-3200。另外，EPOVIA KAYAK KRF-1001乙烯酯可用于碳化硅填料，诸如碳化硅颗粒或氧化铝/碳化硅颗粒。
在某些实施方式中，于加工温度时树脂/填料组合物可具有小于1500cps、小于1000cps、小于500cps或小于300cps的粘度。在某些实施方式中，于加工温度时树脂/填料组合物可具有150cps～1500cps、150cps～300cps、200cps～1000cps或200cps～500cps的粘度。
在某些实施方式中，树脂混合物可被配制成在室温下保持至少30分钟而没有显著的粘度增加(由于反应)。在某些实施方式中，树脂混合物可被配制成在室温下保持至少20、40、60、90分钟而没有显著的粘度增加(由于反应)。
在某些实施方式中，所固化的复合材料制品可具有以下性能中的一种或更多种：断裂伸长率为0.5～8%、密度为1～1.3kg/m3、硬度为70～95肖氏硬度D、体积收缩率小于8%、抗挠强度超过120MPa且抗拉强度超过25MPa。在某些实施方式中，所固化的复合材料制品可具有小于0.5%、1%、2%、3%、4%、5%、6%、7%或8%的体积收缩。在某些实施方式中，所固化的复合材料制品可具有0.5%～2%、0.25%～1%、1%～4%或5%～9%的体积收缩。
在某些实施方式中，所述树脂组合物是热固性灌注级树脂。在某些应用中还可使用非热固性树脂。
在很多所公开的应用中，树脂和/或树脂组合物的粘度是选择适当树脂的一个因素。一般而言，灌注时较低的粘度有助于灌注过程所需。在某些应用中，树脂和/或树脂组合物的粘度在25℃时小于1500cPs、在25℃时小于1000cPs、在25℃时小于800cPs、在25℃时小于500cPs、在25℃时小于400cPs、在25℃时小于200cPs、在25℃时小于100cPs、在25℃时小于80cPs、在25℃时小于60cPs、在25℃时小于30cPs或在25℃时小于10cPs。在某些实施方式中，树脂和/或树脂组合物的粘度为以下范围：25℃时为10cps～500cPs、25℃时为10cps～250cPs、25℃时为20cps～600cPs、25℃时为30cps～400cPs、25℃时为100cps～800cPs或25℃时为50cps～500cPs。在某些实施方式中，树脂和/或树脂组合物的粘度在以下范围内：在45℃10cps～500cPs、45℃时为10cps～250cPs、45℃时为20cps～600cPs、45℃时为30cps～400cPs、45℃时为100cps～800cPs或45℃时为50cps～500cPs。其它合适的粘度也考虑在内。例如，在将树脂/颗粒组合物添加至模具之前，使部分树脂组合物与颗粒混合的情况。这里，粘度可高于本文所提供的那些粘度。另一例子是使用触变性的树脂和/或树脂组合物。
垫和其它组分
某些实施方式涉及模制制品，其中垫或其它衬里材料用作外衬和/或用于积累已固化制品。垫可由很多材料制成，例如，玻璃、玻璃纤维、碳、碳纤维、聚合物、聚合物纤维、矿物质(诸如钙硅石、粘土颗粒、云母)、矿物纤维(诸如钙硅石、粘土颗粒、云母)或其组合。另外，术语“纤维”(fibre，fibres)意图还分别包括薄片和多个薄片。纤维还应被解释为包含球形玻璃状组分，诸如空心微珠、zenospheres、plerospheres或其组合。其它球形添加剂是玻璃珠和/或微球(真空的微小玻璃珠)，其可源自工业制造商或者源自飞灰和/或还可使用底灰。还可用上浆剂或其它化学处理对纤维进行处理，以改进与树脂混合物的相容性、树脂的湿润或其它所需的性能。也可使用上述类型的纤维和/或材料的组合。在某些应用中，玻璃和/或碳纤维可以是特别合适的纤维。还可使用纤维素纤维，但是这些纤维是热不稳定的。在某些重量构成因素的应用中，则纤维素纤维可以是有用的。术语"纤维"和"细丝"在此可互换使用且包括纤维和独立长丝的切割束。在某些应用中，所选择的纤维类型或纤维组合可至少部分取决于其纺织成适宜的布类材料的能力。例如，可使用以下中一种或多种：陶瓷纤维、玻璃纤维、碳纤维、聚合物纤维(例如，芳族聚酰胺纤维)、毛纤维、棉纤维、尼龙纤维等。在某些应用中，可使用具有非常高的强度与重量比的纤维，诸如碳、玻璃、某些聚合物纤维或其组合物。例如，在某些应用中，碳纤维密度可为至少1.25g/cc、1.5g/cc、1.75g/cc、2g/cc、2.25g/cc、2.5g/cc或其它值。在某些应用中，碳纤维密度可为1.25g/cc～2.5g/cc、1.75g/cc～1.95g/cc、1.5g/cc～2.5g/cc、1.75g/cc～2.25g/cc或其它值。在某些应用中，碳纤维可具有至少0.2%、0.3%、0.5%、1%、2%、4%或其它值的断裂伸长率。在某些应用中，碳纤维可具有0.2%～4%、03%～2.5%、0.5%～2%之间或其它值的断裂伸长率。在某些应用中，碳纤维可具有至少1000MPa、2500MPa、4000MPa、5000MPa、6000MPa、7000MPa、8000MPa或其它值的抗拉强度。在某些应用中，碳纤维可具有1000MPa～8000MPa、2500MPa～6000MPa、3000MPa～7000MPa或其它值的抗拉强度。在某些应用中，玻璃纤维密度可以是至少1.25g/cc、1.5g/cc、1.75g/cc、2g/cc、2.5g/cc、3g/cc或其它值。在某些应用中，玻璃纤维密度可为2g/cc～3g/cc、1g/cc～4g/cc或其它值。在某些应用中，玻璃纤维可具有至少1000MPa、1500MPa、2000MPa、2500MPa、3000MPa、3500MPa、4000MPa或其它值的抗拉强度。在某些应用中，玻璃纤维可具有1000MPa～4000MPa、2000MPa～3500MPa、2000MPa～4000MPa或其它值的抗拉强度。在某些应用中，玻璃纤维可具有至少为3%、4%、5%、6%、7%或其它值的断裂伸长率。在某些应用中，玻璃纤维可具有4%～7%、4.53%～6%、5%～8%或其它值的断裂伸长率。
在某些应用中，垫可定义成机织、非机织或者机织与非机织组合的织物类型材料，其至少部分由单纤维组成以形成充分连续的、基本连续的或连续的布类材料。在某些应用中，垫可定义为机织类型材料、非机织类型材料或机织和非机织类型材料的组合，衬里，布，布类材料，垫类材料，至少1、2、3、4、5、6、7或8层布，至少1、2、3、4、5、6、7或8层布类材料，预成形品等。材料可被切割成所需的尺寸和形状，以便产生两维形状的预成形品。在某些应用中，多层材料可堆积或组合以产生多层垫片。在某些应用中，垫可含有其它添加剂。
如果垫材料是机织材料，则成品复合材料的性质可取决于所用的已使用的机织类型而变。例如，一些碳和/或玻璃纤维垫可以是双向编织，其中纤维彼此通常呈90°定向，或者可以是单向编织，其中单个纤维彼此基本平行定向。另一例子是一些碳和/或玻璃纤维垫可具有斜纹组织。在某些应用中，相比其它编织类型，斜纹组织可具有更好的“悬垂性(drape)”和顺应性。还有其它类型的双向编织。垫还可以以其它编织类型来制得，诸如渔网组织(fish weave)、缎纹组织、通丝组织(harnessweave)或其组合。可使用的编织类型或编织组合至少部分可取决于具体应用。
如果垫材料是非机织材料，则成品复合材料的性质可取决于非机织纤维的厚度和非机织纤维的性质而变。例如，较薄的飞机至材料在最终模塑物中可产生较少量的增强。非机织材料可产生相比适当选择的机织织物增强复合材料性能降低的复合材料，至少部分是由于非机织中的增强纤维具有较不规则的定向。这种降低可体现在降低的抗拉强度和/或抗挠强度方面，但是非机织垫相比机织垫的确具有通常可作为成本更有效的选择这样的优势。
颗粒和树脂组合物可按wt%定义，而垫可至少部分通过灌注之前和/或灌注之后所用的垫厚度来定义。在某些应用中，所述至少一个垫层可具有至少0.1mm、0.5mm、1mm、2mm、4mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm50mm、75mm或100mm的厚度。在某些应用中，所述至少一个垫层可具有0.1mm～50mm、0.1mm～2mm、0.5mm～10mm、2mm～10mm、5mm～30mm、20mm～50mm、1mm～75mm、20mm～100mm的厚度或其它范围。在某些应用中，所述至少一个预形成品可具有至少0.1mm、0.5mm、1mm、2mm、4mm、5mm、10mm、20mm、30mm、40mm50mm、75mm或100mm的厚度。在某些应用中，所述至少一个预形成品可具有0.1mm～50mm、0.1mm～2mm、0.5mm～10mm、2mm～10mm、5mm～30mm、20mm～50mm、1mm～75mm、20mm～100mm的厚度或其它范围。
用于将垫加至铸模中的方法/布置
在某些应用中，在将多层织物堆叠起来形成垫的情况中，可利用粘合剂层将单独的织物层保持在一起。多层织物可以各种方式充分保持在一起，例如，利用下述一种或多种：粘合喷剂；粘合涂料；缝合在一起；机械连接，例如利用钉；而且多层织物可以通过折叠大片单层布来制造。例如，可以薄层施加诸如3M Spray77的粘合剂，其目的是使布稍具粘性，以便可使下一层轻微粘着，而不会在处理或在铸模中搁置的过程中被移走。当使垫置于铸模外表面上时，可采用相同或类似的方法，在这种情况中，纤维垫具有少量被施加于意欲面向铸模的表面的粘合喷剂，然后被置于铸模表面上。在某些应用中，仅需粘合层重足以产生将垫保持在适当位置所需的轻微粘性，该量比真正的表面粘合所需而使用的量要小得多。
在某些应用中，例如，在需要复杂形状，和/或制造过程要求铸模制备速度的情况中，可利用预成形品来代替放置单层或多层垫。在其它情况中也可利用预成形品。这种预成形品可利用单独的铸模或坯体(blank)来制造并且通过将布置于铸模或坯体并在各布层之间应用稍微较厚重的粘合剂涂层来制备。在这种情况中，粘合剂提供层之间的粘合和硬度，以便在处理及安装于最终铸模过程中保持该预成形品的形状。在某些应用中，可能需要施加足够的粘合剂，以维持或基本维持预成形品的整体性，但同时避免使用太多粘合剂以致织物被粘合剂饱和，因为这可能在随后的灌注步骤过程中阻止树脂流动。同样。所选的粘合剂类型可能受到所用的树脂系统的影响。或者，可将织物浸泡于粘合剂和/或淀粉类物质的液体溶液中，然后施用于铸模或坯体，并使其干燥而形成硬化预成形品。在这种情况中，需要确保在使用预成形品之前水或溶剂充分或基本从该预成形品中去除。
在垫作为内部垫组件被引入的情况中，可利用不同的技术使垫保持在所选的位置。在某些应用中，在金属内部增强上引入连接点以将垫支撑于所需位置中是可能的。或者，可利用榫钉或薄垫片。在某些应用中，这些榫钉或薄垫片可利用用于灌注的树脂和/或类似树脂类型来形成。然后可将薄垫片连接至预成形品。薄垫片或榫钉允许预成形品位于离开模塑物表面的一定距离处。该聚了可通过薄垫片或榫钉的长度和布置来控制。通常，薄垫片和/或榫钉的长度足以从预成形品延伸至下述之一或多种：铸模的内表面、支撑性增强和其它铸模插入物。作为与下述之一或多种接触的结果，薄垫片和/或榫钉还将预成形品保持在适当位置：铸模、支撑性增强和其它铸模插入物。本文讨论的图19图解了示例性实施方式，然而，薄垫片和/或榫钉的布置和定位取决于铸模的设计、垫和/或预成形品的设计、支撑性增强的设计、其它铸模插入物的设计或其组合是可变的。还涉及垫和/或预成形品的定位。当利用本文所公开的上述方法选择和/或制造纤维垫时，通过改变随后的布层的编织方向可获得不同的性能，例如，通过使随后的标准双向编织层彼此呈约30°角度相对于编织方向定向，可制得6层预成形品。这可具有提供在各方向具有相对均匀强度和性质的纤维的作用。或者，可利用6层单向编织布料，其中6层中的一层或更多层基本平行地排列。这可具有在编织方向提供性质增强和改进的作用，但是在垂直方向的性质改进基本较少。纤维垫布置的改变是复合材料行业已知的，通过此类改变人们能够实现性质的改变。
在某些应用中，纤维垫还可有利地用于分配来自灌注口的树脂。例如，将垫放置为覆盖灌注口和模具的连续区域(在该区域需要迅速的树脂分配)。当树脂进入灌注口时，其将迅速灌注到垫中，之后继续填充邻近的颗粒填料。其发生的原因在于织物的组织相比密集填塞的填料对树脂流体提供了较低阻力的路径。图14图解了这样的过程。在某些实施方式中，可将至少一个垫置于灌注口之上、灌注口开口上、灌注开口附近、至少部分在灌注口开口中、在灌注口开口中、紧邻灌注口开口或其组合，并且该至少一个垫的这种布置可允许树脂更快地灌注到垫中。如果与铸模相邻壁上的或铸模中内部支撑的垫结合使用，通过确保灌注口处的垫覆盖或至少部分覆盖铸模中的相邻垫，则可进一步促进树脂的迅速移动。这可具有降低树脂前行而灌注经过颗粒的有效距离的作用。
在某些实施方式中，可能需要可选地用实心填料和纤维垫来填充铸模以制造多层复合材料，其中耐磨介质层散布于增强纤维垫区域。在某些实施方式中，可采用至少2、3、4、5、6、7、8或9个层。这种类型的复合材料可通过下述来制造：将垫用于至少部分的铸模表面(如果需要)、装配铸模并将颗粒添加至预定水平、振动以压实颗粒、将硬化的纤维预成形品置于颗粒顶部之后用更多颗粒填充并振动压实。可将这些步骤重复所需的许多次，直至铸模被填充至所需水平，此刻其将经历本文公开的一种或多种灌注过程，例如，真空灌注、真空/正压力灌注、正压力灌注、重力辅助的灌注等。图18图解了根据某些实施方式的这类过程。
利用本文公开的实施方式可制造各种类型的制品。例如，能够利用本文公开的一种或多种方法有益制造的制品是水力旋流器(见图20A和20B)。在传统水力旋流器中，将制造压缩模制纤维玻璃的外壳，并且将橡胶、陶瓷或其它材料附着至该外壳的内部。利用本文公开的实施方式，整个旋流器或大部分旋流器可以垫、颗粒和树脂的一元复合材料来制造。在该实例中，灌注纤维外层至少部分赋予组件满足服务职能所需的机械强度，而颗粒陶瓷复合材料至少部分赋予旋流器耐磨性能所需的耐磨内表面。利用本文公开的一种或多种实施方式方法，可消除对制造单独外壳的需求，从而使制造过程实现显著流线型。
向本文公开的制品中添加碘可为模塑物的最终性能提供益处。取决于组件几何形状和组件内的垫的排列，这可包括抗张强度和/或挠曲强度充分增加以及材料模量的显著变化。在诸如上述水力旋流器或泵的某些应用中，通过明智地选择及放置垫，可利用这种复合材料布置来替代现有的金属外壳，而不会损害成品制品的强度。这将制造出坚固且轻质的成品制品，其具有在单一制造步骤或减少的制造步骤中制造的额外优势。
图8进一步图解了用垫衬里的示例性铸模。在使用垫或其它衬里材料时，这些材料通常需要与树脂组合物一起灌注。本文公开的某些实施方式使得可在浇铸过程中用树脂组合物灌注或基本灌注已被插入到模具中的垫或其它衬里材料。本公开的技术使得这与浆料浇铸法相比更容易。其原因之一在于树脂不与颗粒预混合，因此能够有效地渗入到已被置于铸模中的衬里材料。实际上，使用已知的浆料浇铸法灌注垫和/或其它衬里材料在工业上是不可能的。本文公开的某些浇铸技术使得灌注并浇铸此类复合材料制品在工业上是可能的。关于本文公开的复合材料类型的浇铸，其代表了显著的进步。
某些实施方式涉及模制制品以及制备此类模制制品的方法，其中模制制品的第一部分使用本文公开的实施方式或其中浇铸方法例如浆料浇铸来制备。该第一部分模制制品至少部分固化或已固化。所述模制制品的第二部分由本文公开的实施方式制备，且第二部分至少部分固化或已固化。然后将第一部分和第二部分组合并以合适的方式粘合或结合在一起。例如，第一部分使用浆料浇铸制备。第二部如下生产：其中垫或其它衬里材料用作外衬和/或用于构建第二部分。垫可从多种不同材料制得，例如，玻璃纤维、碳纤维或其组合，包括所有之前讨论的纤维类型。在使用垫或其它衬里材料时，这些材料通常需要用树脂组合物灌注。本文公开的某些实施方式使得可以在浇铸过程中用树脂组合物灌注或基本灌注与第二部分一起使用的垫或其它衬里材料。本文公开的某些浇铸技术使得在商业上可以灌注并浇铸第二部分并随后将第一部分与第二部分组合产生复合材料制品。
还可在某些实施方式中使用各种填料。填料往往会影响所制得的复合材料和/或制品的性质。例如，填料可影响硬度、孔隙度水平、磨损行为、加工轻松度、密度等。填料材料的例子包括金属碳酸盐(诸如，碳酸钙、白垩、方解石、泥灰、石灰华、大理石、石灰岩、碳酸钙镁、碳酸钠、碳酸镁)、硅石(诸如，无定性硅石、石英、玻璃珠、玻璃粉、玻璃泡和玻璃纤维)、硅酸盐(诸如，滑石、粘土(蒙脱石)、长石、云母、硅酸钙、偏硅酸钙、铝硅酸钠、硅酸钠)、金属硫酸盐(诸如，硫酸钙、硫酸钡、硫酸钠、硫酸铝钠、硫酸铝)、氢氧化铝、金属氧化物(诸如，氧化钙(石灰)、氧化铝、二氧化钛)、金属亚硫酸盐(诸如亚硫酸钙)、玄武石、大理石、石膏、Na2SiF6、冰晶石、蛭石、碳化物陶瓷(诸如，碳化钨、碳化硅、碳化锆、碳化铬和其它金属碳化物)或其组合。
树脂灌注和其它方法
设想了在已将颗粒添加至模具中之后用于将树脂灌注到模具中的各种方法和/或系统。一些示例性设置示意性地示于图1～3及本文公开的其它附图中。
