CN113085221A - 一种连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置及方法 - Google Patents
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Abstract
一种连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置及方法,以尼龙为基体,以连续纤维为增强体。真空袋压成型装置包括提供原料的树脂提供装置、对混合原料进行脱水脱气并控温的原料预处理装置以及可同时加热、均匀升温的反应成型装置。原料在树脂提供装置加热熔融并搅拌混合后,在原料预处理装置中脱水、脱气、加热保温,在压力的作用下流入反应成型装置,并在其中反应固化成型,最终制得连续纤维增强尼龙复合材料制品。本发明实现了树脂基体在连续纤维内充分浸渍和内外同时加热,制得具有良好界面结合、孔隙率低、性能优异的连续纤维增强尼龙复合材料制品,实现了复合材料制品的真空脱气、均匀加热、高温脱水等一体化成型,降低了能耗与成本。
Description
技术领域
本发明属于复合材料制造领域,尤其涉及一种连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置,以及采用该装置的成型方法。
背景技术
真空袋压成型工艺是一种连续生产复合材料型材的方法,在采用柔性模具的基础上,在真空泵的低压作用下,将树脂抽入铺设封装好的模具中对增强体进行浸润,在常温或低温加热下进行反应和固化,待自然冷却至室温后脱模修整得到性能较为良好的复合材料的一种生产工艺。真空袋压成型工艺由于其工艺成本低、制品质量和性能好及工艺操作简单等优点,逐渐成为人们关注和研究的热点,己广泛用于飞机、船舶、无人机和汽车等工业领域。
真空袋压成型有热塑性与热固性之分,二者有非常显著的区别。首先,最明显的是热固性真空袋压成型采用热固性树脂,如酚醛树脂,环氧树脂或乙烯基树脂等,而热塑性真空袋压成型采用热塑性树脂,如聚乳酸、尼龙、聚苯硫醚或聚醚醚酮等;其次,由于热固性树脂常温下多为液态,而热塑性树脂多为固态,故预处理方式不同,热固性树脂直接添加固化剂即可,而热塑性树脂需要加热、除水等步骤;另外,热固性成型通常在常温或低温加热下成型,且无需冷却或常温冷却,而热塑性成型加热温度较高,需要另外冷却如风冷,故热塑性成型需要加热以及冷却设备;最后,热固性成型所需时间较短,只需20-30min,而热塑性成型所需时间较长,通常为1-2h。
相比于热固性真空袋压成型,热塑性真空袋压成型所用原料预处理要求更加苛刻,水分以及氮气含量需要控制在一定范围,成型条件更加复杂,包括成型温度、成型压力、成型时间、后处理等。现存的热塑性树脂基真空袋压成型,如专利:CN201610943844.9、CN202010268476.9,均未对树脂原料进行严格的脱水脱气处理,所得制品孔隙率较高,纤维与树脂基体界面不能较好结合,对应用性能有较大影响。
发明内容
为解决上述技术问题,本发明提供一种连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置,包括:依次设置的树脂提供装置、原料预处理装置和反应成型装置;
所述原料预处理装置包括真空腔和储料腔,储料腔位于真空腔的下部并通过导流孔与真空腔连接,导流孔位于真空腔和储料腔连接处的外部侧壁上,通过双向阀门与位于真空腔外部侧壁的循环管连接,通过控制所述双向阀门的开合方向控制物料的输送方向;
真空腔上部顶端设有进料口和取样口,所述循环管一端与双向阀门和电机连接、另一端与进料口相连,由电机驱动物料在循环管内输送;
真空腔中央部位设有一根支撑柱,多个加热流道呈一定倾斜角度设置于支撑柱上并呈之字形首尾连接,真空腔顶部一侧设有抽气孔、另一侧设有液体膜化装置;
储料腔底部设有加热底板,用于对物料进行加热保温,储料腔内设有热电偶,用于实时监测物料温度;
