CN104960209A - 一种异形低压容器增强体的制备方法 - Google Patents

一种异形低压容器增强体的制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种异形低压容器增强体的制备方法，包括分段预成型步骤和二次整体成型步骤，其中分段预成型步骤是根据异形容器的外形将增强体划分为若干片段，然后让每段增强体片段在相应的预成型模具中进行预成型，得到增强体预成型片段；二次整体成型步骤，是将分段预成型步骤中得到的预成型片段在异形容器内胆的表面进行拼接、粘合、展平后固化为整体。本发明采用分段预成型技术，把难以机械成型的增强体整体划分为容易进行机械成型的片段，实现机械化、批量化生产；在二次成型过程中，二次成型模具和容器同时对待固化区进行施压，所以保证了形成的长纤维复合材料增强体无褶皱无气泡，受力分布科学合理；长纤维的强度利用率提高，节省了原材料。

Description

一种异形低压容器增强体的制备方法
技术领域
本发明涉及材料成型领域，具体涉及一种异形低压容器增强体的制备方法。
背景技术
水处理设备、家用热水器等行业所用的承压容器常常由内胆和外增强体组成，工程上常用长纤维增强树脂型复合材料来制备承压容器的增强体。
增强体的制备需根据容器形状的不同而采用适宜的成型方法。常规承压容器的形状一般为圆柱体承压容器本体加椭圆封头，对于这种形状的承压容器，其增强体易于采用长纤维缠绕成型机组设备进行成型，这种缠绕成型技术在工业应用中已较为成熟，是业内常规技术。但是，对于形状不是圆柱体的异形承压容器，如环形容器，不能采用长纤维缠绕成型机组设备制备其增强体。
发明内容
本发明的目的是提供一种异形低压容器增强体的制备方法，该方法可以有效解决异形承压容器(如环形容器)增强技术的难于机械化和批量化生产问题，并降低生产成本。
为解决以上技术问题，本发明的技术方案为：
一种异形低压容器增强体的制备方法，包括分段预成型步骤和二次整体成型步骤，其中分段预成型步骤是根据异形容器的外形将增强体划分为若干片段，然后让每段增强体片段在相应的预成型模具中进行预成型，得到增强体预成型片段；二次整体成型步骤，是将分段预成型步骤中得到的预成型片段在异形容器内胆的表面进行拼接、粘合、展平后固化为整体。
增强体制备所采用的材料为纤维增强树脂基复合材料，由增强纤维和基体树脂组成。增强纤维包括玻璃纤维、碳纤维或芳纶纤维，其中玻纤最常用。
基体树脂的主要作用是保证纤维增强层紧密结合，兼顾固化后材料的强度和韧性。基体树脂通常采用热固性树脂，包括不饱和聚脂、环氧树脂与酚醛树脂等体系。环氧树脂体系粘接强度高，粘度适应性高。环氧树脂一般分为以下几类：缩水甘油醚型树脂、缩水甘油醇型树脂、缩水甘油胺型树脂、脂肪族环氧化合物、线状脂肪族环氧化合物。
优选的，所述增强体为纤维布(如：玻璃纤维布、碳纤布或芳纶纤维布，玻璃纤维布常用)和树脂，把经过预裁切的纤维布片平铺在预成型模具的下模(阴模)内，在纤维布的上表面加入调配好的树脂，上模下压(模具的上模安在液压机的上压板上，随上压板移动，对铺好的纤维布和树脂进行压实，使树脂均匀分布在纤维布上)，挤出多余的树脂。
静置，使树脂固化或半固化。静置固化过程可以在模具内完成，也可以在模具外完成。静置过程中，浸润在纤维布中的树脂发生化学反应，达到固化或半固化状态，使树脂和纤维布粘接在一起，得到预成型体片段。其中，半固化更有利于二次成型时片段粘接为整体，提高整体粘接强度。静置过程所需的温度和时间根据树脂的固化反应特性而变，如采用胺类固化剂，模具内：90-110℃*8-12min；或模具外：常温*10-12小时。
把不同的预成型体片段附着在容器表面上，并补充树脂，使各个片段拼接和粘贴为一个完整的预成型体。
优选的，沿所述预成型体的外表面，用长纤维(如玻纤或碳纤)进行缠绕，并补充必要的树脂，以进一步加固预成型体。
把上述附着有预成型体的容器放入二次成型模具中，使预成型体处在容器外表面与二次成型模具的内表面之间，并补充必要的树脂；使二次模具对容器加压，并向容器内部充压，使容器膨胀，进而使预成型体在容器表面充分展平；升温至90-120℃，保温8-12min，使树脂充分固化，这样预成型体片段粘接形成完整的增强体；从模具中取出，完成二次整体成型。
预成型体的分段方式：两段式、多段式。优选的，上下两段式。
优选的，预成型体片段间粘贴方式为：预成型时，使浸润树脂的纤维布预留出二次成型时所需要的交叠部分。
优选的，预成型体片段间粘贴方式为：预成型时，纤维布预留交叠尺寸，但用于交叠的纤维布的部分先不浸胶，留待二次成型时再浸胶。
优选的，预成型体片段间粘贴方式为：在预成型时不预留浸润树脂的纤维布的交叠部分，待二次成型时，在预成型体片段的交界处铺上浸润树脂的纤维布。
一种异形低压容器增强体的制备方法在环形热水器塑料内胆上、U型塑料容器或E型塑料容器中的应用。
本发明的有益技术效果为：