图1A～1I图解了根据某些实施方式使用真空灌注并且可用于制造一元聚合物复合材料制品或整体浇铸聚合物复合材料制品的示例性方法和/或系统。图1A显示了适合真空树脂灌注处理的模具(1)。在图1A中还显示了沿着模具内壁的至少一部分被置于模具中的至少一个垫(110)。在该示例性实施方式中，可以使用的示例性垫是单向机织碳纤维垫，该垫由利用喷涂粘合剂轻轻粘合在一起的三个单独的0.25mm厚的碳纤维织物层组成。然而，应理解可以使用其它类型的垫，而且该至少一个垫在模具中的布置可以变化。该模具具有至少一个树脂灌注口(2)。该模具以及组件的其它部分可任选用合适的模具脱模剂涂覆。取决于所用垫的类型以及模具脱模剂可能具有的对垫的影响，这可在垫(110)加入之前或之后进行。在某些应用中，使未固化的脱模剂与垫相接触可能是不期望的。另外，如果需要，所述组件可根据组件设计参数而包括所需的成形元件(3)、插件和/或增强元件等以形成成品铸件。此处虽未显示但是期望的成形元件可由垫材料制成，或者至少一部分期望的成形元件可由垫材料制成。图1A仅显示一个元件(3)，但是模具可包括多个成形元件、插件和/或增强元件等或其组合。成形元件、插件和/或增强元件等可由金属、硅高弹体、聚氨酯高弹体、热固性塑料、蜡、木材、垫或其组合形成。还可使用其它合适的材料。成形元件和/或插件可以是多次用物品或是单次用耗材，这与所制造的组件相称。在单次用物品的情况中，这些在脱模过程中将被破坏。成形元件和插件类似地可用脱模剂涂覆，以有利于从已固化组件中轻松移出。增强元件可选自多种合适的材料，例如，浇铸或装配的金属元件。增强元件可用要被模制的树脂材料制成和/或用与要被模制的树脂材料相容的粘合剂涂布，以有利于在成品模制组件内部构件内的至少部分粘合。此时，可理想地增加密封帽(未示出)并将模具连接至真空，以确保添加模制材料之前在密封元件周围没有真空泄露。
在装配模具之后，可将一些干微粒填料(4)加至模具中。这图解在图1B中。填料(4)可以用或可以不用偶联剂和/或表面活性剂预处理，但在任一情况中，期望填料足够干和/或充分不含溶剂、水或其它可阻止固体自由流动的液态物质。在填充步骤过程中和/或之后可使用振动以确保干填料已经充分渗透模具的腔和/或区域。振动还可用于使填料进一步致密和/或减少所夹带空气的体积。通常将振动保持足以使填料致密和/或使其输送的时间。过量的振动可引发填料成层。图1C图解了振动停止之后已致密的填料(4)和垫(110)。
图1D图解了含有致密化填料(4)和垫(110)的模具(1)，在该模具上已增加了模具密封帽(5)。真空管线(6)连接至该模具，并将空气从模具中去除。在这种情况中，灌注口(2)被密封，但是可通过可密封龙头配件(tap fitting)或其它合适的机制来连接树脂灌注管线。例如，灌注管线可被直接夹紧，以促进真空形成。所引出的真空在过程中可变和/或可调节至不同水平。在某些应用中，可应用约小于100mbar的真空。在某些应用中，可应用约小于15mbar、20mbar、30mbar、40mbar、50mbar、150mbar、200mbar、300mbar或者甚至小于500mbar的真空。可使用可排气的真空泵，以便在过程中促进真空的变动。当通过例如安装至真空泵的真空计测定真空足够稳定时，该阶段完成。
接下来，将树脂罐(7)通过树脂灌注管线连接至模具(1)，并向该罐中添加预混合的树脂(8)。这图解于图1E中。可通过手、通过静态混合器或通过连续的罐混合将树脂预混合。还可使用其它合适的混合方法。在某些应用中，理想的是树脂组合物在被添加到树脂罐时是均匀或基本均匀的。在该实施例中，树脂罐(7)对大气开放，但在空气敏感性树脂的情况中，可使用可密封的真空罐。另外，还可添加轻微正压力下的诸如氮气和/或氩气的惰性气氛。如果需要，可将树脂罐悬浮在高于模具的高度，以便在树脂灌注过程中允许重力的协助，但这可能不需要，因为真空力能够克服重力效应。然后打开树脂灌注管线(9)，并通过真空和/或重力将树脂引至模具中。还可使用其它适宜的机制或机制组合来灌注树脂。
如图1F中所图解的，当添加适当体积的树脂时，终止灌注步骤。根据具体应用，所述适当体积可变。适当体积可通过计算填充了干填料和垫的模具中的孔隙空间的体积来体积测定，或者通过比较干填料和垫的质量与最终组件的预期质量来重量分析测定，或者通过继续填充步骤直至干填料的上表面已经被树脂湿润且富树脂薄层区域(10)已形成来视觉测定，或其组合。在视觉测定的情况中，对于模具密封帽(5)而言，如果其是由透明材料构建而成和/或特征在于视窗以使得干填料和最后的富树脂区域可视的话，则其是有用的。当认为填充步骤完成之后，通过闭合灌注管线龙头(tap)(如果其在使用中)，或者通过夹紧灌注管线(9)，可终止树脂灌注。如图1G中所图解的，在树脂灌注完成且灌注管线被夹紧之后，可任选再次使模具振动，以使树脂、垫和填料复合材料(11)进一步致密化。这种致密化可用于去除或最小化树脂冲走效果(resin wash effects)，其中灌注树脂的速度使填料移动，远离灌注口，这在灌注点产生了不需要的富树脂区。在这种致密化步骤过程中，由于填料的进一步沉降，模制制品顶部表面处的富树脂区(10)的厚度可增加。另一种选择是将使模具进行至少一次的至少20%旋转并再次振动模具，以进一步使树脂、垫和填料复合材料致密化。在移去振动之后，释放模具上的真空并使树脂组合物在模具中固化。这种固化步骤可在室温和/或一个或多个升高温度下发生。
如图1H中所图解的，将已固化的复合材料(11)从模具中移出，而且，如果需要，将成形元件或插件(3)从模塑物中移出。在具有增强元件的组件的情况中，这些元件在组件内和/或组件上保持结合。在该步骤或在另一阶段(例如，后固化之前、后固化过程中、后固化之后、最终机械加工过程中或其组合)，还可将垫的一部分移除、修整或进一步成形(未显示)。
如图1I中所图解的，脱模之后，如果必要可使组件后固化。后固化的一个优势在于使树脂组合物获得最佳性能。另外，可将富树脂区和任何过量的填料机械加工成成品组件(12)。最后的机械加工可包括例如使密封面平衡和/或光滑(如果该组件的最终用户需要的话)，但是除任何顶面富树脂区之外，通常会将组件制造成净形状。图1I还显示了在一部分垫已经被移除之后的垫(111)。所制造的制品是一元聚合物复合材料制品，其包括：一定重量百分比的颗粒；一定重量百分比的树脂；至少一层整体结合在制品中的垫；且所述制品充分不含气孔、基本不含气孔或不含气孔。在此类设置中，当垫或一部分垫已经被置于一元聚合物复合材料制品的一个或多个外表面处或者其附近时，当将载荷以使制品的纤维垫部分处于与该施加载荷相对的制品表面或其附近的方式施加时，挠曲性能可显著增加。在该实施例中，与无纤维增强的类似部件的约50MPa的挠曲强度相比，发现该复合材料制品具有约120MPa的挠曲强度。如本文公开的制备一元聚合物复合材料制品的能力代表了优于现有技术的显著优势。
图2图解了使用压力灌注并且可用于制造一元聚合物复合材料制品或整体浇铸聚合物复合材料制品的示例性方法和/或系统。图2A图解了适合树脂灌注加工的模具(1)，其特征在于树脂灌注口(2)，其可用合适的脱模剂涂覆，并被装配成包括所需的成形元件、插件和/或增强元件(3)，以形成根据组件设计的组件。在图2A中还显示了沿着模具内壁的至少一部分被置于模具中的至少一个垫(110)。在该示例性实施方式中，所用的垫是以单层使用的利用E型玻璃纤维的非机织玻璃纤维垫。然而，应理解，可以使用其它类型的垫，而且该至少一个垫在模具中的布置可以变化。取决于所用垫的类型以及模具脱模剂可能具有的对垫的影响，利用合适的模具脱模剂进行的涂覆可在垫(110)加入之前或之后进行。在某些应用中，使未固化的脱模剂与垫相接触可能是不期望的。此处虽未显示但是期望的成形元件可由垫材料制成，或者至少一部分期望的成形元件可由垫材料制成。这些成形元件可由金属、硅高弹体、聚氨酯高弹体、热固性塑料、蜡、木材、垫或这些材料的组合形成。成形元件和/或插件可以是多次用物品或是单次用耗材，这与被制造的组件相称。在单次用物品的情况中，这些在脱模过程中将被破坏。成形元件和插件类似地可用脱模剂涂覆，以促进从已固化组件的轻松移出。增强元件通常但并非专有地是用待模制的树脂制备和/或用与该待模制的树脂相容的粘合剂涂覆的浇铸或焊接金属元件，以促进成品模塑物内的良好粘合。此时，可能期望增加密封帽并将模具连接至压力，以确保添加模制材料之前在密封元件周围没有空气泄露。在某些应用中，在系统中具有最小的空气泄露可能是足够的。
如图2B中所图解的，向已装配模具(1)添加干微粒填料(4)。填料(4)可以用或可以不用偶联剂和/或表面活性剂预处理，但在任一情况中，期望填料足够干且不含溶剂、水或其它可阻止固体自由流动的液态物质。在填充步骤过程中和/或之后即刻可有利地使用振动，以确保干填料已经充分渗透模具的腔和/或区域。振动还可用于使填料进一步致密化和/或减少所夹带空气的体积。通常仅使振动保持足以使填料致密化和/或使其输送的时间，因为过量的振动可引发干填料成层。图2C图解了振动停止之后已致密的填料(4)和垫(110)。
如图2D中所图解的，向含致密化填料和垫(110)的模具(1)添加模具的密封帽(5)，并将压力输入管线(26)连接至模具并使模具增压。所施加的压力的量取决于具体应用可变。另外，施加的压力在过程中可变和/或可调节至不同水平。在该图解中，灌注口(2)被密封，但是还可通过可密封龙头配件来连接树脂灌注管线，或者灌注管线可被直接夹紧，以促进正压力形成。可使用可排气的压力输入管线，以便在过程中促进压力的变动。
如图2E中所图解的，将树脂罐(7)通过树脂灌注管线(9)连接至模具，并向该罐中添加预混合的树脂(8)。树脂罐(7)与大气密封，并且通过压力输送管线(20)将正压力施加于该树脂罐。可使模具和树脂罐中的压力平衡，产生压差，该压差将促进树脂从高压树脂罐(7)向低压模具(1)的输送。如果需要，可有利地将树脂罐(7)悬浮在高于模具的高度，以便在树脂灌注过程中允许重力的协助。但是，这可能不需要，因为所引发的压差能够克服重力效应。然后打开树脂灌注管线(9)，并通过正压力将树脂推入模具中。
如图2F所示，当添加适当体积的树脂时，终止灌注步骤。这可通过计算填充了干填料和垫的模具中的孔隙空间的体积来体积测定，或者通过比较干填料和垫的质量与最终组件的预期质量来重量分析测定，或者通过继续填充步骤直至干填料的上表面已经被树脂湿润且富树脂区(10)已形成来视觉测定，或其组合。在视觉测定的情况中，模具密封帽(5)可由透明材料制成和/或特征在于视窗，以使干填料和最后的富树脂区(10)可视。当认为填充步骤完成之后，通过闭合灌注管线龙头(tap)或者通过夹紧灌注管线(9)，可终止树脂灌注。
如图2G所示，在树脂灌注完成且灌注管线被夹紧之后，可任选再次使模具振动，以使树脂和填料复合材料(11)进一步致密化。在这种致密化步骤过程中，由于填料的进一步沉降，模具顶部表面处的富树脂区(10)的厚度可增加。另一种选择是对模具进行至少一次的至少20%旋转并再次振动模具，以进一步使树脂、垫和填料复合材料致密化。在移去振动之后，释放模具和树脂罐上的压力并使树脂组合物在模具中固化。这种固化步骤可在室温和/或一个或多个升高温度下发生。如图2H所示，将已固化的复合材料(11)从模具中移出，并将成形元件或插件(3)从模塑物中移出。在具有增强元件的组件的情况中，这些元件在组件内和/或组件上保持结合。在该步骤或在另一阶段(例如，后固化之前、后固化过程中、后固化之后、最终机械加工过程中或其组合)，还可将垫的一部分移除、修整或进一步成形(未显示)。如图2I所示，脱模之后，如果必要可使组件后固化。后固化的一个优势在于使树脂组合物获得最佳性能，而且在最后的步骤，可将富树脂区和过量的填料机械加工成成品组件(12)。最后的机械加工可包括例如使密封面平衡和/或光滑(如果该组件的最终用户需要的话)，但是除任何顶面富树脂区之外，通常会将组件制造成净形状。图2I还显示了在一部分垫已经被移除之后的垫(111)。所制造的制品是一元聚合物复合材料制品，其包括：一定重量百分比的颗粒；一定重量百分比的树脂；至少一层整体结合在制品中的垫。在某些应用中，所述制品充分不含气孔、基本不含气孔或不含气孔。在此类设置中，当垫或一部分垫已经被置于一元聚合物复合材料制品的一个或多个外表面处或者其附近时，当将载荷以使制品的纤维垫部分处于与该施加载荷相对的制品表面或其附近的方式施加时，挠曲性能可显著增加。
图3图解了使用大气压灌注树脂并且可用于制造一元聚合物复合材料制品或整体浇铸聚合物复合材料制品的示例性方法和/或系统。其它设置和构造也考虑在内。图3A显示了适合树脂灌注加工的模具(1)，其特征在于树脂灌注口(2)，其可用合适的脱模剂涂覆，并被装配成包括所需的成形元件、插件和/或增强元件(3)，以形成根据部件设计的最终成品部件。在图3A中还显示了沿着模具内壁的至少一部分被置于模具中的至少一个垫(110)。在该示例性实施方式中，可以使用的示例性垫是由三个0.25mm厚的织物层组成的双向碳纤维编制垫。然而，应理解可以使用其它类型的垫，而且该至少一个垫在模具中的布置可以变化。取决于所用垫的类型以及模具脱模剂可能具有的对垫的影响，用合适的模具脱模剂进行的涂覆可在垫(110)加入之前或之后进行。在某些应用中，使未固化的脱模剂与垫相接触可能是不期望的。此处虽未显示但是期望的成形元件可由垫材料制成，或者至少一部分期望的成形元件可由垫材料制成。这些成形元件和/或插件可以是多次用物品或是单次用耗材，这与被制造的部件相称。在单次用物品的情况中，这些在脱模过程中将被破坏。成形元件和插件类似地可用脱模剂涂覆，以促进从已固化组件的轻松移出。增强元件通常但并非专有地是浇铸或焊接金属元件，用待模制的树脂材料制备和/或用与待模制的树脂材料相容的粘合剂涂覆，以促进成品模塑物内的良好粘合。
如图3B中所图解的，向已装配模具(1)添加干微粒填料(4)。填料可以用或可以不用偶联剂或表面活性剂预处理，但在任一情况中，填料将是基本干的且不含溶剂、水或其它可阻止固体自由流动的液态物质。在填充步骤过程中和/或之后可有利地使用振动，以确保干填料已经充分渗透模具的腔和/或区域。通常使振动保持足以使填料致密化和/或使其输送的时间，因为过量的振动可引发干填料成层。图3C显示了振动终止之后接近填充结束时的致密化填料(4)和垫(110)。图3D显示了填充已经结束且振动终止后的致密化填料(4)和垫(110)。
如图3E所示，将树脂罐(7)通过树脂灌注管线(9)连接至模具，并向该罐中添加预混合的树脂(8)。将树脂罐(7)悬浮在高于模具的高度，以产生使树脂灌注发生的足够的压头。取决于特定应用，所施加的压头的量可变。另外，在过程中通过调节树脂罐与模具的高度差，所施加的压头可变和/或可以调整至不同的水平。然后打开树脂灌注管线(9)，并通过所产生的压头将树脂推入模具中。
如图3F所示，当添加适当体积的树脂时，终止灌注步骤。这可通过计算填充了干填料和垫的模具中的孔隙空间的体积来体积测定，或者通过比较干填料和垫的质量与最终组件的预期质量来重量分析测定，或者通过继续填充步骤直至干填料的上表面已经被树脂湿润且薄的富树脂区(10)已形成来视觉测定。当模具将对大气开放时，取决于模具几何形状，视觉检查可能是最容易的检查方法。当认为填充步骤完成之后，通过闭合灌注管线龙头或者通过夹紧灌注管线(9)，可终止树脂灌注。
如图3G所示，在树脂灌注完成且灌注管线被夹紧之后，可任选再次使模具振动，以使树脂和填料复合材料(11)进一步致密化。这种致密化可去除或最小化树脂冲走效果，在这种情况中，灌注树脂的速度使填料移动而远离灌注口，在灌注点产生不需要的富树脂区。在这种致密化步骤过程中，由于填料的进一步沉降，模具顶部表面处的富树脂区(10)的厚度可增加。另一种选择对模具进行至少一次的至少20%旋转并再次振动模具，以进一步使树脂、垫和填料复合材料致密化。在移去振动之后，使树脂组合物固化。这种固化步骤可在室温和/或一个或多个升高温度下发生。
如图3H所示，将已固化的复合材料(11)从模具中移出，并将成形元件或插件(3)从模塑物(moulding)中移出。在具有增强元件的组件的情况中，这些元件在组件内和/或组件上保持结合。在该步骤或在另一阶段(例如，后固化之前、后固化过程中、后固化之后、最终机械加工过程中或其组合)，还可将垫的一部分移除、修整或进一步成形(未显示)。
如图3I所示，脱模之后，如果必要可使组件后固化，以使树脂组合物获得最佳性能，而且在最后的步骤，可将富树脂区和过量的填料机械加工成成品组件(12)。最后的机械加工可包括例如使密封面平衡和/或光滑(如果该组件的最终用户需要的话)，但是除任何顶面富树脂区之外，通常会将组件制造成净形状。图3I还显示了在一部分垫已经被移除之后的垫(111)。所制造的一元聚合物复合材料制品具有整体结合在该制品中的垫，且所述制品充分不含气孔、基本不含气孔或不含气孔。在此类设置中，当垫或一部分垫已经被置于一元聚合物复合材料制品的一个或多个外表面处或者其附近时，当将载荷以使制品的纤维垫部分处于与所该施加载荷相对的制品表面或其附近的方式施加时，挠曲性能可显著增加。
各种模具和灌注口设计可用于某些公开的实施方式。例如，图4A图解了根据某些实施方式可用于真空灌注的模具(1)。所述模具包括以下：模具腔，其成型为用于形成组件；树脂灌注口(2)，其通常位于模具底部；可密封模具帽，用于促进模具的密封和真空的保持；分型线(35)，用于使模具拆卸并移出已固化的复合材料。可密封模具帽(5)通常将具有真空进入点(36)，以允许向模具施加真空；然而，该点可置于模具其它地方。对于该过程，设计模具腔，使得在用密封帽(5)密封之前将干填料和/或垫加至模具中。也可使用这种设计的变体。在某些实施方式中，(此处未显示)垫可以如下布置：在灌注口开口上、灌注开口附件或紧邻灌注口开口。
图4B图解了根据某些实施方式的扇型设计的灌注口(37)。该灌注口具有风扇形状，使得从灌注的角度看，当从一个角度观察时树脂途径变宽而形成风扇形状。当从一侧观察时，相比起宽度以及相比树脂入口(39)的孔径，扇截面相对较薄(38)。通过在灌注点处使树脂在更宽区域内分散并因此降低了树脂的点速度，从而最小化口附近的微粒填料的树脂冲走，这种风扇取向有利地减少了树脂冲走。也可使用这种设计的变体。在某些实施方式中，(此处未显示)垫可以如下布置：在灌注口开口上、灌注开口附近、至少部分在灌注口开口中、在灌注口开口中、紧靠灌注口开口或上述的组合。垫还可以被置于模具内部，远离灌注口。