储料腔底部设有树脂出料口以及连接树脂出料口的直通阀门,物料在原料预处理装置内经过高温脱水、真空脱气、加热保温后,通过管路注入反应成型装置中;
所述反应成型装置包括外壳和模具底座,所述外壳包括底壳和与底壳相配合的金属盖,所述金属盖上有通孔;
成型座从上到下依次设置有真空袋膜、注胶座、导流网和脱模布,真空袋膜与成型座可密封连接,模具底座内部设有4个超声工具头,用于发射超声波。
其中,模具底座内部装有磁控管以及电源变压器,电源变压器与温控仪相连,用于控制反应成型装置内的温度。
其中,所述加热流道和加热底板为碳晶电加热板,所述加热流道的倾斜角度为10-15°。
其中,所述真空袋膜、注胶座、导流网、脱模布、密封胶条均为耐热材料,最高耐温可达250℃。
其中,所述金属盖内涂有反射涂层,且在左右两侧面各有一个直径1.5cm的通孔。
本发明还提供一种连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型方法,其特征在于,包括以下步骤:
a,模具预制:在模具表面涂上耐高温脱模剂,待脱模剂固化后,在脱模剂上平铺连续纤维并固定,在连续纤维上平铺脱模布,在脱模布上铺放导流网,在导流网的进料端和出料端的两个角分别放置一个注胶座,用密封胶带将真空袋膜固定在模具边缘,使整个预浸料包裹密封;
b,原料预处理:分别将树脂提供装置中的第一树脂组分和第二树脂组分在惰性气体保护下加热熔融并搅拌混合,然后经进料口注入原料预处理装置中,混合组分在加热流道内形成液体薄膜,在加热流道和抽真空的作用下进行真空脱气和高温脱水,通过循环管将树脂组分在原料预处理装置中循环处理后经由导流孔输送至储料腔,在储料腔内将混合组分加热到注射温度并保温;
c,非等温真空灌注:调节真空加压装置,使真空袋膜内压力为所需负压;调节温度控制仪,使反应成型装置内的温度为固化温度;打开超声控制仪,使超声工具头发射超声波;打开原料预处理装置与反应成型装置之间的阀门,使树脂原料进入模具内浸渍连续纤维,待树脂收集器中出现一定量的溶液时关闭反应成型装置前后的阀门,使原料在模具内与连续纤维反应固化。
d,后处理:固化后,将所得制品取出并冷却至室温,修剪边缘,最终制得连续纤维增强尼龙复合材料的反应注射真空袋压成型制品。
其中,所述连续纤维与模具底座之间涂有耐高温的脱模剂;
所述加热熔融处理的条件为:温度为100-120℃,搅拌混合处理5-30min;
所述的惰性气体为氮气。
其中,所述第一树脂组分以重量份计包括:己内酰胺50重量份,催化剂0.25-7.25重量份,内脱模剂0.25-1.25重量份;
所述第二树脂组分以重量份计包括:己内酰胺50重量份,活化剂0.25-7.25重量份,内脱模剂0.25-1.25重量份。
其中,所述催化剂为己内酰胺钠、己内酰胺溴化镁、氢氧化钠、甲醇钠或乙醇钠中的一种或多种。
其中,所述活化剂为六亚甲基-1,6-二甲酰己内酰胺,N-乙酰化己内酰胺或异临苯二甲酰二己内酰胺中的一种或多种。
其中,所述脱模剂为甲基硅油、二甲基硅油或硬脂酸钠中的一种或几种。
其中,所述负压为0.25-1MPa,固化温度为140-190℃,固化时间为30-120min。
其中,循环处理20-40min。
其中,所述连续纤维为玻璃纤维或碳纤维或植物纤维。
其中,所述加热流道的加热温度为110-120℃;所述加热底板的加热温度为90-100℃。
与现有技术相比,本发明有益效果表现为:
原料预处理装置将高温脱水、真空脱气以及原料加热保温结合起来,将脱水与脱气同时进行,极大的解决了水分和气体对制品性能和孔隙率的影响,结构简单,之字形加热流道既增大了处理面积又在脱气处理的同时进行了脱水处理,设计巧妙,节省空间与时间,大大降低了生产成本;
反应成型装置将微波加热应用于加热固化过程中,实现了树脂原料以及连续纤维内部和外部同时加热,克服了传统加热方式温度梯度的影响;将超声波引入真空袋压成型中,利用超声波的空化效应降低树脂原料中气泡的含量,降低了孔隙率,并利用超声波在液体的机械效应(振动),增强了树脂原料对连续纤维的浸渍和结合效果;