1、本发明采用分段预成型技术，把难以机械成型的增强体整体分为容易进行机械成型的若干段，实现机械化、批量化生产，取代和减少人工劳动；
2、由于二次成型过程中，二次成型模具和容器同时对加固部分施压，所以保证了形成的长纤维复合材料增强体无褶皱无气泡，均匀铺展，受力分布科学合理，长纤维的强度利用率也因此提高；
3、长纤维的强度利用率提高，则可以节省原材料。
具体实施方式
下面结合实施例对本发明作进一步说明。
以下实施例选择缩水甘油醚型环氧树脂中的双酚A型环氧树脂，选用双酚A型E54和E20两种环氧树脂拼配使用，以利用E54的低粘度和E20的高强度和高韧性。并采用胺基固化剂和丙烯酸酯系增韧剂组成纤维缠绕基体树脂。
实施例1
以下是对环形热水器塑料内胆上进行增强的实施例。
1)分段预成型
a.将增强体整体分为上下两段进行预成型，首先根据使用压力要求，确定玻纤布用量，加工好预成型模具，并安装在压机上。把玻纤布裁成一定的尺寸，逐层均匀平铺在预成型模具的相应部分，在每片纤维布的上表面加入调配好的树脂，上模下压，对铺好的纤维布和树脂进行压实，使树脂均匀分布在纤维布上，多余树脂从预成型模具的下模底孔排除。得到浸润树脂的纤维布的预成型体片段。
b.将预成型模具的上模移走，并把需要增强的环形容器放入预成型模具中，然后把预成型体片段随同环形容器一同取出。
c.预成型体片段附着在容器表面上，室温静置12小时。
2)二次成型
d.将附着在环形容器表面的上下两片预成型体片段粘贴为一个整体，使浸润树脂的纤维布沿容器外表面形成完整的预成型体体。
e.在预成型体的表面，用碳纤维进行缠绕，以进一步加固预成型体。
f.把用长纤维缠好的附着有预成型体的容器放入二次成型模具中，使预成型体处在容器外表面与二次成型模具的内表面之间。
g.使二次模具对容器加压，并向容器内部充压，使容器膨胀，进而使预成型体在容器表面充分展平，并在100℃，加热10min使预成型体固化。
步骤d中预成型体片段间粘贴方式为：预成型时，使浸润树脂的纤维布预留出二次成型时所需要的交叠部分。
实施例2
以下是对U形塑料容器进行加固的实施例。
1)分段预成型
a.将加固层整体分为上下两段进行预成型，首先根据使用压力要求，确定玻纤布用量，加工好预成型模具，并安装在压机上。把上下层的玻纤布裁成均裁成三段，逐层均匀平铺在预成型模具的相应部分，在每片纤维布的上表面加入调配好的树脂，上模下压，对铺好的纤维布和树脂进行压实，使树脂均匀分布在纤维布上，多余树脂从预成型模具的下模底孔排除。得到浸润树脂的纤维布的预成型体片段。
b.将预成型模具的上模移走，并把需要加固的U形容器放入预成型模具中，然后把预成型体片段随同U形容器一同取出。
c.预成型体片段附着在容器表面上，室温静置11小时。
2)二次成型
d.将附着在环形容器表面的上下两片预成型体片段粘贴为一个整体，使浸润树脂的纤维布沿容器外表面形成完整的预成型体体。
e.在预成型体的表面，用玻璃纤维进行缠绕，以进一步加固预成型体。
f.把用长纤维缠好的附着有预成型体的容器放入二次成型模具中，使预成型体处在容器外表面与二次成型模具的内表面之间。
g.使二次模具对容器加压，并向容器内部充压，使容器膨胀，进而使预成型体在容器表面充分展平，并在110℃，加热8min，使预成型体固化。
步骤d中预成型体片段间粘贴方式为：预成型时，纤维布预留交叠尺寸，但用于交叠的纤维布的部分先不浸胶，留待二次成型时再浸胶。
实施例3
以下是对E形塑料容器进行加固的实施例。
1)分段预成型
a.将加固层整体分为上下两段进行预成型，首先根据使用压力要求，确定玻纤布用量，加工好预成型模具，并安装在压机上。把上下层的玻纤布裁成均裁成四段，逐层均匀平铺在预成型模具的相应部分，在每片纤维布的上表面加入调配好的树脂，上模下压，对铺好的纤维布和树脂进行压实，使树脂均匀分布在纤维布上，多余树脂从预成型模具的下模底孔排除。得到浸润树脂的纤维布的预成型体片段。
b.将预成型模具的上模移走，并把需要加固的E形容器放入预成型模具中，然后把预成型体片段随同E形容器一同取出。
c.预成型体片段附着在容器表面上，室温静置11小时。
2)二次成型
d.将附着在E形容器表面的上下两片预成型体片段粘贴为一个整体，使浸润树脂的纤维布沿容器外表面形成完整的预成型体体。
e.在预成型体的表面，用碳纤维进行缠绕，以进一步加固预成型体。
f.把用长纤维缠好的附着有预成型体的容器放入二次成型模具中，使预成型体处在容器外表面与二次成型模具的内表面之间。
g.使二次模具对容器加压，并向容器内部充压，使容器膨胀，进而使预成型体在容器表面充分展平，并在95℃，加热12min，使预成型体固化。
步骤d中预成型体片段间粘贴方式为：在预成型时不预留浸润树脂的纤维布的交叠部分，待二次成型时，在预成型体片段的交界处铺上浸润树脂的纤维布。
上述虽然对本发明的具体实施方式进行了描述，但并非对发明保护范围的限制，所属领域技术人员应该明白，在本发明的技术方案的基础上，本领域技术人员不需要付出创造性劳动即可做出的各种修改或变形仍在本发明的保护范围内。