图4C显示了根据某些实施方式的分裂口设计(30)。在这种树脂灌注口取向中，在树脂进入模具后，口分裂成多个进入点(31)。这使得树脂更宽地分散到模具中的多个点，而从树脂罐到模具仅有单条树脂管线。如此操作能够降低灌注速度，进而降低灌注点附近的颗粒填料的树脂冲走。此外，这种取向使得树脂被引入组件的多个远方区域，从而确保产生完全灌注的部件。也可使用这种设计的变体。在某些实施方式中，(此处未显示)垫可以如下布置：在一个或多个灌注口开口上、一个或多个灌注开口附近、至少部分在一个或多个灌注口开口中、在一个或多个灌注口开口中、紧靠一个或多个灌注口开口或上述的组合。垫还可以被置于模具内部，远离灌注口。
图4D显示了根据某些实施方式的多个口(32)。在取向中，众多灌注口存在于模具中，其目的是实现类似于图4C所述的那些类似的益处。无需复杂的内部树脂流动路径，与分裂口式模具相比多口式模具更易制得。然而，这类多口式模具通常需要使用分配器模块或单元以便供给模具(图4E)；否则，可能需要多重树脂灌注管线从树脂罐引出。也可使用这种设计的变体。在某些实施方式中，(此处未显示)垫可以如下布置：在一个或多个灌注口开口上、一个或多个灌注开口附近、至少部分在一个或多个灌注口开口中、在一个或多个灌注口开口中、紧靠一个或多个灌注口开口或上述的组合。垫还可以被置于模具内部，远离灌注口。
图4E显示了根据某些实施方式的分配器单元(33)。该组件可与模具的多口设计结合使用。该单元可由金属、聚合物、其它合适的材料或其组合形成，而且由单个树脂进入点(34)组成，所述单个树脂进入点在内部分裂，从而供给多个树脂出口点(35)。通常，一个或多个出口点小于进入点。这种模具的优势在于仅需来自树脂罐(7)的单个管线(9)来供给分配器模块(33)，其可靠近模具放置，或者甚至放置于模具上，其中多条管线从分配器单元出口点(35)引出，用于供给多口式模具。此外，分配器模块单元可用于从单个树脂罐供给若干不同的模具，使得生产速度增加。也可使用这种设计的变体。
图5图解了根据某些实施方式可用于压力灌注的模具(1)。所述模具包括以下：模具腔(42)，其成形为用于形成组件；树脂灌注口(43)，其通常位于模具底部；可密封模具帽(44)，用于促进模具的密封和正压力的保持；分型线(45)，用于使模具拆卸并移出已固化的复合材料。可密封模具帽(44)通常将具有压力进入点(46)，以允许施加压力；然而，该点可置于模具其它地方。对于该过程，通常使模具腔设计成使得在密封之前将干填料和/或垫加至模具中。也可使用这种设计的变体。在某些实施方式中，(此处未显示)垫可以如下布置：在灌注口开口上、灌注开口附近、至少部分在灌注口开口中、在灌注口开口中、紧靠灌注口开口或上述的组合。垫还可以被置于模具内部，远离灌注口。
图6显示了根据某些实施方式可用于大气灌注的模具(51)。所述模具包括以下：模具腔(52)，其成形为用于形成组件；树脂灌注口(53)，其通常位于模具底部；任选的可密封模具帽(54)，用于使不期望的环境颗粒和/或灰尘离开模具；分型线(55)，用于使模具拆卸并移出已固化的复合材料。如果使用的话，可密封模具帽(54)通常将具有空气进入点(36)，以允许灌注树脂将空气从模具中赶走；然而，该点可置于模具其它地方。对于该过程，通常使模具腔设计成使得在密封之前将干填料和/或垫加至模具中。也可使用这种设计的变体。在某些实施方式中，(此处未显示)垫可以如下布置：在灌注口开口上、灌注开口附近、至少部分在灌注口开口中、在灌注口开口中、紧靠灌注口开口或上述的组合。垫还可以被置于模具内部，远离灌注口。
图7显示了根据某些实施方式双真空密封的模具(61)。该模具设计的特征在于用弹性密封绳安装的两个平行的密封槽(62,63)。当装配模具时，在该两个密封槽形成小的孔隙空间，且真空口(64)可位于该孔隙空间中，使得向该口施加真空将有效地沿着密封线(62,63)密封模具并产生密封内(interseal)真空。该真空口通常不负责树脂灌注步骤且作为密封失效保护存在。第二真空口(65)存在于模具腔内(或存在于图4A、5A和6A所述的任选的可密封模块帽上)，以便向填料施加真空和/或促进树脂灌注。该模具腔(66)是嵌入式的。使用这种密封布置能够有利地降低密封泄漏对灌注过程的影响。如果外密封(62)具有轻微泄漏，则密封间真空将会基本去除空气，从而降低空气渗透经过内密封(63)进入模具腔(66)的可能性。类似地，如果内密封(63)不是密封的，则外密封(62)仍能使系统保持处于基本稳定的真空下。这种设置使用多余真空密封的概念，增加了过程的坚固性。也可使用这种设计的变体。
图8显示了用玻璃纤维、碳纤维、其它增强纤维垫材料或其组合(72)衬里的模具(71)。在该示例性实施方式中，在模具装配之前或之后但是在填充干填料之前，模具腔(73)的内表面可用碳纤维和/或玻璃纤维垫材料(72)衬里。无论是玻璃和/或碳纤维垫，均可使用喷涂粘合剂(诸如，但不限于3M Spray77喷涂粘合剂)的轻涂层(light coat)而被保持在适当位置。其它示例性的将垫保持在适当位置的方式包括但不限于利用针将织物层缝合在一起、利用例如钉机械连接，或者多层织物可通过折叠大片的单层布料来制成。多层和/或交替的碳纤维和玻璃纤维层可用来实现由于层布置而产生的具有差别的和/或补充的增强性能。如果使用碳纤维，则可有利地增加额外的玻璃纤维层，以使碳纤维与干填料隔离，从而确保由于夹带小颗粒引发的碳纤维增强效应的降级最小化。灌注树脂并固化以及使组件脱模之后，纤维垫组件(72)将位于模塑物的可见外表面上并且通常含有以连续方式遍及模塑物的树脂，换句话说，在该实施例中，在体相微粒模塑物与纤维增强物之间不存在非所述树脂的粘合层或其它层。这种复合材料步骤可改进微粒填充的复合材料的抗拉强度和/或抗挠强度。增强方法与本文所述的真空、压力或大气灌注方法相容，并且其阐述了所公开的方法相比现有技术浆料浇铸的优势，因为使用已知的工业浆料浇铸方法，不能制备这种复合材料。这种布置对增强仅从一侧暴露于磨损的组件特别有利，使得纤维增强层(72)将位于模塑物的非磨损侧。
图9显示了图8所述布置的可选布置，其使用例如玻璃纤维、碳纤维、其它已知纤维垫增强材料或其组合的垫(75)来内部增强特定模塑物。在该情况中，在用微粒填料填充之前，部分增强纤维可悬挂于或另外置于模具(76)之内。如果需要如此，则该部分增强纤维可被成形为各种构造。填充、灌注、固化和脱模之后，生成了含有内部增强的组件。这对增强从可能从两侧暴露于磨损的组件(例如，涡轮机或泵叶轮的叶片)来说特别有利。采用内部增强补偿了一种或两种已知的问题，即，微粒填充的树脂复合材料的脆性、挠曲性能不佳和拉伸性能不佳。采用内部增强使得模塑物具有较薄的截面，同时相比另外无增强情况下可能实现的强度而言可实现更高的强度。在某些实施方式中，强度可增加10%、20%、30%、50%、70%、100%或150%，同时产生厚度减少0%、5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%或70%的复合材料组件。在某些实施方式中，强度可增加至少10%、20%、30%、50%、70%、100%或150%，同时产生厚度减少至少0%、5%、10%、15%、20%、30%、40%、50%、60%或70%的复合材料组件。在某些实施方式中，强度可增加10%～150%、20%～100%、10%～30%、30%～100%、50%～80%或30～60%，同时产生厚度减少0%～70%、5%～70%、5%～15%、10%～50%、20%～70%、20%～40%或50%～70%的复合材料组件。这些更薄的截面能够产生更高性能的部件，诸如在泵送元件或涡轮机叶片中具有增加的效率。该方法与本文所述的真空、压力和大气灌注方法相容。
如本文所讨论的，用选定的颗粒将模具填充至预定水平，并且如本文所讨论的毡可置于该模具中。可以以导致适当的模具填塞和填充的各种方式添加颗粒。这些颗粒可以用或可以不用、已经用湿润剂、偶联剂、助流剂、其它适宜添加剂或其组合仅有预处理。可以使用模具的振动和/或其它合适的添加技术，诸如，压缩空气，以使被添加的颗粒流化。在某些实施方式中，在颗粒添加过程中(和/或该过程的其它阶段)，使模具振动，以促进颗粒向模具的填塞和添加。在模具具有复杂几何形状时，这是有用的。振动速率通常在1～10,000Hz之间。还可使用其它振动范围，例如，1～100Hz、1～1000HZ、100～1500Hz、500～2000Hz、1000～5000Hz、3000～7000Hz或5000～10,000Hz。振动可在不同时间打开或关闭，诸如1分钟至3分钟、2分钟至10分钟或5分钟至10分钟。还可使用其它时间，诸如，30秒至1小时、15分钟至30分钟或30分钟至90分钟。在某些应用中，还可使用压缩空气，使粒状材料在添加至模具的过程中流化。当填充复杂的几何形状时压缩空气可以是有用的。使用压缩空气和其它合适的技术可以与振动相结合，以促进该过程。期望颗粒在模具中均匀分布或基本均匀分布，达到能够实现的程度。
在某些实施方式中，填充至预定水平完成之后，可使振动持续一段时间，以促进颗粒的填塞并使颗粒均匀流入模具的几何形状中。在某些实施方式中，在颗粒填充过程中，在100～10,000Hz之间的振动速率下振动模具，并在填充完成之后，使振动持续多达1分钟，以促进颗粒的填塞并使颗粒均匀流入模具的几何形状中。使用多种不同的适宜技术将树脂组合物灌注到模具中。例如，真空灌注、压力下灌注和/或大气压下灌注。
关于真空灌注，一种技术是在一个或若干填充点将树脂灌注口连接至模具。通常，这从模具的底部部分或较低区域实施。也可使用其它位置。然后密封含有垫和填充颗粒的模具并将其置于小于100mbar的真空下。还可使用或引发其它真空。例如，小于15mbar、20mbar、25mbar、50mbar、100mbar、150mbar或500mbar的真空。还可使用真空范围和/或所引发的真空量的变化。例如，75～150mbar、50～200mbar、25～125mbar或50～150mbar的真空。关于如何将真空施加于模具或部分模具，可以使用不同的方法。例如，模具本身可以是真空密封模具，或者其可被置于真空室中，或者甚至可以是连接至真空的密封袋，这在复合材料行业通常被称为“真空袋成型(vacuum bagging)”。真空填充允许树脂组合物更迅速灌注到模具中和/或还降低灌注过程中夹带空气的可能性。真空灌注的示例性图解阐述在图1中。
在某些设备中真空泄露可能是一个问题。这可用多种方式处理，只要施加合适的真空来促进灌注。例如，如图7所示，具有双密封步骤的模具促进内密封与外密封的密封间真空产生，这是一种减轻真空泄露的方式。除夹紧模具以确保优良密封压缩之外，其它方法可包括使用胶合真空带密封接头、软管装置和其它附件。在某些应用中还可使用各种方法的组合。
在某些实施方式中，为添加树脂组合物，通过静态混合器混合树脂组合物并将其分配至与灌注软管另一端连接的树脂罐。在灌注软管上打开龙头，使树脂在真空牵引下被引入模具中。使树脂经过颗粒和垫灌注以将模具填充至所需水平。填充后，在某些实施方式中，使模具再次振动压缩多达5、10、20或30分钟的期间，以确保最大致密化以及阻止“树脂冲走”(由于树脂流动使颗粒被冲击而远离注入口，产生富树脂区)。另一种选择对模具进行至少一次的至少20%旋转并再次振动模具，以进一步使树脂、垫和填料复合材料致密化。
在某些实施方式中，使用真空灌注的方法与传统方法(其在树脂和颗粒添加至模具中之前对其进行预混合)相比，可降低必须要用的树脂和/或颗粒的浪费量。在某些实施方式中，所浪费的树脂和/或颗粒可小于特定生产所用材料重量的20%、15%、10%、8%、5%、3%、2%、1%或0.5%。在该生产过程中，这样的废物和处理成本节约可以成为其优势。
关于在压力下将树脂组合物灌注到模具中，一种技术是在一个或若干填充点使树脂灌注口与模具相连。通常，这可以在模具的底部或者模具的较低区域进行。也可使用其它位置。然后使用颗粒和垫填充至所需水平的模具经历约10psi或更小的压力。也可使用其它压力。例如，约20psi、15psi、10psi、8psi、6psi或5psi或更小的压力，或者可使模具对大气压开放。还可使用压力范围和/或所施加压力量的变化。另外，从不同的口可施加不同压力。例如，5～25psi、5～15psi、8～20psi或5～10psi的压力可施加至一个或多个口。关于如何将压力施加至模具或部分模具，可采用不同方法，只要施加合适的压力，以促进灌注。压力灌注的示意性图解阐述于图2中。在某些实施方式中，为了添加树脂组合物，通过静态混合器混合树脂组合物并将其分配至与灌注软管另一端连接的树脂罐。使树脂罐增压至相比模具内存在的更高的压力，即，产生压差来促进树脂流动。通过操纵压差的大小，能够控制灌注速度。在灌注软管上打开龙头，使树脂在压力下流入模具中。使树脂经过颗粒和垫灌注以填充模具。填充后，在某些实施方式中，使模具再次振动压缩多达5、10、15、20或30分钟的期间，以确保最大致密化以及阻止“树脂冲走”(由于树脂流动使颗粒被冲击而远离注入口，产生富树脂区)。另一种选择对模具进行至少一次的至少20%旋转并再次振动模具，以进一步使树脂、垫和填料复合材料致密化。在某些实施方式中，使用压力灌注的方法与传统方法(其在树脂和颗粒添加至模具中之前对其进行预混合)相比，可降低必须要用的树脂和/或颗粒的浪费量。在某些实施方式中，所浪费的树脂和/或颗粒可小于特定生产所用材料重量的20%、15%、10%、8%、5%、3%、2%、1%或0.5%。在该生产过程中，这样的废物和处理成本节约是其优势。
可选地，可在大气压下进行灌注步骤。然而，在大气压下灌注后，可能需要多达30分钟、45分钟、60分钟、90分钟、2小时、3小时或5小时的延长的振动时间。在某些应用中，可能需要较长的灌注时间。在某些实施方式中，灌注时间可以是足以确保所形成的复合材料已经充分混合的时间。大气填充的一个优势在于其在真空工艺装置和工厂设备上的投资显著降低，并且树脂能通过静态混合体系直接注入模具中，无需居间的树脂罐。这使得所用的树脂体积几乎是确切的，且浪费最小化。在某些实施方式中，浪费可小于特定生产所用材料重量的10%、8%、5%、3%、2%、1%或0.5%。在该生产过程中，这样的废物和处理成本节约是其优势。实施大气灌注的可选方法包括采用保持在足够高于模具的高度处的树脂罐，基于使用重力，产生足够的压差，提供将树脂灌注到模具内部中的力。
关于将树脂组合灌注到模具中，这可通过至少两个、三个或四个口来完成。这还可通过使用渐进的进料系统来完成，其中第一口用于将树脂组合物从模具上的一个位置进料至模具填充模具的第一部分，然后打开第二口，将树脂组合物进料至模具的第二部分中。如何将树脂组合物进料至模具方面的变化也考虑在内。
图10A～10D图解了根据某些实施方式经过若干口渐进灌注的模具。图10A显示了已经装配、填充了干填料(4)和任选的纤维垫(未显示)并被密封的模具(1)。视所采用的灌注方法而定，显示该模具与压力或真空连接，且连接树脂罐(7)。该实施例显示沿着模具垂直轴定向的三个树脂灌注口(84)。可选地，该模具可对大气开放，以及进行如本文所述的大气灌注。图10B显示了树脂灌注开始于下述之一或多种下：真空、压力、大气压及其组合，并持续，直到树脂高度达到大约第二树脂灌注口的水平。在该点处，使树脂罐(7)与第一树脂灌注口脱离，并用小塞子(85)密封该口。然后将树脂罐(7)连接至第二树脂灌注口并继续灌注。树脂灌注口可有利地密封龙头，以促使树脂管线易于连接和脱离，而无需填塞。图10C显示了继续树脂灌注，直到树脂达到大约第三灌注口的水平，此时，使树脂罐(7)与第二树脂灌注口脱离，用小塞子(86)密封该口，并使树脂罐(7)再连接至第三灌注口并继续灌注。重复该过程，直至模具填充，此时将密封三个树脂口。有利地，该方法允许在如下情况中填充模具：模具中减慢灌注速率的树脂质量将另外产生大的重力压头)。该方法提供了使用更高真空或正压力来填充大模具的可选方法。图10D显示了完成灌注的模具(1)，三个树脂灌注口(84)被密封。在某些实施方式中，(此处未显示)垫可以如下布置：在一个或多个灌注口开口上、一个或多个灌注开口附近、紧靠一个或多个灌注口开口或上述的组合。