通过设置原料预处理装置以及用导管将各个装置连为一体的处理方式,采用密闭一体式实验结构装置,实现复合材料制品的高温熔融、真空脱气、高温脱水、混合注射、真空加压、均匀加热等一体化成型,降低能耗与成本,且浸渍与成型过程紧密结合,有效减少有毒树脂蒸汽挥发,大大提高了环境友好性;
克服了尼龙传统技术浸渍效果差的缺陷,充分利用己内酰胺类似于水的低粘度特性(3-10mPa·S),能够达到理想的浸渍效果,制备出性能优异的高纤维含量(纤维质量分数≥50重量份)的复合材料;
附图说明
图1本发明连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置示意图;
图2本发明连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置的原料预处理装置示意图;
图3本发明连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置的反应成型装置示意图;
图4本发明连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型方法流程示意图。
图中:1、树脂提供装置;2、原料预处理装置;3、支架;4、温控仪;5、反应成型装置;6、树脂收集器;7、真空泵;8、离心泵;9、氮气瓶;10、底座;11、导流口;12、电机;13、双向阀门;14、循环管;15、进料口;16、取样口;17、液体膜化装置;18、抽气口;19、真空腔;20、加热流道;21、支撑柱;22、储料腔;23、热电偶;24、加热底板;25、出料口;26、金属盖;27、注胶座;28、真空袋膜;29、导流网;30、脱模布;31、连续纤维;32、密封胶条;33、脱模剂;34、模具底座;35、电源变压器;36、磁控管;37、超声工具头;38、通孔。
具体实施方式
为使本领域技术人员更好地理解本发明的技术方案,下面结合附图和具体实施方式对本发明作进一步详细描述。
如图1-图3所示,一种连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置,包括依次设置的树脂提供装置1、原料预处理装置2和反应成型装置5。树脂提供装置1用于提供树脂原料。包括两个树脂罐,双组份物料分别加入到各自对应的树脂罐中,每个树脂罐外壁均包裹有电加热圈,可将树脂罐内物料加热熔融,同时采用气动式搅拌确保物料均质性。双组份反应混合物在树脂罐内经过加热熔融、真空脱水并搅拌均质后,分别通过管路注入原料预处理装置中。原料预处理装置2用于将原料进行真空脱气和高温脱水,反应成型装置5用于复合材料的真空袋压成型。
所述原料预处理装置2由支架3支撑,包括真空腔19和储料腔22,储料腔22位于真空腔19的下部并通过导流孔11与真空腔19连接,导流孔11位于真空腔19和储料腔22连接处的外部侧壁上,通过双向阀门13与位于真空腔19外部侧壁的循环管14连接。可通过控制所述双向阀门13的开合方向控制物料的输送方向。
真空腔19上部顶端设有进料口15和取样口16,所述循环管14一端与双向阀门13和电机12连接、另一端与进料口15相连,由电机12驱动物料在循环管14内输送,从而实现对物料的循环处理以达到最佳脱水脱气效果。
当物料需要再次进行脱水脱气处理时,双向阀门13向循环管14侧开启,原料预处理装置2底端的物料在电机12的驱动下由循环管14输送到进料口15,再次进入原料预处理装置2进行混合,反复循环直至物料脱水脱气到成型所需要求。然后双向阀门13向导流孔11开启,物料经由导流孔11输送到储料腔22。
真空腔19中央部位设有一根支撑柱21,多个加热流道20呈一定倾斜角度设置于支撑柱上并呈之字形首尾连接。真空腔19顶部一侧设有抽气孔18、另一侧设有液体膜化装置17。抽气孔18用于将罐内气体和水蒸气抽出,形成真空,液体膜化装置17通过偏平的喷嘴将物料形成液膜输送到加热流道20。所述加热流道20个数优选四个以上,更加优选6个。加热流道20为碳晶电加热板,每个加热流道20的倾斜角度为10-15°,加热温度为110-120℃;加热底板24为碳晶电加热板,加热温度为90-100℃。