Claims (10)

1.一种异形低压容器增强体的制备方法，其特征在于：包括分段预成型步骤和二次整体成型步骤，其中分段预成型步骤是根据异形容器的外形将增强体划分为若干片段，然后让每段增强体片段在相应的预成型模具中进行预成型，得到增强体预成型片段；二次整体成型步骤，是将分段预成型步骤中得到的预成型片段在异形容器内胆的表面进行拼接、粘合、展平后固化为整体。
2.根据权利要求1所述的增强体制备方法，其特征在于：所述增强体包括纤维布和树脂，把每片纤维布平铺在预成型模具的相应部分，在每片纤维布的上表面加入树脂，上模下压，得到浸润树脂的纤维布的增强体预成型片段。
3.根据权利要求1所述的增强体制备方法，其特征在于：所述增强体预成型片段附着在容器表面上，静置，使树脂固化或半固化。
4.根据权利要求1所述的增强体制备方法，其特征在于：所述粘合步骤为把不同的预成型体片段附着在容器表面上，并补充树脂，使各个片段拼接和粘贴为一个完整的预成型体；并在预成型体的表面，用长纤维进行缠绕，以进一步加固预成型体。
5.根据权利要求1所述的增强体制备方法，其特征在于：所述展平为将附着有预成型体的容器放入二次成型模具中，使预成型体处在容器外表面与二次成型模具的内表面之间，并补充树脂；使二次模具对容器加压，并向容器内部充压，使容器膨胀，进而使预成型体在容器表面充分展平；所述固化为：将展平后的预成型体升温至90-120℃，保温8-12min，使树脂充分固化，使预成型体片段粘接形成完整的增强体。
6.根据权利要求1所述的增强体制备方法，其特征在于：将增强体分为两段或两段以上。
7.根据权利要求4所述的增强体制备方法，其特征在于：预成型体片段间粘贴方式为：预成型时，使浸润树脂的纤维布预留出二次成型时所需要的交叠部分。
8.根据权利要求4所述的增强体制备方法，其特征在于：预成型体片段间粘贴方式为：预成型时，纤维布预留交叠尺寸，但用于交叠的纤维布的部分先不浸胶，留待二次成型时再浸胶。
9.根据权利要求4所述的增强体制备方法，其特征在于：预成型体片段间粘贴方式为：在预成型时不预留浸润树脂的纤维布的交叠部分，待二次成型时，在预成型体片段的交界处铺上浸润树脂的纤维布。
10.根据权利要求1-9任一所述的一种异形低压容器增强体的制备方法在环形热水器塑料内胆上、U型塑料容器或E型塑料容器中的应用。
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