在某些实施方式中，当将垫放置于模具中并用颗粒和/或树脂组合物填充模具时或者将垫放置于模具中并用颗粒和/或树脂组合物填充模具后，希望施加机械和/或物理力，以确保以下中一种或多种发生：模具已被充分填充；所添加的材料中气眼已被充分消除；颗粒和树脂混合物已被充分混合；树脂组合物已经充分灌注垫；以及模具的复杂几何形状已被充分填充。模具还可含有其它填料和/或本文公开的其它材料。可使用各种技术以确保这发生。例如可使用振动。在某些实施方式中，在一个或多个以下步骤使模具振动一段时间是有用的：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后。在某些应用中，含垫的模具用颗粒和树脂组合物填充之后，使模具在1～10,000Hz之间的一个或多个振动速率下振动1分钟至45分钟的时间。在某些应用中，含垫的模具用颗粒和树脂组合物填充之后，使所述模具在100～10,000Hz之间的一个或多个振动速率下振动1分钟至75分钟的时间，以促进以下中的一种或多种：致密化与阻止树脂冲走；实现树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均匀分布，达到其能实现的程度；将树脂组合物灌注到垫中；将树脂组合物灌注到至少一部分垫中；将树脂组合物基本灌注到垫中；将树脂组合物基本灌注到至少一部分垫中；将树脂组合物充分灌注到垫中；以及将树脂组合物充分灌注到至少一部分垫中。还可使用其它振动范围使含有垫、颗粒和树脂组合物和任选的其它填料的模具振动，例如，1～100Hz、1～1000HZ、100～1500Hz、500～2000Hz、1000～5000Hz、3000～7000Hz或5000～10,000Hz。还可在各种时间打开和关闭振动，诸如，1分钟至3分钟、2分钟至10分钟或5分钟至10分钟。还可使用其它振动时间，诸如30秒至1小时、15分钟至30分钟或30分钟至90分钟或1小时至4小时。在某些应用中，这些时间期间可适用需要振动的一个或多个阶段。在某些实施方式中，另一种选择对模具进行至少一次的至少20%旋转并使模具再次振动，以便进一步促进以下中的一种或多种：致密化与阻止树脂冲走；实现树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均匀分布，达到其能实现的程度；将树脂组合物灌注到垫中；将树脂组合物灌注到至少一部分垫中；将树脂组合物基本灌注到垫中；将树脂组合物基本灌注到至少一部分垫中；将树脂组合物充分灌注到垫中；以及将树脂组合物充分灌注到至少一部分垫中。在某些实施方式中，所填充的模具可以至少10%、20%、30%、50%或60%旋转至少1、2、3、4或5次并使模具再次振动，以便进一步促进以下中的一种或多种：致密化与阻止树脂冲走；实现树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均匀分布，达到其能实现的程度；将树脂组合物灌注到垫中；将树脂组合物灌注到至少一部分垫中；将树脂组合物基本灌注到垫中；将树脂组合物基本灌注到至少一部分垫中；将树脂组合物充分灌注到垫中；以及将树脂组合物充分灌注到至少一部分垫中。
复合材料中所存在的颗粒和树脂组合物的百分比可变。复合材料中存在的垫的含量和/或体积可变。在某些实施方式中，所述复合材料包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒。在其它实施方式中，所述复合材料包括20wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～80wt%的颗粒。在某些实施方式中，树脂组合物占复合材料总重量的约10%～50%、20%～25%、20%～30%、25%～35%、30%～45%、40%～55%或50%～80%。在某些实施方式中，颗粒占复合材料总重量的约90%～50%、80%～75%、80%～70%、75%～65%、70%～55%、60%～45%或20%～50%。在某些实施方式中，树脂组合物占至少10%、20%、30%、40%、50%、60%、70%或80%。在某些实施方式中，颗粒占复合材料总重量的至少20%、30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%。另外，其它组分可存在于复合材料中。例如，可使用多达3wt%、5wt%、7wt%或10wt%的短切玻璃纤维、短切或磨制碳纤维、微球或其组合。可使用中空微球，其按体积计多达30%、40%、50%或60%(重量百分比将基于微球的密度而变)。这些材料可用于代替填料，但通常不是树脂。
灌注后且在复合材料成分形成之后，使模具离开真空、压力和/或振动源，并将其置于炉中固化。可使用各种固化时间和温度，以实现所需的固化模制复合材料制品性能。例如，固化可通过仅加至热80℃并保持4小时即能够实现。可选地，某些实施方式在过程中包括温度斜坡(temperature ramp)，藉此所填充的模具首先被加热至例如50℃的低温，持续2小时，之后增加至例如60℃，最后例如80℃，在各个这些温度下最低保持1小时。在渐进固化中还可使用其它温度。在某些实施方式中，使所填充模具经历1、2、3、4或5种不同的固化温度。例如，使所填充模具经历如下的固化：于40℃～60℃经历30分钟至3小时，并于70℃～90℃经历1小时至3小时。另一例子是使所填充的模具经历如下的固化：于40℃～60℃经历30分钟至3小时，然后于50℃～70℃的固化温度下经历30分钟至2小时，最后于70℃～90℃的固化温度下经历1小时至3小时。
在某些实施方式中，所述方法包括用碳化硅颗粒基本填充的模具，且树脂组合物在70℃～90℃的温度范围内固化3小时至6小时。
在某些实施方式中，所述方法包括用碳化硅颗粒基本填充的模具，且树脂组合物使用至少1、2、3或4种不同温度的温度斜坡来固化，其中碳化硅颗粒和树脂组合物在各温度下保持30分钟至3小时。
本公开中也考虑树脂灌注方面的其它方法和/或变体。在某些实施方式中，可将至少一层垫置于模具中，模具可用第一部分树脂组合物部分填充，然后可添加第一部分颗粒。振动和/或其它合适的技术可用于在该过程的一个或多个阶段来混合并分配树脂组合物和颗粒。期望树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均匀分布达到其能够实现的程度。之后，所述模具可用第二部分树脂组合物部分填充，然后可添加第二部分颗粒。或者，在添加第二部分树脂组合物和/或第二部分颗粒之前或之后，可将至少一个第二垫层置于模具中。振动和/或其它合适的技术可再次用于在该过程的一个或多个阶段来混合并适当地分配树脂组合物和颗粒。可重复这些步骤，直至使模具填充至预定水平并形成复合材料。然后将该复合材料固化形成模制复合材料制品。其它填料也可用于形成待固化的产品。
在某些实施方式中，模具可用第一部分颗粒部分填充，然后可添加第一部分树脂组合物。振动和/或其它合适的技术可用于在该过程的一个或多个阶段来混合并适当分配树脂组合物和颗粒。期望树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均匀分布达到其能够实现的程度。之后，所述模具可用第二部分颗粒部分填充，然后可添加第二部分树脂组合物。振动和/或其它合适的技术可再次用于在该过程的一个或多个阶段来混合并适当地分配树脂组合物和颗粒。可重复这些步骤，直至使模具填充至预定水平并形成复合材料。然后将该复合材料固化形成模制复合材料制品。其它填料和/或垫或衬里也可用于形成待固化的产品。然后可将复合材料固化，形成模制复合材料制品。
在某些实施方式中，可将至少一层垫置于模具中，可使颗粒与粉末状树脂组合预混合，并将这种粉末状树脂组合物和颗粒的混合物添加至模具中至预定水平。振动和/或其它合适的技术可用于在该过程的一个或多个阶段来混合并分配树脂组合物和颗粒。期望树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均匀分布达到其能够实现的程度。其它填料也可用于形成待固化的产品。所填充的模具然后被排空，其真空小于100mbar，并使其加热，以实施灌注和固化并产生固化的复合材料制品。
在某些实施方式中，可将至少一层垫置于模具中，可使颗粒与在第一温度下具有较高粘度的树脂组合物预混合，并将树脂/颗粒组合物添加至模具中至预定水平。之后，可将该树脂/颗粒组合物加热至第二温度，使得树脂组合物的粘度降低至合适的水平。振动和/或其它合适的技术可用于在该过程的一个或多个阶段来混合并分配树脂组合物和颗粒。期望树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均匀分布达到其能够实现的程度。其它填料也可用于形成待固化的产品。复合材料形成后，可将其固化，形成模制复合材料制品。
在某些实施方式中，可将至少一层垫置于模具中，可将颗粒添加至模具中的预定水平。之后，可将在第一温度具有较高粘度的树脂组合物灌注到模具中。并可将该树脂/颗粒组合物加热至第二温度，使得树脂组合物的粘度降低至合适的水平。振动和/或其它合适的技术可用于在该过程的一个或多个阶段来混合并分配树脂组合物和颗粒。期望树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均匀分布达到其能够实现的程度。复合材料形成后，可将其固化，形成模制复合材料制品。其它填料也可用于形成待固化的产品。
在某些实施方式中，可将至少一层垫置于模具中，可使颗粒与在第一温度下具有较高粘度的树脂组合物预混合，并将树脂/颗粒组合物添加至模具中至预定水平。之后，可添加第二组合物，使得组合的第一和第二树脂组合物的粘度降低至合适的水平。振动和/或其它合适的技术可用于在该过程的一个或多个阶段来混合并分配树脂组合物和颗粒。期望树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均匀分布达到其能够实现的程度。复合材料形成后，可将其固化，形成模制复合材料制品。其它填料也可用于形成待固化的产品。
在某些实施方式中，可将至少一层垫置于模具中，可将颗粒添加至模具中的预定水平。之后，可将具有较高粘度的树脂组合物灌注到模具中。然后，振动和/或其它合适的技术可用于混合并分配树脂组合物和颗粒。之后，可通过灌注或使用其它合适的添加方式或其组合，添加第二树脂混合物。然后，振动和/或其它合适的技术可用于混合并分配树脂组合物和颗粒。期望树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均匀分布达到其能够实现的程度。复合材料形成后，可将其固化，形成模制复合材料制品。其它填料和/或垫或衬里也可用于形成待固化的产品。
在某些实施方式中，可将至少一层垫置于模具中，可将颗粒与比所需的具有更高粘度的触变树脂组合物预混合，并将该树脂/颗粒组合物添加至模具中至预定水平。之后，可使树脂/颗粒组合物振动，使得树脂组合物的粘度降低至合适的水平。振动和/或其它合适的技术可用于将粘度降低至可接受水平、混合并分配树脂组合物和颗粒。期望树脂组合物和颗粒的均匀分布或基本均匀分布达到其能够实现的程度。复合材料形成后，可将其固化，形成模制复合材料制品。其它填料和/或垫或衬里也可用于形成待固化的产品。
图11A～11F图解了根据某些实施方式的示例性方法和/或系统并且其可用于制造一元聚合物复合材料制品。在该示例性实施方式中，在添加颗粒填料之前将树脂添加至模具中。可以在添加树脂之前或添加树脂之后将垫置于模具中。。图11A显示了模具(1)被装配，并增加至少一个成形元件、插件和/或增强(3)。在图11A中还显示了沿着模具内壁的至少一部分被置于模具中的至少一个垫(110)。在该示例性实施方式中，可以使用的示例性垫是约0.25mm厚的单层单向机织碳纤维织物。然而，应理解可以使用其它类型的垫，而且该至少一个垫在模具中的布置可以变化。此处虽未显示但是期望的成形元件可由垫材料制成，或者至少一部分期望的成形元件可由垫材料制成。图11B显示了树脂被混合、称重并倾倒入模具中，在模具的底部形成液态树脂池(93)。基于所需的成品部件密度和填料类型可计算树脂的近似质量。图11C显示了干填料被逐渐添加至树脂，在该实施例中伴随振动。树脂开始与颗粒混合并灌注到垫中。填料以最小化树脂中的空气夹带的速率添加，且振动促进填料的迅速沉降和致密化以及降低了填充过程中树脂内或填充过程中垫中夹带的气孔(94)的量。图11D显示了模具(1)之后用模具密封帽(5)密封，并将真空施加至模具并继续振动。该真空振动压缩步骤有助于去除复合材料中残留的气孔(94)并产生充分致密和充分无孔的、基本无孔的或无孔的模塑物。该振动压缩步骤通常可诱导富树脂区(10)在模塑物的顶面上形成。然后，视所述树脂系统的要求，固化复合材料。图11E显示了脱模之前模具(1)中的已固化复合材料(11)。图11F显示了使组件脱模之后，可对已固化复合材料进行针对树脂组合物的后固化以实现最佳性能，而且在最后步骤中，可对富树脂区和过量填空进行机械加工，生成成品组件(12)。在该步骤或在另一阶段(例如，后固化之前、后固化过程中、后固化之后、最终机械加工过程中或其组合)，还可将垫的一部分移除、修整或进一步成形(未显示)。所制造的制品是一元聚合物复合材料制品或整体浇铸聚合物复合材料制品，其包括：一定重量百分比的颗粒；一定重量百分比的树脂；至少一层整体结合在制品中的垫。最后的机械加工可包括例如使密封面平衡和/或光滑(如果该组件的最终用户需要的话)，但是除顶面富树脂区之外，通常会将组件制造成净形状。
图12A～12F图解了根据某些实施方式应用粉末状树脂和固体填料来制造一元聚合物复合材料制品。图12A显示了空模具(1)被装配，并增加成形元件、插件和/或增强(3)。在图12A中还显示了沿着模具内壁的至少一部分被置于模具中的至少一个垫(110)。在该示例性实施方式中，可以使用的示例性垫是由每层约0.3mm厚的10层织物组成的双向碳纤维斜纹组织垫。然而，应理解可以使用其它类型的垫，而且该至少一个垫在模具中的布置可以变化。此处虽未显示但是期望的成形元件可由垫材料制成，或者至少一部分期望的成形元件可由垫材料制成。图12B显示了粉末状树脂和干填料的预制备混合物(103)被加至模具(1)中。该粉末状树脂是复合的未固化树脂，其在室温下为固体。图12C显示了对材料进行短暂振动压缩以去除夹带的气孔(104)，但是谨慎施加振动强度和时间，以防止树脂和填料分离。图12D显示了模具然后用安装有真空口(106)和真空管线(107)的模具密封帽(5)，并施加真空。然后加热所填充的、排空的模具，以促进固体树脂的液化。通常，将模具加热至第一温度以促进树脂液化，然后振动以使填料和液态树脂组合物致密化以及充分将树脂灌注到垫中，最后将其加热至第二较高温度以促进固化。图12E显示了组合物已固化之后的模具，释放真空并移走密封帽。图12F显示了脱模之后的复合材料。在该步骤或在另一阶段(例如，后固化之前、后固化过程中、后固化之后、最终机械加工过程中或其组合)，还可将垫的一部分移除、修整或进一步成形(未显示)。如果需要，可后固化该复合材料，并且如果需要可对其进行机械加工，以产生最终复合材料组件(12)。所制造的制品是一元聚合物复合材料制品，其包括：一定重量百分比的颗粒；一定重量百分比的树脂；至少一层整体结合在制品中的垫。在某些应用中，所述制品充分不含气孔、基本不含气孔或不含气孔。
在图2A～2I所述的方法的变更中，图13A～13I图解了根据某些实施方式制造模制复合材料制品的方法，该方法结合了压力灌注和真空灌注。该方法和/或系统可用于制造一元聚合物复合材料制品。在该实施例中，通过使模具保持在真空下并在正压力下注入树脂，可产生压差。在该实施方式中，图13A图解了适合树脂灌注加工的模具(1)，其特征在于树脂灌注口(2)，其可用合适的脱模剂涂覆，并被装配成任选包括成形元件、插件和/或增强元件(3)，以形成根据组件设计的组件。在图13A中还显示了沿着模具内壁的至少一部分被置于模具中的至少一个垫(110)。此处虽未显示但是期望的成形元件可由垫材料制成，或者至少一部分期望的成形元件可由垫材料制成。这些成形元件还可由金属、硅高弹体、聚氨酯高弹体、热固性塑料、蜡、木材、垫或这些材料的组合形成。成形元件或插件可以是多次用物品或是单次用耗材，这与被制造的组件相称。在单次用物品的情况中，这些元件在脱模过程中可被破坏。成形元件和插件可用脱模剂涂覆，以促进从已固化组件的轻松移出。增强元件通常但并非专有地是浇铸或焊接金属元件，用待模制的树脂材料制备和/或用与待模制的树脂材料相容的粘合剂涂覆，以促进成品模塑物内的良好粘合。此时，可能期望增加密封帽并将模具连接至真空，以确保添加模制材料之前在密封元件周围的空气泄露最小化。在某些应用中，至少部分由于正压力的添加，可能使用较少真空。使压力灌注和真空灌注相结合的一个优势在于真空可不必太高。使压力灌注和真空灌注相结合的另一优势在于在模制过程中真空泄露可能不太成为一个问题。这可使得较不昂贵的设备合适所述模制过程。这还可使模制过程的装配步骤更便宜。
如图13B中所图解的，向已装配模具(1)添加干微粒填料(4)。该填料可以用或可以不用偶联剂和/或表面活性剂预处理，但在任一情况中，期望填料足够干且不含溶剂、水或其它可阻止固体自由流动的液态物质。在填充步骤过程中和/或之后即刻可有利地使用振动，以确保干填料已经充分渗透模具的腔和/或区域。振动还可使材料进一步致密化和/或减少所夹带空气的体积。通常仅使振动保持足以使填料致密化和/或使其输送的时间，因为过量的振动可引发干填料成层。图13C图解了振动停止之后已致密的填料(4)和垫(110)。
如图13D中所图解的，向含致密化填料和垫的模具(1)添加模具的密封帽(5)，并将真空输入管线(26)连接至模具并使模具置于真空下。所施加的真空的量取决于具体应用可变。另外，施加的真空在过程中可变和/或可调节至不同水平。在该图解中，灌注口(2)被密封，但是还可通过可密封龙头配件来连接树脂灌注管线，或者灌注管线可被直接夹紧，以促进将施用于树脂灌注管线上的正压力的保持。可将可排气的真空阀连接至真空管线，以便在过程中促进真空的变动。
如图13E中所图解的，可将树脂罐(7)通过树脂灌注管线(9)连接至模具，并向该罐中添加预混合的树脂(8)。树脂罐(7)与大气密封，并且通过压力输送管线(20)将正压力施加于该树脂罐。可使模具中的真空与树脂罐中的压力平衡，产生压差，该压差将促进树脂从高压树脂罐(7)向低压模具(1)的输送。如果需要，有利地，可将树脂罐(7)悬浮在高于模具的高度，以便在树脂灌注过程中允许重力的协助。但是，这可能不需要，因为所引发的压差能够克服重力效应。然后打开树脂灌注管线(9)，并通过正压力将树脂(8)推入模具中。有利地，在注入步骤中可增加或调整树脂注入压力，以便在树脂前端前行经过填料时保持树脂的恒定流动。可通过使用树脂注入泵代替树脂罐来施加压力，在该方法中，驱动注入泵的气动力控制着施加于模具中的树脂的压力量。