储料腔22底部设有加热底板24,用于对物料进行加热保温,储料腔22内设有热电偶23,用于实时监测物料温度。储料腔22底部设有树脂出料口25以及连接树脂出料口25的直通阀门,物料在原料预处理装置2内经过高温脱水、真空脱气、加热保温后,通过管路注入反应成型装置中。
所述的反应成型装置5包括外壳和模具底座34,所述外壳包括底壳和与底壳相配合的金属盖26,所述金属盖26上有通孔38,所述金属盖26内涂有反射涂层,且在左右两侧面各有一个直径1.5cm的通孔38。模具底座34内部装有磁控管36以及电源变压器35,电源变压器35与温控仪4相连,用于控制反应成型装置5内的温度。
成型座从上到下依次设置有真空袋膜28、注胶座27、导流网29和脱模布30,真空袋膜与成型座可密封连接,模具底座34内部设有4个超声工具头37,用于发射超声波。所述真空袋膜28、注胶座27、导流网29、脱模布30、密封胶条32均为耐热材料,最高耐温可达250℃。
如图4所示,采用上述成型装置进行连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型,包括以下步骤:
a,模具预制:在模具表面涂上耐高温脱模剂33,待脱模剂33固化后,在脱模剂33上平铺连续纤维31并固定,为方便后续脱模,将脱模布30平铺在纤维31上,在脱模布30上铺放导流网29,在导流网29的进料端和出料端的两个角分别放置一个注胶座27,用密封胶带32将真空袋膜28固定在模具边缘,使整个预浸料包裹密封。
b,原料预处理:分别将树脂提供装置1中的第一树脂组分和第二树脂组分在惰性气体保护下加热熔融并搅拌混合,然后经进料口15注入原料预处理装置2中,混合组分在加热流道20内形成液体薄膜,在加热流道20和抽真空的作用下进行真空脱气和高温脱水,通过循环管14将树脂组分在原料预处理装置2中循环处理后经由导流孔11输送至储料腔22,在储料腔22内将混合组分加热到注射温度并保温。注射温度根据具体树脂材料不同而选择,通常为90-100℃。
c,非等温真空灌注:调节真空加压装置,使真空袋膜28内压力为所需负压;调节温度控制仪4,使反应成型装置5内的温度为固化温度;打开超声控制仪,使超声工具头37发射超声波;打开原料预处理装置2与反应成型装置5之间的阀门,使原料进入模具内,浸渍连续纤维31,待树脂收集器6中出现一定量的溶液时关闭反应成型装置5前后的阀门,使原料在模具内与连续纤维31反应固化。
d,后处理:经过一定的固化时间后,将所得制品取出并冷却至室温,对边缘修剪后,最终制得连续纤维增强尼龙复合材料的反应注射真空袋压成型制品。
所述加热熔融处理的条件为:温度为100-120℃,搅拌混合处理5-30min;
所述惰性气体为氮气;
所述第一树脂组分以重量份计包括:己内酰胺50重量份,催化剂为0.25-7.25重量份,内脱模剂0.25-1.25重量份;
所述第二树脂组分以重量份计包括:己内酰胺50重量份,活化剂0.25-7.25重量份,内脱模剂0.25-1.25重量份;
所述催化剂为己内酰胺钠、己内酰胺溴化镁、氢氧化钠、甲醇钠或乙醇钠中的一种或几种;
所述活化剂为六亚甲基-1,6-二甲酰己内酰胺,N-乙酰化己内酰胺或异临苯二甲酰二己内酰胺中的一种或几种;
所述脱模剂为甲基硅油、二甲基硅油或硬脂酸钠中的一种或几种;
所述循环处理的条件为:循环20-40min;
所述负压为0.25-1MPa;
所述固化温度为140-190℃;
所述固化时间为30-120min。
所述连续纤维为玻璃纤维、碳纤维、或植物纤维如苎麻纤维、亚麻纤维、汉麻纤维等。
尼龙的熔体黏度较高,使得树脂基体难以浸润连续纤维。因此,尼龙对纤维的浸润一直是连续纤维增强尼龙基复合材料加工的难点和关键。本申请的连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型利用原位聚合法来浸渍纤维,己内酰胺是用于制备浇铸尼龙-6的单体,其熔体黏度非常低,可以充分浸润增强纤维,纤维与树脂能够形成均匀的分散体系,达到理想的浸渍效果。