如图13F中所示，当添加适当体积的树脂时，终止灌注步骤。这可通过计算填充了干填料和垫的模具中的孔隙空间的体积来体积测定，或者通过比较干填料和垫的质量与最终组件的预期质量来重量分析测定，或者通过继续填充步骤直至干填料的上表面已经被树脂湿润且富树脂区(10)已形成来视觉测定，或其组合。在视觉测定的情况中，模具密封帽(5)可由透明材料制成和/或特征在于视窗，以使干填料和最后的富树脂区(10)可视。当认为填充步骤完成之后，通过闭合灌注管线龙头或者通过夹紧灌注管线(9)，可终止树脂灌注。
如图13G中所示，在树脂灌注完成且灌注管线被夹紧之后，可任选再次使模具振动，以使树脂和填料复合材料(11)进一步致密化。另一种选择对模具进行至少一次的至少20%旋转并再次振动模具，以进一步使树脂和填料复合材料致密化。在这种致密化步骤过程中，由于填料的进一步沉降，模具顶部表面处的富树脂区(10)的厚度可增加。在移去振动之后，释放模具和树脂罐上的压力并使树脂组合物在模具中固化。这种固化步骤可在室温和/或一个或多个升高温度下发生。如图13H所示，将已固化的复合材料(11)从模具中移出，并将成形元件或插件(3)从模塑物中移出。在具有增强元件的组件的情况中，这些元件在组件内和/或组件上保持结合。在该步骤或在另一阶段(例如，后固化之前、后固化过程中、后固化之后、最终机械加工过程中或其组合)，还可将垫的一部分移除、修整或进一步成形(未显示)。
如图13I所示，脱模之后，如果必要可使组件后固化。后固化的一个优势在于使树脂组合物获得最佳性能，而且在最后的步骤，可将富树脂区和过量的填料机械加工成成品组件(12)。最后的机械加工可包括例如使密封面平衡和/或光滑(如果该组件的最终用户需要的话)，但是除任何顶面富树脂区之外，通常会将组件制造成净形状。
图13I还显示了在一部分垫已经被移除之后的垫(111)。所制造的制品是一元聚合物复合材料制品，其包括：一定重量百分比的颗粒；一定重量百分比的树脂；至少一层整体结合在制品中的垫。在某些应用中，所述制品充分不含气孔、基本不含气孔或不含气孔。在垫位于模塑物外表面上的此类设置中，当将载荷以使纤维垫位于与该施加载荷相对的表面上的方式施加时，挠曲性能可显著增加。
在某些正压力和真空实施方式中，有利的是，树脂罐可补充设计用于在升高的压力下注入树脂或其它液体的一块设备。例如，可将活塞注射泵安装在模具与树脂罐的注入管线中，以向树脂注入施加正压力。这样的活塞泵可以通过泵和管路性树脂储库气动进料树脂和/或在重力自动加料下或使用树脂罐中的小的正压力直接从树脂罐进料。这有利地允许建立从树脂储库至灌注的密封树脂输送体系。在某些实施方式中，活塞泵和树脂罐可用并入活塞注入系统中的多组分静态混合器代替。在该系统中，多个活塞泵将树脂在适宜的注入压力下输送经过静态混合器，并且混合的树脂可自静态混合器直接和/或间接引入模具中。
组合的真空/正压力系统所用的压力和真空水平可变。在某些实施方式中，可将模具置于至少150mbar或至少50mbar的真空下，并且树脂灌注可仅始于真空力下，以便减轻所发生的树脂冲走的量。少量树脂被引入之后，在灌注期间可逐渐增加压力，以促进连续的树脂灌注速度。在某些应用中，最终注入压力将达到至少20psi，但也可以使用至少35psi。在某些应用中，可使用至少100psi的最终注入压力。在某些实施方式中，树脂灌注可仅始于以下之一种或多种：真空、压力以及真空和压力。在某些实施方式中，可将模具置于至少150mbar或至少50mbar的真空下，并且树脂灌注可仅始于真空力下，以便减轻所发生的树脂冲走的量。
在某些实施方式中，对于至少部分树脂灌注过程而言，可将模具置于15mbar～500mbar、50mbar～150mbar、100mbar～400mbar、75mbar～175mbar、20mbar～60mbar150mbar或200mbar～800mbar的真空下，并且注入压力可以是以下中一种或多种：保持基本恒定，逐渐增加，逐步增加，逐渐增加并减少，以及逐步增加并减少至1psi～2000psi、5psi～20psi、5psi～35psi、5psi～100psi、5psi～100psi、15psi～25psi、30psi～40psi、5psi～1000psi、5psi～500psi的压力或其它合适压力范围。在某些实施方式中，在压力下降树脂组合物灌注到模具中可通过使用到模具的至少1、2、3、4、5或6个树脂灌注口或灌注点进行，其中在至少部分树脂灌注过程中，在至少部分树脂灌注过程中，可将模具置于15mbar～500mbar、50mbar～150mbar、100mbar～400mbar、75mbar～175mbar、20mbar～60mbar150mbar或200mbar～800mbar的真空下，并且注入压力可以是以下中一种或多种：保持基本恒定，逐渐增加，逐步增加，逐渐增加并减少，或逐步增加并减少至1psi～2000psi、5psi～20psi、5psi～35psi、5psi～100psi、5psi～100psi、15psi～25psi、30psi～40psi、5psi～1000psi、5psi～500psi的压力或其它合适压力范围。
图14A～14I图解了根据某些实施方式结合了压力灌注和真空灌注的用于制造模制复合材料制品的方法。该方法和/或系统可用于制造一元聚合物复合材料制品。在该示例性实施方式中，所述至少一个垫(110)如附图所示置于灌注口(2)之上。在某些实施方式中，该至少一个垫可置于灌注口之上、在灌注口开口上、灌注开口附近、至少部分在灌注口开口中、在灌注口开口中、紧靠灌注口开口或者上述的组合，而且如本文所讨论该至少一个垫的这种布置可允许树脂更快灌注到垫中。如图14A～14I所图解的垫的布置还可与本文公开的其它灌注方法一起使用。例如，下述方法中一种或多种：真空灌注、压力灌注、结合了真空和压力的灌注以及大气压灌注。
图15A～15I图解了根据某些实施方式结合了压力灌注和真空灌注的用于制造模制复合材料制品的方法。该方法和/或系统可用于制造一元聚合物复合材料制品。在该示例性实施方式中，所述至少一个垫(112)如附图所示置于模具的内部部分且该垫处于硬化的预成形品的形式。如本文所公开的，该至少一个垫的形状取决于制品的具体应用是可变的。如图15A～15I所图解的垫在模具中的布置还可与本文公开的其它灌注方法一起使用。通过连接接触模具或模具中的增强物的薄垫片或暗榫并与该硬化的垫相结合，垫可被保持在适当位置，在颗粒填充和树脂灌注过程中这用于将预成形品保持在适当位置。或者，预成形品或织物可通过连接至内部增强物和/或插入物来固定，其甚或可利用金属线、绳和/或细丝悬挂于模具的表面，从而使其固定在适当位置。例如，下述方法中一种或多种：真空灌注、压力灌注、结合了真空和压力的灌注以及大气压灌注。
图16A～16I图解了根据某些实施方式结合了压力灌注和真空灌注的用于制造模制复合材料制品的方法。该方法和/或系统可用于制造一元聚合物复合材料制品。在该示例性实施方式中，所述至少一个垫(113)沿着模具内壁的足够部分置于模具中，使得其如图解所示位于两个相对侧面上。在某些应用中，存在至少两片单独的垫。在某些应用中，所述垫至少覆盖模具内壁180度。该至少一个垫的形状取决于制品的具体应用是可变的。如图16A～16I所图解的垫在模具中的布置还可与本文公开的其它灌注方法一起使用。例如，下述方法中一种或多种：真空灌注、压力灌注、结合了真空和压力的灌注以及大气压灌注。
图17A～17I图解了根据某些实施方式结合了压力灌注和真空灌注的用于制造模制复合材料制品的方法。该方法和/或系统可用于制造一元聚合物复合材料制品。在该示例性实施方式中，第一至少一个垫(114)沿着模具内壁置于模具中，第二至少一个垫(115)置于模具内部。第一至少一个垫和/或第二至少一个垫的形状和/或布置取决于所制造制品的具体应用是可变的。如图16A～16I所图解的垫(114)和(115)还可与本文公开的其它灌注方法一起使用。例如，下述方法中一种或多种：真空灌注、压力灌注、结合了真空和压力的灌注以及大气压灌注。
图18A～18K图解了根据某些实施方式结合了压力灌注和真空灌注的用于制造模制复合材料制品的方法。该方法和/或系统可用于制造一元聚合物复合材料制品。在该示例性实施方式中，所述至少一个垫(140)如附图18B所示置于灌注口(2)之上。在某些实施方式中，所述至少一个垫可置于灌注口之上、在灌注口开口上、灌注开口附近、至少部分在灌注口开口中、在灌注口开口中、紧靠灌注口开口或者上述的组合，而且如本文所讨论该至少一个垫的这种布置可允许树脂更快灌注到垫中。在某些实施方式中，灌注口可以可选地被第一层颗粒覆盖，然后将第一层垫置于该第一层颗粒之上。
装配模具之后，可将一些干燥颗粒(141)加至模具中。这图解在图18B中。在填充步骤过程中和/或填充步骤之后可利用振动，以确保干填料已经充分渗透模具的腔和/或区域。振动还可用于使填料进一步致密化和/或减少所夹带空气的体积。通常使振动保持足以使填料致密化和/或使其输送的时间。图18D图解了振动停止之后已致密的填料(141)和垫(140)。在图18E中，将另一层垫(142)置于模具中，并如图18F和18G所示，重复将额外的干燥颗粒填料(143)添加至模具中并振动所添加颗粒的过程。如图18H所示，将另一层垫置于模具中。
如图18IE所图解的，可将树脂罐(7)通过树脂灌注管线(9)连接至模具，并向该罐中添加预混合的树脂(8)。树脂罐(7)与大气密封，并且通过压力输送管线(20)将正压力施加于该树脂罐。可使模具中的真空与树脂罐中的压力平衡，产生压差，该压差将促进树脂从高压树脂罐(7)向低压模具(1)的输送。然后打开树脂灌注管线(9)，并通过正压力将树脂(8)推入模具中。有利地，在注入步骤中可增加或调整树脂注入压力，以便在树脂前端前行经过填料时保持树脂的恒定流动。
当认为填充步骤完成之后，通过闭合灌注管线龙头或者通过夹紧灌注管线(9)，可终止树脂灌注。如图18JG中所示，在树脂灌注完成且灌注管线被夹紧之后，可任选再次使模具振动，以使树脂和填料复合材料进一步致密化。另一种选择对模具进行至少一次的至少20%旋转并再次振动模具，以进一步使树脂、垫和填料复合材料致密化。在移去振动之后，释放模具上的真空并使树脂组合物在模具中固化。如图18K所图解的，将固化的复合材料(144)从模具中移出，并且如果需要的话，如本文公开的其它实施方式一样，可进行后固化和最终的机械加工。图18A～18K所用的过程可以与下述一种或多种一起使用：真空灌注、压力灌注以及结合了真空和压力的灌注。所制造的制品是一元聚合物复合材料制品，其包含：一定重量百分比的颗粒；一定重量百分比的树脂；和至少一层整体结合在该制品中的垫。在某些应用中，所述制品充分不含充分不含气孔、基本不含气孔或不含气孔。
在其中引入垫作为制品中的内部元件的实施方式中，可使用不同的技术将垫保持的所需的位置。图19A～19C阐述了布置内部垫元件的方法的示例性图解。图19A显示了已经连接至四个薄垫片(121，122，123和124)的预成形垫元件(120)。取决于模具的设计和/或待被制造的制品薄垫片的布置可变。图19B显示了薄垫片被置于模具内部中的垫的横截面。在该实施方式中，模具由两部分(127a,127b)组成。在图19B中，显示了还不含添加树脂和/或颗粒的模具腔(129)。在已经放置了垫元件且准备好模具之后，可用树脂和颗粒填充模具，并利用本文公开的一种或多种实施方式进行浇铸。图19C显示了在浇铸完成且模具移走之后在切割横截面中所述制品看上去的形状。在该切割横截面中，垫元件布置在模制制品的内部且薄垫片仍然存在于该浇铸制品中。
图20A和20B图解了根据某些实施方式的示例性一元聚合复合材料制品或整体浇铸聚合物复合材料制品。图20A显示了具有凸缘(131)的水力旋流器(135)的侧视图。所图解的一元水力旋流器可以整体铸件(single casting)制成。该水力旋流器壁的外部部分基本由成形的树脂灌注的垫(130)构成。如在图20B中能够看到的，该水力旋流器的透视图，该水力旋流器的壁表面内部部分基本由树脂和颗粒复合材料层(134)构成。树脂灌注垫的外层(132)和内层的树脂和颗粒复合材料(133)还可见于图20B。如图20B所示的是位于凸缘(131)的上表面上的螺栓孔(136)。利用本文公开的一个或多个实施方式，整体旋流器或大部分旋流器可作为垫、颗粒和树脂的复合材料来制造。
本文所公开的方法、方法步骤和/或系统并非意图限制所公开的实施方式。另外一种实施方式的限定可与其它实施方式的限定相结合而形成另外的实施方式。
在某些实施方式中，如果期望和/或需要，还可以进行后固化修饰和改进。如果需要，通过将已固化物品置于炉在并在适当温度下固化一段时间，还可以进行额外固化。例如，额外固化可在90℃-140℃的温度下在炉中进行2小时至6小时的时间。还可使用其它合适的温度和时间。所选择的温度和/或时间可取决于用于形成制品的组分和/或其计划用途。
在某些实施方式中，模制复合材料制品包括大部分莫氏硬度大于7的碳化硅颗粒，并且包括至少10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的碳化硅颗粒的垫和模制复合材料制品可在120℃的炉中进一步固化约4小时。在复合材料中可发现的颗粒和树脂组合物的百分比可变。在某些实施方式中，所述复合材料包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒。在其它实施方式中，所述复合材料包括20wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～80wt%的颗粒。在某些实施方式中，树脂组合物占复合材料总重量的约10%～50%、20%～25%、20%～30%、25%～35%、30%～45%或40%～55%。在某些实施方式中，颗粒占复合材料总重量的约90%～50%、80%～75%、80%～70%、75%～65%、70%～55%或60%～45%。另外，其它组分可存在于复合材料中。例如，可使用多达3wt%、5wt%、7wt%或10wt%的短切玻璃纤维、短切或磨制碳纤维、微球或其组合。可使用中空微球，其按体积计多达30%、40%、50%或60%(重量百分比将基于微球的密度而变)。这些材料可用于代替填料，但通常不是树脂。
模制复合材料制品中可见的颗粒和树脂组合物的百分比可变。在某些实施方式中，所述模制复合材料制品包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒。在其它实施方式中，所述模制复合材料制品包括20wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～80wt%的颗粒。在某些实施方式中，树脂组合物占模制复合材料制品总重量的约10%～50%、20%～25%、20%～30%、25%～35%、30%～45%或40%～55%。在某些实施方式中，颗粒占模制复合材料制品总重量的约90%～50%、80%～75%、80%～70%、75%～65%、70%～55%或60%～45%。另外，其它组分可存在于复合材料制品中。例如，可使用多达3wt%、5wt%、7wt%或10wt%的短切玻璃纤维、短切或磨制碳纤维、微球或其组合。可使用中空微球，其按体积计多达30%、40%、50%或60%(重量百分比将基于微球的密度而变)。这些材料可用于代替填料，但通常不是树脂。在某些实施方式中，所述复合材料包括15～30wt%的树脂组合物和70～85wt%的碳化硅颗粒。在某些实施方式中，所述模制复合材料制品包括15～30wt%的树脂组合物和70～85wt%的碳化硅颗粒。本文公开的颗粒和树脂组合物的重量百分比可与本文所公开的复合材料制品的其它物理性质相结合。
在某些实施方式中，所述至少一层垫按体积计为所述一元聚合物复合材料制品总体积的至少0.1%,0.5%,1%,5%,10%,20%,or30%。在某些实施方式中，所述至少一层垫按体积计为所述一元聚合物复合材料制品总体积的0.1%～30%,0.5%～30%,1%～20%,or5%～20%。还可使用其它体积%量。在某些实施方式中，所述至少一层垫按重量计为所述一元聚合物复合材料制品总重量的至少0.1%,0.5%,1%,5%,10%,or20%。在某些实施方式中，所述至少一层垫按重量计为所述一元聚合物复合材料制品总重量的至少0.1%～20%,0.5%～20%,1%～10%,5%～20%,or10%～20%。还可使用其它wt%量。复合材料制品中存在的垫的量可以变化；本文公开的重量%和体积%可与本文公开的该复合材料制品的其它性质相结合。
模制复合材料制品
使用本文公开的方法和/或系统制备各种模制复合材料制品。在某些应用中，这些一元聚合物复合材料制品适合单独使用或与机械设备中的其它组件(例如泵)结合使用，而且在高度耐腐蚀和/或耐磨损环境特别有用。一些非限定性例子为陶瓷类型泵、陶瓷类型泵组件、其它机械设备和/或机械设备部件。在某些应用中，所制造的一元聚合物复合材料制品可以是泵、泵组件、预成形品和/或其它组件，这些制品可联合或结合利用其它方法(例如浆料浇铸)制造的其它泵、泵组件和/或零件使用，以制造所需设备。本文公开的一元聚合物复合材料制品可用于采矿业、化学工业、烟道气脱硫(例如发电)、脱盐和/或其它领域，尤其可用于高度耐腐蚀和/或耐磨损环境。
如本文所用，一元聚合物复合材料制品可具有若干不同定义。在某些实施方式中，一元复合材料制品可定义为包含下述的制品：树脂、颗粒和垫，其中所述垫用树脂灌注、基本灌注或充分灌注，且所述制品在模制过程中形成。在某些应用中，这可包括仅用树脂基本灌注或充分灌注的一部分垫。在某些应用中，所制造的一元聚合物复合材料制品可以充分不含气眼、基本不含气眼或不含气眼。这与下述制造过程相反，在该制造过程中，例如，使用浆料浇铸形成一部分制品，而该制品的另一部分诸如垫是单独形成的，并且该制品的这两部分通过例如胶合而结合在一起。在某些实施方式中，一元复合材料制品可定义为包含下述的制品：树脂、颗粒和垫，在一个或多个以下阶段使含聚合物/垫/树脂复合材料的模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后。在某些应用中，所制造的一元聚合物复合材料制品可以充分不含气眼、基本不含气眼或不含气眼。在某些实施方式中，一元复合材料制品可定义为包含下述的制品：树脂、颗粒和垫，其中所述制品以整体模塑或浇铸法制造。
所述复合材料制品在多个领域具有应用，诸如采矿、化学工业、烟道气脱硫、脱盐或其它领域。在某些实施方式中，本文公开的物理和化学性质可以各种组合相结合。
在某些实施方式中，所制备的一元聚合物复合材料制品具有至少20、25、30、40、50、55或60MPa的抗挠强度。在某些实施方式中，所制备制品的抗挠强度介于25～60MPa、30～55MPa、40～55MPa、50～60MPa或为其它合适的抗挠强度。在某些实施方式中，已固化树脂组合物具有至少20、25、30、40、50、55或60MPa的抗挠强度。在某些实施方式中，已固化树脂组合物的抗挠强度介于30～55MPa、25～40MPa、30～50MPa、25～60MPa或为其它合适的抗挠强度。
在某些实施方式中，所制备的一元聚合物复合材料制品具有至少5、10、15、20或30MPa的抗拉强度。在某些实施方式中，所制备制品的抗拉强度介于5～15MPa、10～30MPa、5～25MPa、15～30MPa或为其它合适的抗拉强度。在某些实施方式中，已固化树脂组合物具有至少15、30、50、70或100MPa的抗拉强度。在某些实施方式中，已固化树脂组合物的抗拉强度介于15～100MPa、30～100MPa、15～70MPa或50～100MPa或为其它合适的抗拉强度。
在某些实施方式中，所制备的一元聚合物复合材料制品具有至少90℃、100℃、110℃、115℃或120℃的玻璃化转变温度。在某些实施方式中，已固化树脂组合物具有至少90℃、100℃、110℃、115℃或120℃的玻璃化转变温度。
在某些实施方式中，所制备的一元聚合物复合材料制品的颗粒基本均匀地分散于树脂基体内。气眼基本消除。颗粒的分布基本均匀且富树脂区基本消除。这使得固化产品中具有基本一致的密度。固化复合材料制品的密度可在2～3g/cc、2.2～2.8g/cc或2.4～2.7g/cc。其它密度范围和/或一些密度变化也见于某些实施方式在固化产品中。
在某些实施方式中，所制备的制品充分不含、基本不含或不含气眼。在某些应用中，不含气眼可通过切开一部分所制备的制品并视觉观察气眼或孔来测定。如果在无放大的情况下视觉观察后，所切开制品的5cm正方形表面区域中小于10%、8%、6%、5%、3%、2%或1%的该表面区域由气眼组成，则在某些应用中所制备的制品可被认为是无气孔。在某些实施方式中，充分不含气眼可通过切开一部分所制备的制品并视觉观察气眼或孔来测定。如果在无放大的情况下视觉观察后，所切开制品的5cm正方形表面区域中小于40%、35%、25%或20%的该表面区域由气眼组成，则在某些应用中所制备的制品可被认为是充分无气孔。减少气眼的数量是某些实施方式的一个优势。
在某些实施方式中，所制备的一元聚合物复合材料制品具有适当的耐磨性。在某些应用中，耐磨性可通过烟道气脱硫应用的性能定义，此时该材料将被认为是耐侵蚀和/或耐腐蚀的。典型的应用寿命可以超过15,000个使用小时数，且高达100,000个使用小时数或更高。在某些实施方式中，耐磨性可定义为其中所制备材料具有10,000～200,000个使用小时数、15,000～100,000个使用小时数、15,000～60,000个使用小时数、25,000～100,000个使用小时数或40,000～80,000个使用小时数的寿命。橡胶或金属的典型寿命在正常条件下可以在5000～30,000小时。在某些实施方式中，耐磨性可定义为其中所制备材料具有3,000～40,000个使用小时数、5,000～30,000个使用小时数、10,000～30,000个使用小时数或15,000～25,000个使用小时数的寿命。在某些实施方式中，所制备的制品具有适当的耐酸性。在某些实施方式中，所制备的制品具有适当的耐化学性。在某些实施方式中，所制备的制品具有以下性能中的一种或多种：适当的耐磨性、适当的耐酸性和适当的耐化学性。在某些实施方式中，所制备的制品具有适当的耐磨性、适当的耐酸性和/或适当的耐化学型，其中所制备的材料具有5,000～30,000个使用小时数、15,000～200,000个使用小时数、5,000～20,000个使用小时数、15,000～100,000个使用小时数、25,000～100,000个使用小时数或40,000～80,000个使用小时数的寿命。
应理解，本文所公开的物理性质范围在可以各种组合相结合。例如，某些公开的实施方式涉及以下方法和系统，其制备出抗挠强度为30～150MPa、抗拉强度为15～120MPa以及玻璃化转变温度为至少110℃的一元聚合物复合材料制品。某些公开的实施方式涉及制备出具有以下一种或多种性能的一元聚合物复合材料制品的方法和系统：抗挠强度为至少30MPa，抗拉强度为20～50MPa，以及玻璃化转变温度为至少110℃。另一实施例是制备出以下模制复合材料制品的方法和/或系统，所述模制复合材料制品包括包括大部分莫氏硬度大于7的碳化硅颗粒，并且所述制品包括至少10wt%～50wt%的树脂组合物和50%～90%的碳化硅颗粒，其中所制备的制品具有一种或多种以下性能：抗挠强度介于50～80MPa，抗拉强度介于20～50MPa，玻璃化转变温度为至少110℃，适当的耐磨性，适当的耐酸性和适当的耐化学性。
例如，某些公开的实施方式涉及抗挠强度为至少100MPa、抗拉强度介于20～80MPa以及玻璃化转变温度为至少110℃的一元聚合物复合材料制品。例如，某些公开的实施方式涉及抗挠强度为至少抗挠强度介于30～55MPa、抗拉强度介于20～50MPa以及玻璃化转变温度为至少110℃的制品。
实施例
实施例1.两种SiC掺合物，真空灌注，80℃固化：在以下实施例中，使用碳化硅颗粒制备模制复合材料制品。最终制品含有约75wt%碳化硅颗粒和约25wt%聚合物。聚合物/树脂组合物含有：
100重量份Daron45乙烯酯氨基甲酸乙酯混合聚合物；
35重量份聚二苯甲烷异氰酸酯(MDI))；
2重量份过氧化物催化剂；和
5重量份沸石分子筛；
制造过程包括以下步骤(关于制造过程的示意图，参见图1)：
1.树脂：制备部分A和部分B树脂混合物：
部分A含有100份乙烯酯混合聚合物和5份沸石分子筛，和
部分B含有35份聚二苯甲烷异氰酸酯和2酚过氧化物催化剂。部分A和部分B树脂混合在安装有机械搅拌器的烧瓶中进行。该实施例制备约1kg。
2.硅烷处理的碳化硅制备：在该实施例中，所用的碳化硅是两种不同粒度(50μm～1mm)的混合物并且如下制备。将1千克碳化硅(24目)加至30克烷基硅烷的450mL无水乙醇溶液中。经24目筛选的碳化硅由大小为750μm或更小的颗粒组成。选择烷基硅烷使得其对上述树脂组合物具有活性。此处，烷基硅烷是3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(3-MPS)。搅拌混合物，以确保颗粒充分湿润，然后使其室温静置约1小时。使用真空过滤烧瓶和布氏漏斗过滤混合物，并用乙醇洗涤残留物，然后在约20mbar的真空下干，产生最终的硅烷处理的SiC。对经46目筛选的碳化硅颗粒重复该步骤，提供类似量的200μm大小的SiC颗粒。
3.使选定等级的硅烷处理的碳化硅颗粒在使用之前进行干掺合。在该实施例中，掺合物是750μm：200μm的70：30混合物。
4.将一片垫置于模具中，该垫总厚度约0.75mm，大小为20cm x8cm，由3层利用喷涂粘合剂粘结在一起的碳纤维斜纹机织织物组成。此处所用的垫是碳纤维斜纹机织织物且含有碳纤维。将垫置于模具内所需的位置并根据需要进行固定。
5.用上述经处理的碳化硅颗粒的掺合物填充模具。在颗粒填充过程中，使模具在100～10,000Hz的振动速率下振动，并且在填充完成之后继续振动多达1分钟，以促进颗粒的填充和使颗粒均匀流入模具的几何形状中。如果需要，也可使用压缩空气，以便在填充过程中(特别是填充复杂几何形状时)使颗粒材料流化。
6.在模具底部上的一个或若干填充点处，将树脂灌注软管连接至模具，然后密封经颗粒填充且经振动压实的模具并将其置于小于100mbar的真空下。模具本身可以是真空密封的工具，或者其可被置于真空室中，或者甚至可以是连接至真空的密封袋，这在复合材料行业通常被称为“真空袋成型”。真空填充允许树脂更迅速填充到模具中并且还降低灌注过程中夹带空气的可能性。
7.然后，通过静态混合器混合可热固化的两组分树脂材料，并将其分配至与灌注软管另一端连接的树脂罐。在灌注软管上打开龙头，使树脂在真空牵引下被引入模具中。使树脂经过垫和颗粒灌注并填充模具。填充后，使模具再次振动压实多达5分钟的期间，以确保最大致密化以及阻止任何“树脂冲走”，在这种情况下，由于树脂流动使颗粒被冲击而远离注入口，产生富树脂区。
8.接下来，使模具去除振动和真空，并置于炉中以固化一元聚合物复合材料。此处，在该实施例中，通过仅加热至80℃并保持4小时来实现固化。固化之后，将该一元聚合物复合材料制品从模具中移出。
9.根据需要进行该制品的后固化修饰和改进。
10.如果需要，通过将已固化物品置于炉中并在高于120℃的温度下无真空情况下固化4小时，对该制品进行额外的退火。
所得一元聚合物复合材料制品具有以下性能：抗挠强度110MPa、挠曲模量15000MPa和抗拉强度25MPa。
实施例2，五种粒度SiC掺合物，真空灌注，80℃固化：在以下实施例中，使用五种不同大小的碳化硅颗粒制备模制复合材料制品。最终制品含有约75wt%碳化硅颗粒和约25wt%聚合物以及一部分垫。聚合物/树脂组合物含有：
100重量份Daron45乙烯酯氨基甲酸乙酯混合聚合物
35重量份聚二苯甲烷异氰酸酯(MDI)
2重量份过氧化物催化剂
5重量份沸石分子筛
制造过程包括以下步骤(关于制造过程的示意图，参见图1)：
1.树脂：制备部分A和部分B树脂混合物：
部分A含有100份乙烯酯混合聚合物和5份沸石分子筛，和
部分B含有35份聚二苯甲烷异氰酸酯和2酚过氧化物催化剂。部分A和部分B树脂混合在安装有机械搅拌器的烧瓶中进行。该实施例制备约1kg。
2.硅烷处理的碳化硅制备：在该实施例中，所用的碳化硅是五种不同粒度的混合物并且如下制备。将1千克碳化硅(24目)加至30克烷基硅烷的450mL无水乙醇溶液中。经24目筛选的碳化硅由大小为750μm或更小的颗粒组成。选择烷基硅烷使得其对上述树脂组合物具有活性。此处，烷基硅烷是3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(3-MPS)。搅拌混合物，以确保颗粒充分湿润，然后使其室温静置约1小时。使用真空瓶和布氏漏斗过滤混合物，并用乙醇洗涤残留物，然后在约20mbar的真空下干，产生最终的硅烷处理的SiC。对其它大小的经筛选的碳化硅颗粒重复该步骤，提供类似量的1mm、750μm、500μm、250μm和100μm粒度的SiC颗粒。对于100目(150μm粒度)材料，由于溶剂渗入团块的能力降低，将悬浮液机械搅拌1小时，而不是使其静置，以确保颗粒完全湿润并且能够与硅烷反应。
3.使五种等级的硅烷处理的碳化硅颗粒在使用之前进行干掺合。此处，经处理SiC等级的掺合物为1重量份1mm、1重量份750μm、1重量份500μm、1重量份250μm和1重量份100μm。
4.将一层垫置于模具中，该垫总厚度约0.25mm，大小为20cm x8cm，由1层非机织E玻璃纤维组成。此处所用的垫是非机织E玻璃纤维且含有玻璃纤维。将垫置于模具内所需的位置并根据需要进行固定。5.用上述经处理的碳化硅颗粒的掺合物填充模具。在颗粒填充过程中，使模具在100～10,000Hz的振动速率下振动，并且在填充完成之后继续振动多达1分钟，以促进颗粒的填充和使颗粒均匀流入模具的几何形状中。如果需要，也可使用压缩空气，以便在填充过程中(特别是填充复杂几何形状时)使颗粒材料流化。
6.在模具底部上的一个或若干填充点处，将树脂灌注软管连接至模具，然后密封经颗粒填充且经振动压实的模具并将其置于小于100mbar的真空下。模具本身可以是真空密封的工具，或者其可被置于真空室中，或者甚至可以是连接至真空的密封袋，这在复合材料行业通常被称为“真空袋成型”。真空填充允许树脂更迅速填充到模具中并且还降低灌注过程中夹带空气的可能性。
7.然后，通过静态混合器混合可热固化的两组分树脂材料，并将其分配至与灌注软管另一端连接的树脂罐。在灌注软管上打开龙头，使树脂在真空牵引下被引入模具中。使树脂经过颗粒和垫灌注并填充模具。填充后，使模具再次振动压实多达5分钟的期间，以确保最大致密化以及阻止任何“树脂冲走”，在这种情况下，由于树脂流动使颗粒被冲击而远离注入口，产生富树脂区。
8.接下来，使模具去除振动和真空，并置于炉中以固化一元聚合物复合材料或整体浇铸聚合物复合材料。此处，在该实施例中，通过仅加热至80℃并保持4小时来实现固化。固化之后，将该一元聚合物复合材料制品或整体浇铸聚合物复合材料制品从模具中移出。
9.根据需要进行该制品的后固化修饰和改进。
10.如果需要，通过将已固化物品置于炉中并在高于120℃的温度下无真空情况下固化约4小时，对该制品进行额外的退火。
所得的一元聚合物复合材料制品具有以下性能：抗挠强度65MPa、挠曲模量12500MPa以及抗拉强度22MPa。
实施例3，两种SiC掺合物，垫，真空灌注，渐进固化：此处，如实施例1般制备聚合物复合材料，但是在该方法中使用温度斜坡进行固化。所填充的模具首先被加热至50℃的低温，持续2小时，之后增加至60℃，最后80℃，在各个这些温度下最低保持1小时。所得的一元聚合物复合材料制品具有以下性能：抗挠强度58MPa、挠曲模量14000MPa、抗拉强度34MPa。
实施例4，五种粒度SiC掺合物，真空灌注，渐进固化；此处，如实施例2般制备聚合物复合材料，但是在该方法中使用温度斜坡进行固化。所填充的模具首先被加热至50℃的低温，持续2小时，之后增加至60℃，最后80℃，在各个这些温度下最低保持1小时。所得的一元聚合物复合材料制品具有以下性能：抗挠强度122MPa、挠曲模量12700MPa以及抗拉强度29MPa.
实施例5，两种SiC掺合物，垫，真空灌注，80℃固化：在该实施例中，所用的碳化硅掺合物与实施例1中的相同，但是，在该例中，碳化硅已经用硅烷
Figure BDA0000482540030000631
A1100——γ-氨基丙基三乙氧基硅烷按照实施例1所述的方法进行了处理。且该制品由约75wt%碳化硅颗粒和约25wt%聚合物组成以及一部分垫。然而，该实施例中所用的聚合物/树脂组合物是两部分灌注级环氧树脂和硬化剂体系Epolam2035，其粘度优选小于1000cps，最佳小于500cps。为制备树脂组合物，部分A和部分B树脂组合物如下制备：部分A含有100份乙烯酯混合聚合物和5份沸石筛，而部分B含有35份聚二苯甲烷异氰酸酯和2份过氧化物催化剂。部分A和部分B是工业可得的材料。部分A含有100份灌注级环氧树脂，其玻璃化转变温度高于120℃。部分B含有与部分A中的环氧树脂匹配的胺硬化剂。所得的一元聚合物复合材料制品具有以下性能：抗挠强度135MPa、挠曲模量8000MPa以及抗拉强度35MPa。
实施例6，五种粒度SiC掺合物，垫，真空灌注，80℃固化：在该实施例中，所用的碳化硅掺合物与实施例2中的相同。且该制品由约75wt%碳化硅颗粒和约25wt%聚合物组成，在该例中，碳化硅颗粒未用硅烷偶联剂处理并且如接受时使用。然而，该实施例中所用的聚合物/树脂组合物是两部分灌注级环氧树脂和硬化剂体系Epolam2035，其粘度优选小于1000cps，最佳小于500cps。为制备树脂组合物，部分A和部分B树脂组合物如下制备：部分A含有100份乙烯酯混合聚合物和5份沸石筛，而部分B含有35份聚二苯甲烷异氰酸酯和2份过氧化物催化剂。部分A和部分B是工业可得的材料。部分A含有100份灌注级环氧树脂，其玻璃化转变温度高于120℃。部分B含有与部分A中的环氧树脂匹配的胺硬化剂。所得的一元聚合物复合材料制品具有以下性能：抗挠强度85MPa、挠曲模量3000MPa以及抗拉强度26MPa。
实施例7，五种粒度SiC掺合物，垫，真空灌注，80℃固化：如实施例1般制备所用的SiC颗粒和树脂组合物。但是，此处使用压力灌注。在模具顶部上的一个或若干填充点处，将树脂灌注软管连接至模具，然后使经颗粒填充且经振动压实的模具经历1.1巴的压力。将树脂灌注软管连接至经历1.5巴内压的增压树脂罐。维持压差，直到模具被填充。之后，使模具振动另外10分钟的期间。所得的一元聚合物复合材料制品具有以下性能：抗挠强度62MPa、挠曲模量16000MPa以及抗拉强度33MPa.
实施例8，两种粒度SiC掺合物，垫，大气灌注，80℃固化：如实施例1般制备所用的SiC颗粒和树脂组合物。但是，此处使用大气灌注。在模具顶部上的一个或若干填充点处，将树脂灌注软管连接至模具，并用树脂组合物灌注模具。灌注后，使模具振动约30分钟，以便消除气眼并确保碳化硅颗粒的充分致密化。然后将组合物置于炉中固化，并通过将炉加热至80℃并使模具在炉中保持4小时进行固化。大气灌注的一个优势在于其在真空工艺装置和工厂设备上的投资显著降低，并且树脂能通过静态混合体系直接注入模具中，无需居间的树脂罐。这使得所用的树脂体积几乎是确切的，且浪费最小化。所得的一元聚合物复合材料制品具有以下性能：抗挠强度57MPa、挠曲模量11000MPa以及抗拉强度30MPa。
实施例9，两种类型的颗粒，垫，真空灌注，80℃固化：在以下实施例中，使用碳化硅和氧化铝颗粒制备模制复合材料制品。最终的一元聚合物复合材料制品含有约50wt%碳化硅颗粒、约25wt%氧化铝颗粒、约1mm厚的单向碳纤维垫层(由四层利用喷涂粘合剂粘结在一起的单向编制碳纤维织物组成)和约25wt%聚合物。聚合物/树脂组合物含有：
100重量份Daron45乙烯酯氨基甲酸乙酯混合聚合物
35重量份聚二苯甲烷异氰酸酯(MDI)
2重量份过氧化物催化剂
5重量份沸石分子筛
制造过程包括以下步骤(关于制造过程的示意图，参见图1)：
1.树脂：制备部分A和部分B树脂混合物：
部分A含有100份乙烯酯混合聚合物和5份沸石筛，和
部分B含有35份聚二苯甲烷异氰酸酯和2份过氧化物催化剂。部分A和部分B树脂混合在安装有机械搅拌器的烧瓶中进行。该实施例制备约1kg。
2.硅烷处理的碳化硅制备：在该实施例中，所用的碳化硅是两种不同粒度(50μm～1mm)的混合物并且如下制备。将1千克碳化硅(24目)加至30克烷基硅烷的450mL无水乙醇溶液中。经24目筛选的碳化硅由大小为750μm或更小的颗粒组成。选择烷基硅烷使得其对上述树脂组合物具有活性。此处，烷基硅烷是3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(3-MPS)。搅拌混合物，以确保颗粒充分湿润，然后使其室温静置约1小时。使用真空过滤烧瓶和布氏漏斗过滤混合物，并用乙醇洗涤残留物，然后在约20mbar的真空下干，产生最终的硅烷处理的SiC。对经46目筛选的碳化硅颗粒重复该步骤，提供类似量的200μm大小的SiC颗粒。
3.氧化铝颗粒用3-甲基丙烯酰氧基丙基三甲氧基硅烷(3-MPS)类似地处理，例如大小为50μm～1mm的氧化铝颗粒。
4.使选定等级的硅烷处理的碳化硅和氧化铝在使用之前进行干掺合。在该实施例中，掺合物是碳化硅和氧化铝各自的750μm:200μm的70:30混合物。
5.将碳纤维垫设置在模具的表面上并利用少量喷涂粘合剂涂层保持在适当位置。
6.用上述经处理的碳化硅和经处理的氧化铝颗粒的掺合物填充模具。在颗粒填充过程中，使模具在100～10,000Hz的振动速率下振动，并且在填充完成之后继续振动多达1分钟，以促进颗粒的填充和使颗粒均匀流入模具的几何形状中。如果需要，也可使用压缩空气，以便在填充过程中(特别是填充复杂几何形状时)使颗粒材料流化。
7.在模具底部上的一个或若干填充点处，将树脂灌注软管连接至模具，然后密封经颗粒填充且经振动压实的模具并将其置于小于100mbar的真空下。模具本身可以是真空密封的工具，或者其可被置于真空室中，或者甚至可以是连接至真空的密封袋，这在复合材料行业通常被称为“真空袋成型”。真空填充允许树脂更迅速填充到模具中并且还降低灌注过程中夹带空气的可能性。
8.然后，通过静态混合器混合可热固化的两组分树脂材料，并将其分配至与灌注软管另一端连接的树脂罐。在灌注软管上打开龙头，使树脂在真空牵引下被引入模具中。使树脂经过颗粒灌注并填充模具。填充后，使模具再次振动压实多达5分钟的期间，以确保最大致密化以及阻止任何“树脂冲走”，在这种情况下，由于树脂流动使颗粒被冲击而远离注入口，产生富树脂区。
9.接下来，使模具去除振动和真空，并置于炉中固化。在该实施例中，通过仅加热至80℃并保持4小时来实现固化。
10.根据需要进行后固化修饰和改进。
11.如果需要，通过将已固化物品置于炉中并在高于120℃的温度下无真空情况下固化约4小时，进行额外的退火。
所得的一元聚合物复合材料制品具有以下性能：在单向碳纤维组织方向中的抗挠强度140MPa、挠曲模量13000MPa以及抗拉强度27MPa。
实施例10，正压力和真空灌注相结合：如本文所公开制备所用的碳化硅颗粒和树脂组合物。使用适宜的工具以形成所需的形状，制备泵衬垫。密封模具并使用本文公开的双真空密封布置。也可使用其它合适的真空设置。越过模具表面布置双向碳纤维斜纹组织织物层，以产生平均厚度约12.5mm(5层织物)的垫。将树脂灌注管线连接至模具并夹紧以密封，然后连接至活塞灌注泵。经由垂直泵排放颈添加约8150克适当的碳化硅粉末，并且在填充碳化硅的过程中将装配组件在约20Hz下振动。继续填充，直至模具充分填充了压实的碳化硅。然后用密封模具帽覆盖排放，并将模具置于约50mbar的真空下。混合PrimeTM20LV还氧树脂和Prime20LV慢硬化剂(Gurit Holding AG制造)并将其置于活塞灌注泵之上所支撑的树脂罐中。用树脂填装泵并去除灌注管线夹，使树脂在真空吸引下经活塞泵进入所填充的模具。约2分钟后，经活塞泵向树脂施加约5psi的正压力，并且在每个随后的2分钟期间(each subsequent2minute period)，使压力增加约5psi。12分钟后，树脂注入压力约为30psi，而模具内的真空维持在约50mbar。使这些条件再保持约15分钟，或当观察到树脂进位于排放颈密封帽中的真空管线时。所灌注的树脂总质量约为2770克。真空管线和灌注管线均被夹住并与各自的泵切断。然后使模具在约20Hz下再次振动约10分钟。停止振动，并使组件在环境温度固化约12小时，此时打开模具并使已固化衬垫脱模。然后使模塑物在约80℃后固化约12小时，并根据覆盖需要使用合适的机械加工技术对其进行修整。所制造的制品为一元聚合物复合材料制品。
在以下中，借助随后的实施例对其它实施方式进行了解释。实施例A1.一元聚合物复合材料制品，其包含：50wt%～90wt%的颗粒；10wt%～50wt%的树脂；和至少一层整体结合在所述一元聚合物复合材料中的垫。
实施例A1.2.一元聚合物复合材料制品，其包含：50wt%～90wt%的颗粒；10wt%～50wt%的树脂；和至少一层整体结合在所述一元聚合物复合材料制品中的基本连续的垫。
实施例A1.5.一元聚合物复合材料制品，其包含：20wt%～80wt%的颗粒，其中至少20%的颗粒具有大于6.5、6.8或7的莫氏硬度20wt%～80%wt%的树脂；和至少一层整体结合在所述一元聚合物复合材料制品中的垫。
实施例A1.5.一元聚合物复合材料制品，其包含：20wt%～80wt%的颗粒，其中至少20%的颗粒具有大于6.5、6.8或7的莫氏硬度；20wt%～80wt%的树脂；和至少一层整体结合在所述一元聚合物复合材料制品中的基本连续的垫。
实施例A2.一种或多种A实施例的制品，其中大部分所述颗粒具有大于7的莫氏硬度。
实施例A3.一种或多种A实施例的制品，其中所述至少一层垫按体积计为所述制品的总体积的至少0.1%、0.5%、1%、5%、10%、20%或30%。
实施例A4.一种或多种A实施例的制品，其中所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A5.一种或多种A实施例的制品，其中所述至少一层垫按重量计为所述制品的总重量的至少0.1%、0.5%、1%、5%、10%或20%。
实施例A6.一种或多种A实施例的制品，其中所述至少一层垫由一种或多种下述材料构成：玻璃、玻璃纤维、碳、碳纤维、陶瓷、陶瓷纤维、聚合物、聚合物纤维、矿物质和矿物质纤维。
实施例A7.一种或多种A实施例的制品，其中所述制品包含至少二、三、四、五、六或七层垫。
实施例A8.一种或多种A实施例的制品，其中所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A9.一种或多种A实施例的制品，其中所述制品的所述至少一层垫不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A10.一种或多种A实施例的制品，其中所述制品的所述至少二、三、四、五、六或七层垫不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A11.一种或多种A实施例的制品，其中所述至少一层垫为至少5mm、10mm或20mm厚，且所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A12.一种或多种A实施例的制品，其中所述至少一层垫的厚度在5mm至25mm、1mm至10mm或10mm至20mm之间，且所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A13.一种或多种A实施例的制品，其中所述至少一层垫由玻璃纤维制成以及所述至少一个第二层由碳纤维制成，且所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A14.一种或多种A实施例的制品，其中所述至少一层垫由玻璃纤维制成以及所述至少一个第二层由碳纤维制成，且所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A15.一种或多种A实施例的制品，其中所述至少二、三、四、五、六或七层垫是由下述之一或多种制成的交替层：玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维和纤维素纤维，且所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。，且所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A16.一种或多种A实施例的制品，其中所述至少二、三、四、五、六或七层垫由下述之一或多种制成：玻璃纤维、碳纤维、陶瓷纤维和纤维素纤维，且所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A17.一种或多种A实施例的制品，其中所述至少二、三、四、五、六或七层垫由下述之一或多种制成：玻璃、碳、陶瓷和纤维素，且所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A18.一种或多种A实施例的制品，其中所述至少二、三、四、五、六或七层垫由至少二、三或四种不同材料制成，且所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例A19.一种或多种A实施例的制品，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的颗粒具有7或更大的莫氏硬度。
实施例A20.一种或多种A实施例的制品，其中大部分颗粒具有0.5～2的纵横比。
实施例A21.一种或多种A实施例的制品，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的颗粒具有0.5～2的纵横比。
实施例A22.一种或多种A实施例的制品，其中大部分颗粒具有0.7～1.3的纵横比。
实施例A23.一种或多种A实施例的制品，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的颗粒具有0.7～1.3的纵横比。实施例A24.一种或多种A实施例的方法，其中大部分所述颗粒的尺寸为50μm～1mm。
实施例A25.一种或多种A实施例的制品，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的颗粒的尺寸为50μm～1mm。
实施例A26.一种或多种A实施例的制品，其中所述颗粒包括两种或更多种不同尺寸等级的颗粒的掺合物。
实施例A27.一种或多种A实施例的制品，其中所述颗粒包括至少1、2、3、4、5或6种不同尺寸等级的颗粒。
实施例A28.一种或多种A实施例的制品，其中所述颗粒包括约750μm等级碳化硅颗粒与约200μm等级碳化硅颗粒的重量比为70:30的掺合物。
实施例A29.一种或多种A实施例的制品，其中所述颗粒包括725～775μm等级碳化硅颗粒与175～225μm等级碳化硅颗粒的重量比为65～75:25～35的掺合物。
实施例A30.一种或多种A实施例的制品，其中所述颗粒包括至少5种不同等级颗粒的掺合物，其包括约1份1mm颗粒、约1份750μm颗粒、约1份500μm颗粒、约1份250μm颗粒和约1份100μm颗粒。
实施例A31.一种或多种A实施例的制品，其中所述颗粒包括至少5种不同等级颗粒的掺合物，其包括约15～25份0.9～1.1mm颗粒、15～25份730～770μm颗粒、15～25份480～520μm颗粒、15～25份230～270μm颗粒和约15～25份90～110μm颗粒。
实施例A32.一种或多种A实施例的制品，其中所述颗粒包括至少两种不同类型的颗粒的掺合物。
实施例A33.一种或多种A实施例的制品，其中所述颗粒包括至少两种至四种不同类型的颗粒的掺合物。
实施例A34.一种或多种A实施例的制品，其中大部分所述颗粒8.8与9.2的莫氏硬度。
实施例A35.一种或多种A实施例的制品，其中大部分所述颗粒具有大于9的莫氏硬度而且是基本惰性的。
实施例A36.一种或多种A实施例的制品，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的颗粒具有大于9的莫氏硬度并且是基本惰性的。实施例A37.一种或多种A实施例的制品，其中所述颗粒选自以下中的一种或多种：碳化硅、碳化铝、碳化钨、碳化钛、金刚砂、石英、二氧化钛、硅石、硅砂和其它合适的非吸收性颗粒。
实施例A38.一种或多种A实施例的制品，其中所述颗粒是碳化硅颗粒。
实施例A39.一种或多种A实施例的方法，其中所述树脂组合物是灌注级树脂。
实施例A40.一种或多种A实施例的方法，其中所述树脂组合物包括以下中的一种或多种：乙烯酯氨基甲酸乙酯树脂和环氧树脂。
实施例A42.一种或多种A实施例的制品，其中所述制品具有复杂的几何形状而且存在基本均匀的树脂组合物和颗粒分布。
实施例A43.一种或多种A实施例的制品，其中所述制品具有基本均匀的树脂组合物和颗粒分布。
实施例A44.一种或多种A实施例的制品，其中所述制品包括15wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～85wt%的颗粒；所述颗粒是包含两种或更多种等级的硅烷处理的碳化硅颗粒的掺合物；且大部分掺合颗粒的尺寸为50μm～1mm。
实施例A45.实施例A所述的制品，其中所述至少一个垫是包含下述的纤维垫：玻璃纤维、碳纤维、其它增强纤维材料或其组合。
实施例A46.实施例A所述的制品，其中所述至少一层垫是连续的、基本连续的或充分连续的。
实施例A47.实施例A所述的制品，其中所述至少一层垫是至少30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%连续的。
实施例A48.实施例A所述的制品，其中所述至少一层垫在长度上是至少30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%连续的。
实施例A49.实施例A所述的制品，其中所述至少一层垫由至少1、2、3、4、5、6、7、8或9个不连续部分组成，且各不连续的部分是连续的、基本连续的或充分连续的。
实施例A50.实施例A所述的制品，其中所述制品包含至少两、三、四、五、六或七层垫，而且所述垫是包含下述的纤维垫：玻璃纤维、碳纤维、其它增强纤维材料或其组合。
实施例A51.实施例A所述的制品，其中所述制品包含至少两、三、四、五、六或七层垫，而且所述层中的至少一层是连续的、基本连续的或充分连续的。
实施例A52.实施例A所述的制品，其中所述制品包含至少两、三、四、五、六或七层垫，而且所述层中的至少两层、三层或四层是连续的、基本连续的或充分连续的。
实施例B1.1.一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供至模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平，其中大部分所述颗粒具有大于7的莫氏硬度；c)将树脂组合物灌注到填充了所述颗粒和所述至少一层垫的模具中，以形成复合材料，其中，在树脂组合物的至少部分灌注过程中，使所述模具的至少一部分经历真空，以及使所述模具的至少一部分经历正压力；d)在一个或多个下述阶段使所述模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
实施例B1.2.一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供至模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平；c)将树脂组合物灌注到填充了所述颗粒和所述至少一层垫的模具中，以形成复合材料；d)在一个或多个下述阶段使所述模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
实施例B1.3.一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供至模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平,其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的颗粒具有7或更大的莫氏硬度；c)将树脂组合物灌注到填充了所述颗粒和所述至少一层垫的模具中，以形成复合材料；d)在一个或多个下述阶段使所述模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
实施例B1.4.一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供至模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平,其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的颗粒具有7或更大的莫氏硬度；c)将树脂组合物灌注到填充了所述颗粒和所述至少一层垫的模具中，以形成复合材料；d)在一个或多个下述阶段使所述模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～80wt%的树脂组合物和20wt%～90wt%的颗粒；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
实施例B1.5.b)填充之后在介于100至10,000Hz的一个或多个振动速率下继续振动模具，以促进掺合颗粒的填塞以及促进掺合颗粒向模具内部几何形状中的基本均匀的流动；c)将填充有所述掺合颗粒的所述模具置于小于100mbar的真空下；d)在小于100mbar的真空下，将树脂组合物灌注到基本填充有所述掺合颗粒的所述模具内部；e)使基本填充有所述掺合颗粒和所述树脂组合物的所述模具在100～10,000Hz的一个或多个振动速率下振动1分钟至45分钟的时间，为促进致密化和防止树脂冲走；f)通过加热来固化所述基本填充有所述掺合颗粒和所述树脂组合物的模具，直至被固化，其中部分所述树脂组合物经由涂覆在大部分所述掺合颗粒上的硅烷偶联剂与大部分所述掺合颗粒结合；和g)从所述模具中移出已固化的模制复合材料制品，其中所述制品包括15wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～85wt%的掺合颗粒。
实施例A49.一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)用经硅烷处理的碳化硅颗粒的掺合物基本填充模具内部，其中大部分掺合颗粒的尺寸为50μm至1mm，并且在至少部分填充过程中振动模具；b)填充之后继续振动模具以促进掺合颗粒的填塞；c)将填充有所述掺合颗粒的所述模具置于小于100mbar的真空下；d)在小于100mbar的真空下，将树脂组合物灌注到基本填充有所述掺合颗粒的所述模具内部；e)使所述基本填充有掺合颗粒和所述树脂组合物的模具振动，以促进致密化；f)通过加热来固化所述基本填充有所述掺合颗粒和所述树脂组合物的模具，直至被固化，其中部分所述树脂组合物经由涂覆在大部分所述掺合颗粒上的硅烷偶联剂与大部分所述掺合颗粒结合；和g)将已固化的复合材料制品从所述模具中取出，其中所述制品包括15wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～85wt%的掺合颗粒。
实施例A50.一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)用经处理的碳化硅颗粒基本填充模具内部，其中在至少部分填充过程中振动模具；b)填充之后继续振动模具，以促进所述经处理的颗粒的填塞；c)将填充有所述经处理的颗粒的模具置于小于100mbar的真空下；d)在小于100mbar的真空下，将树脂组合物灌注到基本填充有所述经处理的颗粒的所述模具内部；e)使基本填充有所述经处理的颗粒和所述树脂组合物的所述模具振动以促进致密化，所述经处理的颗粒和所述树脂组合物包括15wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～85wt%的经处理的颗粒；和f)通过加热来固化基本填充有所述经处理的颗粒和所述树脂组合物的所述模具，直至被固化。
实施例A51.一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)用包含两种或更多种等级的硅烷处理的碳化硅颗粒的掺合物基本填充模具内部，其中大部分掺合颗粒的尺寸为50μm至1mm，并且在至少部分填充的过程中，在100～10,000Hz的一个或多个振动速率下振动模具；b)填充之后在介于100至10,000Hz的一个或多个振动速率下继续振动模具，以促进掺合颗粒的填塞以及促进掺合颗粒向模具内部几何形状中的基本均匀的流动；c)在大气压下，将树脂组合物灌注到基本填充有所述掺合颗粒的所述模具内部；d)使基本填充有所述掺合颗粒和所述树脂组合物的所述模具在100～10,000Hz的一个或多个振动速率下振动15分钟至75分钟的时间，以促进致密化和防止树脂冲走；e)通过加热来固化所述基本填充有所述掺合颗粒和所述树脂组合物的模具，直至被固化，其中部分所述树脂组合物经由涂覆在大部分所述掺合颗粒上的硅烷偶联剂与大部分所述掺合颗粒结合；和f)将已固化的复合材料制品从所述模具中取出，其中所述制品包括15wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～85wt%的掺合颗粒。
实施例A52.一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)用经硅烷处理的碳化硅颗粒的掺合物基本填充模具内部，其中大部分掺合颗粒的尺寸为50μm至1mm，并且在至少部分填充过程中振动模具；b)填充之后继续振动模具以促进掺合颗粒的填塞；c)在大气压下，将树脂组合物灌注到基本填充有所述掺合颗粒的所述模具内部；d)使所述基本填充有掺合颗粒和所述树脂组合物的模具振动，以促进致密化；e)通过加热来固化所述基本填充有所述掺合颗粒和所述树脂组合物的模具，直至被固化，其中部分所述树脂组合物经由涂覆在大部分所述掺合颗粒上的硅烷偶联剂与大部分所述掺合颗粒结合；和f)将已固化的复合材料制品从所述模具中取出，其中所述制品包括15wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～85wt%的掺合颗粒。
实施例A53.一种制造复合材料制品的方法，包括：a)用经处理的碳化硅颗粒基本填充模具内部，并且在至少部分填充过程中使模具振动；b)填充之后继续振动模具，以促进所述经处理的颗粒的填塞；c)在大气压下，将树脂组合物灌注到基本填充有所述经处理的颗粒的所述模具内部；d)使基本填充有所述经处理的颗粒和所述树脂组合物的所述模具振动以促进致密化，所述经处理的颗粒和所述树脂组合物包括15wt%～30wt%的树脂组合物和70wt%～85wt%的经处理的颗粒；和f)通过加热来固化基本填充有所述经处理的颗粒和所述树脂组合物的所述模具，直至被固化。
实施例B2.一种或多种实施例B所述的方法，其中大部分颗粒可具有0.5～2的纵横比。
实施例B3.一种或多种实施例B所述的方法，其中大部分颗粒具有0.7～1.3的纵横比。
实施例B4.一种或多种实施例B所述的方法，其中大部分所述颗粒的尺寸为50μm～1mm。
实施例B5.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述颗粒包括两种或更多种不同尺寸等级的颗粒的掺合物。
实施例B6.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述颗粒包括至少1、2、3、4、5或6种不同尺寸等级的颗粒。
实施例B7.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述颗粒包括约750μm等级碳化硅颗粒与约200μm等级碳化硅颗粒的重量比为70:30的掺合物。
实施例B8.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述颗粒包括725～775μm等级碳化硅颗粒与175～225μm等级碳化硅颗粒的重量比为65～75:25～35的掺合物。
实施例B9.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述颗粒包括至少5种不同等级的颗粒的掺合物，所述至少5种不同等级的颗粒包括约1份1mm颗粒、约1份750μm颗粒、约1份500μm颗粒、约1份250μm颗粒和约1份100μm颗粒。.
实施例B10.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述颗粒包括至少5种不同等级的颗粒的掺合物，所述至少5种不同等级的颗粒包括约15～25份0.9～1.1mm颗粒、15～25份730～770μm颗粒、15～25份480～520μm颗粒、15～25份230～270μm颗粒和约15～25份90～110μm颗粒。
实施例B11.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述颗粒包括至少两种不同类型的颗粒的掺合物。
实施例B12.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述颗粒包括至少两种至四种不同类型的颗粒的掺合物。
实施例B13.一种或多种实施例B所述的方法，其中大部分所述颗粒具有8.8到9.2的莫氏硬度。
实施例B14.一种或多种实施例B所述的方法，其中大部分所述颗粒具有大于9的莫氏硬度并且是基本惰性的。
实施例B15.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述颗粒选自以下中的一种或多种：碳化硅、碳化铝、碳化钨、碳化钛、金刚砂、石英、二氧化硅、硅石、硅砂和其它合适的非吸收性颗粒。
实施例B16.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述颗粒是碳化硅颗粒。
实施例B17.一种或多种实施例B所述的方法，其中将所述颗粒进行处理以在所述树脂组合物的灌注过程中增强它们的湿润性。
实施例B18.一种或多种实施例B所述的方法，其中将所述碳化硅颗粒用以下有机硅烷偶联剂组合物处理：所述有机硅烷偶联剂组合物能够在所述复合材料的固化过程中与部分所述树脂组合物结合。
实施例B19.一种或多种实施例B所述的方法，其中将所述碳化硅颗粒用烷基硅烷处理。
实施例B20.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述树脂组合物是灌注级树脂。
实施例B21.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述树脂组合物包括以下中的一种或多种：乙烯酯氨基甲酸乙酯树脂和环氧树脂。
实施例B22.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述树脂组合物包括热固性灌注级树脂。
实施例B23.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述树脂组合物具有小于1000cps的粘度。
实施例B24.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述树脂组合物在25℃具有小于500cps的粘度。
实施例B25.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述树脂组合物在25℃具有小于60cps的粘度。
实施例B26.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述树脂组合物在25℃具有10cps～500cps的粘度。
实施例B27.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述树脂组合物在45℃具有10cps～500cps的粘度。
实施例B28.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述树脂组合物是触变性的。
实施例B29.一种或多种实施例B所述的方法，其中在至少部分所述颗粒填充过程中使所述模具在介于100～10,000Hz之间的一个或多个振动速率下振动。
实施例B30.一种或多种实施例B所述的方法，其中在所述颗粒填充过程之后使所述模具在介于100～10,000Hz之间的一个或多个振动速率下振动，以促进以下中的一种或多种：所述颗粒的填塞和所述颗粒向所述模具内部几何形状中的基本均匀流动。
实施例B31.一种或多种实施例B所述的方法，其中在将所述模具用所述颗粒和所述树脂组合物填充之后，使所述模具在介于100～10,000Hz之间的一个或多个振动速率下振动1分钟至45分钟的时间。
实施例B32.一种或多种实施例B所述的方法，其中在将所述模具用所述颗粒和所述树脂组合物填充之后，使所述模具在介于100～10,000Hz之间的一个或多个振动速率下振动1分钟至75分钟的时间，以促进以下中的一种或多种：致密化和防止树脂冲走。
实施例B33.一种或多种实施例B所述的方法，其中将所述树脂组合物灌注到用所述颗粒填充至预定水平的所述模具的内部部分是在大气压下进行的。
实施例B34.一种或多种实施例B所述的方法，其中用所述颗粒填充之后，使至少部分所述模具经历小于100mbar的真空，并且将所述树脂组合物在真空下灌注到所述模具中。
实施例B35.1.一种或多种实施例B所述的方法，其中在用所述颗粒填充之后将所述树脂被灌注到所述模具中。
实施例B35.2.一种或多种实施例B所述的方法，其中在用所述颗粒填充之后，使所述模具的内部经历小于100mbar的真空，并且将所述树脂组合物在真空下灌注到所述模具中。
实施例B36.一种或多种实施例B所述的方法，其中在固化中，部分所述树脂组合物经由被涂覆在大部分所述颗粒上的硅烷偶联剂与大部分所述颗粒结合。
实施例B37.一种或多种实施例B所述的方法，其中将基本填充有所述碳化硅颗粒和所述树脂组合物的模具在70℃～90℃的一个温度范围固化3～6小时。
实施例B38.一种或多种实施例B所述的方法，其中使用至少一个、两个、三个或四个不同温度的温度斜坡，使基本填充有所述碳化硅颗粒和所述树脂组合物的模具固化，其中将所述碳化硅颗粒和所述树脂组合物在每个温度保持30分钟～3小时。
实施例B39.一种或多种实施例B所述的方法，其中所制备的树脂组合物的量仅为填充所述模具所需的量。
实施例B40.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述方法是减少了处理所述树脂组合物的人员需要的密闭系统。
实施例B41.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述方法是减少了所述树脂组合物向大气的暴露的密闭系统。
实施例B42.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述方法是改善了工作人员安全性和空气质量控制的密闭系统。
实施例B43.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述方法得到在组合物内具有减少的气眼的树脂/颗粒组合物。
实施例B44.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述方法在复杂几何形状的模具中制造出具有基本均匀的树脂组合物和颗粒分布的复合材料。
实施例B45.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述方法产生了所述树脂组合物和所述颗粒的分布基本均匀的复杂几何形状的固化制品。
实施例B46.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述方法产生了具有基本均匀的所述树脂组合物和所述颗粒分布的复合材料。
实施例B47.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述方法产生了所述树脂组合物和所述颗粒的分布基本均匀的固化制品。
实施例B48.一种或多种实施例B所述的方法，其中在所述树脂组合物的至少部分灌注过程中，至少部分所述模具经历以下中的一种或多种：大气压、真空和正压力。
实施例B49.一种或多种实施例B所述的方法，其中在所述树脂组合物的至少部分灌注过程中，至少部分所述模具经历真空，并且在所述树脂组合物的至少部分灌注过程中，至少部分所述模具经历正压力。
实施例B49.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述至少一层垫由一种或多种下述材料构成：玻璃、玻璃纤维、碳、碳纤维、陶瓷、陶瓷纤维、聚合物、聚合物纤维、矿物质和矿物质纤维。
实施例B50.一种或多种实施例B所述的方法，其中至少二、三、四、五、六或七层垫置于所述模具中。
实施例B51.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述方法制造出不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼的制品。
实施例B52.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述制品的所述至少一层垫不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例B53.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述制品的所述至少二、三、四、五、六或七层垫不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
实施例B54.一种或多种实施例B所述的方法，其中所制造的制品具有基本均匀的树脂组合物和颗粒分布。
实施例B55.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述至少一个垫是包含下述的纤维垫：玻璃纤维、碳纤维、其它增强纤维材料或其组合。
实施例B56.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述至少一层垫是连续的、基本连续的或充分连续的。
实施例B58.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述至少一层垫在长度上是至少30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%连续的。
实施例B59.一种或多种实施例B所述的方法，其中在所述树脂组合物的至少部分灌注过程中，至少部分所述模具经历以下中的一种或多种：大气压、真空和正压力。
实施例B60.一种或多种实施例B所述的方法，其中在所述树脂组合物的至少部分灌注过程中，至少部分所述模具经历真空，并且在所述树脂组合物的至少部分灌注过程中，至少部分所述模具经历正压力。
实施例B60.一种或多种实施例B所述的方法，其中所述模制复合材料制品是一元聚合物复合材料制品。
实施例B61.一种利用一种或多种实施例B所述的方法来制造一元聚合物复合材料制品的系统。
尽管已经结合某些实施方式描述了本公开，应理解本公开并不限于所公开的实施方式，而是相反，本公开意图覆盖各种修改和等价设置。同样，本文描述的各种实施方式可结合其它实施方式实施，即，一个实施方式的方面可以结合另一实施方式的方面来实现其它实施方式。此外，任何给定实施方式的每个独立的特征或组分可构成另外的实施方式。
在本说明书中，词语“包含(comprising)”应以其“开放式”意义来理解，即，从“包括(including)”的意义理解，因此并不限于其“封闭式”含义，即，“仅由……组成”的含义。相应的含义应推至所出现的相应的词语“包含、含义(comprise，comprised，comprises)”。
另外，上述仅描述了本发明的一些实施方式，可对其进行更改、修改、添加和/或改变而不背离所公开实施方式的范围和精神，所述实施方式是阐述性发而非限定性的。

Claims (76)

1.一元聚合物复合材料制品，其包含：
50wt%～90wt%的颗粒；
10wt%～50wt%的树脂；和
至少一层整体结合在所述一元聚合物复合材料中的垫。
2.如权利要求1所述的制品，其中大部分所述颗粒具有7或更大的莫氏硬度。
3.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述至少一层垫由一种或多种下述材料构成：玻璃、玻璃纤维、碳、碳纤维、陶瓷、陶瓷纤维、聚合物、聚合物纤维、矿物质和矿物质纤维。
4.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述制品包含至少二、三、四、五、六或七层垫。
5.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述至少一层垫按体积计为所述制品总体积的至少0.1%、0.5%、1%、5%、10%、20%或30%。
6.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述制品不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
7.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述制品的所述至少一层垫不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
8.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述至少一层垫按重量计为所述制品的总重量的至少0.1%、0.5%、1%、5%、10%或20%。
9.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述制品的所述至少二、三、四、五、六或七层垫不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
10.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的所述颗粒具有7或更大的莫氏硬度。
11.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中大部分颗粒具有0.5～2的纵横比。
12.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的所述颗粒具有0.5～2的纵横比。
13.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中大部分颗粒具有0.7～1.3的纵横比。
14.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的所述颗粒具有0.7～1.3的纵横比。
15.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中大部分所述颗粒的尺寸为50μm～1mm。
16.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的所述颗粒的尺寸为50μm～1mm。
17.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述颗粒包括两种或更多种不同尺寸等级的颗粒的掺合物。
18.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述颗粒包括至少1、2、3、4、5或6种不同尺寸等级的颗粒。
19.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述颗粒包括约750μm等级的碳化硅颗粒与约200μm等级的碳化硅颗粒的重量比为70:30的掺合物。
20.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述颗粒包括725～775μm等级的碳化硅颗粒与175～225μm等级的碳化硅颗粒重量比为65～75:25～35的掺合物。
21.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述颗粒包括至少5种不同等级颗粒的掺合物，其包括约1份1mm颗粒、约1份750μm颗粒、约1份500μm颗粒、约1份250μm颗粒和约1份100μm颗粒。
22.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述颗粒包括至少5种不同等级的颗粒的掺合物，所述至少5种不同等级的颗粒包括约15～25份0.9～1.1mm颗粒、15～25份730～770μm颗粒、15～25份480～520μm颗粒、15～25份230～270μm颗粒和约15～25份90～110μm颗粒。
23.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述颗粒包括至少两种不同类型的颗粒的掺合物。
24.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述颗粒包括至少两种至四种不同类型的颗粒的掺合物。
25.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中大部分所述颗粒具有8.8到9.2的莫氏硬度。
26.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中大部分所述颗粒具有大于9的莫氏硬度并且是基本惰性的。
27.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中至少20wt%、30wt%、40wt%、50wt%、60wt%、70wt%或85wt%的所述颗粒具有大于9的莫氏硬度并且是基本惰性的。
28.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述颗粒选自以下中的一种或多种：碳化硅、碳化铝、碳化钨、碳化钛、金刚砂、石英、二氧化硅、硅石、硅砂和其它合适的非吸收性颗粒。
29.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述颗粒是碳化硅颗粒。
30.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述树脂组合物是灌注级树脂。
31.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述树脂组合物包括以下中的一种或多种：乙烯酯氨基甲酸乙酯树脂和环氧树脂。
32.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述树脂组合物包括热固性灌注级树脂。
33.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述制品具有复杂几何形状并且存在基本均匀的树脂组合物和颗粒分布。
34.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述制品具有基本均匀的树脂组合物和颗粒分布。
35.如前述权利要求中一项或多项所述的制品，其中所述制品包括15wt%～30wt%的所述树脂组合物和70wt%～85wt%的所述颗粒，所述颗粒是包含两种或更多种等级的经硅烷处理的碳化硅颗粒的掺合物，且大部分掺合颗粒的尺寸为50μm～1mm。
36.如前述权利要求所述的制品，其中所述至少一个垫是包含下述的纤维垫：玻璃纤维、碳纤维、其它增强纤维材料或其组合。
37.如前述权利要求所述的制品，其中所述至少一层垫是连续的、基本连续的或充分连续的。
38.如前述权利要求所述的制品，其中所述至少一层垫是至少30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%连续的。
39.如前述权利要求所述的制品，其中所述至少一层垫在长度上是至少30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%连续的。
40.如前述权利要求所述的制品，其中所述至少一层垫由至少1、2、3、4、5、6、7、8或9个不连续部分组成，且各不连续的部分是连续的、基本连续的或充分连续的。
41.如前述权利要求所述的制品，其中所述制品包含至少两、三、四、五、六或七层垫，而且所述垫是包含下述的纤维垫：玻璃纤维、碳纤维、其它增强纤维材料或其组合。
42.如前述权利要求所述的制品，其中所述制品包含至少两、三、四、五、六或七层垫，而且所述层中的至少一层是连续的、基本连续的或充分连续的。
43.如前述权利要求所述的制品，其中所述制品包含至少两、三、四、五、六或七层垫，而且所述层中的至少两层、三层或四层是连续的、基本连续的或充分连续的。
44.一种制造模制复合材料制品的方法，包括：a)将至少一层垫提供给模具；b)用颗粒将模具填充至预定的水平；c)将树脂组合物灌注到填充有所述颗粒和所述至少一层垫的模具中，以形成复合材料；d)在一个或多个以下阶段使模具振动一定时间：颗粒填充过程中，颗粒填充之后，树脂组合物灌注过程中，以及树脂组合物灌注之后；其中所述复合材料包括10wt%～50wt%的树脂组合物和50wt%～90wt%的颗粒；和e)使所述复合材料固化，以形成所述模制复合材料制品。
45.如权利要求44所述的方法，其中大部分所述颗粒具有7或更大的莫氏硬度。
46.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中大部分颗粒具有0.7～1.3的纵横比。
47.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中大部分所述颗粒的尺寸为50μm～1mm。
48.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述颗粒包括两种或更多种不同尺寸等级的颗粒的掺合物。
49.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述颗粒包括至少1、2、3、4、5或6种不同尺寸等级的颗粒。
50.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述颗粒包括约750μm等级碳化硅颗粒与约200μm等级碳化硅颗粒的重量比为70:30的掺合物。
51.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述颗粒包括725～775μm等级碳化硅颗粒与175～225μm等级碳化硅颗粒的重量比为65～75:25～35的掺合物。
52.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述颗粒包括至少5种不同等级颗粒的掺合物，其包括约1份1mm颗粒、约1份750μm颗粒、约1份500μm颗粒、约1份250μm颗粒和约1份100μm颗粒。
53.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述颗粒包括至少5种不同等级的颗粒的掺合物，所述至少5种不同等级的颗粒包括约15～25份0.9～1.1mm颗粒、15～25份730～770μm颗粒、15～25份480～520μm颗粒、15～25份230～270μm颗粒和约15～25份90～110μm颗粒。
54.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述颗粒包括至少两种不同类型的颗粒的掺合物。
55.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述颗粒包括至少两种至四种不同类型的颗粒的掺合物。
56.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中大部分所述颗粒具有大于6.5的莫氏硬度并且是基本惰性的。
57.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述颗粒是碳化硅颗粒。
58.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中将所述颗粒进行处理以在所述树脂组合物的灌注过程中增强它们的湿润性。
59.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，在至少部分所述颗粒填充过程中使所述模具在介于100～10,000Hz之间的一个或多个振动速率下振动。
60.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中在所述颗粒填充过程之后使所述模具在介于100～10,000Hz之间的一个或多个振动速率下振动，以促进以下中的一种或多种：所述颗粒的填塞和所述颗粒向所述模具内部几何形状中的基本均匀流动。
61.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中在将所述模具用所述颗粒和所述树脂组合物填充之后，使所述模具在介于100～10,000Hz之间的一个或多个振动速率下振动1分钟至45分钟的时间。
62.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中在将所述模具用所述颗粒和所述树脂组合物填充之后，使所述模具在介于100～10,000Hz之间的一个或多个振动速率下振动1分钟至75分钟的时间，以促进以下中的一种或多种：致密化和防止树脂冲走。
63.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中将所述树脂组合物灌注到用所述颗粒填充至预定水平的所述模具的内部部分是在大气压下进行的。
64.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中用所述颗粒填充之后，使至少部分所述模具经历小于100mbar的真空，并且将所述树脂组合物在真空下灌注到所述模具中。
65.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述方法在复杂几何形状的模具中制造出具有基本均匀的树脂组合物和颗粒分布的复合材料。
66.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述至少一层垫由一种或多种下述材料构成：玻璃、玻璃纤维、碳、碳纤维、陶瓷、陶瓷纤维、聚合物、聚合物纤维、矿物质和矿物质纤维。
67.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中至少二、三、四、五、六或七层垫置于所述模具中。
68.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述方法制造出不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼的制品。
69.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述制品的所述至少一层垫不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
70.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述制品的所述至少二、三、四、五、六或七层垫不含气眼、基本不含气眼或充分不含气眼。
71.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述至少一个垫是包含下述的纤维垫：玻璃纤维、碳纤维、其它增强纤维材料或其组合。
72.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述至少一层垫是连续的、基本连续的或充分连续的。
73.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述至少一层垫是至少30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%连续的。
74.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中所述至少一层垫在长度上是至少30%、40%、50%、60%、70%、80%或90%连续的。
75.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中在所述树脂组合物的至少部分灌注过程中，至少部分所述模具经历以下中的一种或多种：大气压、真空和正压力。
76.如前述权利要求中一项或多项所述的方法，其中在所述树脂组合物的至少部分灌注过程中，至少部分所述模具经历真空，并且在所述树脂组合物的至少部分灌注过程中，至少部分所述模具经历正压力。
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