具体实施例1:
将50重量份己内酰胺、2重量份己内酰胺钠和0.5重量份甲基硅油,50重量份己内酰胺、2重量份六亚甲基-1,6-二甲酰己内酰胺和0.5重量份甲基硅油分别至于树脂提供装置1的两个树脂罐中加热至90℃,保持搅拌状态,混合均匀后通过导管导入原料预处理装置2中,在真空腔19内通过加热流道20进行脱水和脱气处理,然后通过导流孔11进入储料腔22内,并在其中加热至100℃并保持。
玻璃纤维布裁剪成大小合适的形状,在模具34上涂脱模剂33,依次铺放玻璃纤维布31、脱模布30、导流网29、注胶座27,用真空袋膜28将预浸体密封。将原料预处理装置1的出料口25与反应成型装置5的进料口用导管相连,反应成型装置5的出料口与树脂收集器6的进料口用导管相连,树脂收集器6的抽气口与真空泵7相连。
打开温控仪4,并控制温度为150℃,预热20分钟后打开真空泵7,使包括树脂提供装置1、原料预处理装置2、反应成型装置5、树脂收集器6以及导管在内的整个成型装置压力为-0.5MPa,打开超声控制仪,使超声工具头37发射超声波,待树脂流入树脂收集器6中50ml时关闭反应成型装置5前后阀门,固化45分钟后,取出制品风冷至室温。最后经切割,即可得到连续纤维增强尼龙复合材料。
经测试,所制得的连续玻璃纤维增强尼龙6复合材料试样的弯曲强度、拉伸强度、层间剪切强度和孔隙率分别可达497.2MPa、538.1MPa、52.5MPa和1.7%。
具体实施例2:
将50重量份己内酰胺、4重量份己内酰胺溴化镁和1重量份二甲基硅油,50重量份己内酰胺、4重量份N-乙酰化己内酰胺和1重量份二甲基硅油分别至于树脂提供装置1的两个树脂罐中加热至110℃,保持搅拌状态,混合均匀后通过导管导入原料预处理装置2中,在真空腔19内通过加热流道20进行脱水和脱气处理,通过导流孔进入储料腔11内,在其中加热至100℃并保持。
玻璃纤维布裁剪成大小合适的形状,在模具34上涂脱模剂33,依次铺放玻璃纤维布31、脱模布30、导流网29、注胶座27,用真空袋膜28将预浸体密封。将原料预处理装置1的出料口25与反应成型装置5的进料口用导管相连,反应成型装置5的出料口与树脂收集器6的进料口用导管相连,树脂收集器6抽气口与真空泵7相连。
打开温控仪4,并控制温度为170℃,预热20分钟后打开真空泵7,使包括树脂提供装置1、原料预处理装置2、反应成型装置5、树脂收集器6以及导管在内的整个成型装置压力为-1MPa,打开超声控制仪,使超声工具头37发射超声波,待树脂流入树脂收集器6中50ml时关闭反应成型装置5前后阀门,固化90分钟后,取出制品风冷至室温。最后经切割,即可得到连续纤维增强尼龙复合材料。
经测试,所制得的连续玻璃纤维增强尼龙6复合材料试样的弯曲强度、拉伸强度、层间剪切强度和孔隙率分别可达516.3MPa、554.7MPa、60.1MPa和1.1%。
具体实施例3:
将50重量份己内酰胺、6重量份乙醇钠和1.5重量份硬脂酸钠,50重量份己内酰胺、6重量份异临苯二甲酰二己内酰胺和1.5重量份硬脂酸钠分别至于树脂提供装置的两个树脂罐中加热至100℃,保持搅拌状态,混合均匀后通过导管导入原料预处理装置中,在真空腔内通过加热流道进行脱水和脱气处理,通过导流孔进入储料腔内,在其中加热至100℃并保持。
碳纤维布裁剪成大小合适的形状,在模具34上涂脱模剂33,依次铺放碳纤维布31、脱模布30、导流网29、注胶座27,用真空袋膜28将预浸体密封。将原料预处理装置1的出料口25与反应成型装置5的进料口用导管相连,反应成型装置5的出料口与树脂收集器6的进料口用导管相连,树脂收集器6的抽气口与真空泵7相连。
打开温控仪4,并控制温度为160℃,预热20分钟后打开真空泵7,使包括树脂提供装置1、原料预处理装置2、反应成型装置5、树脂收集器6以及导管在内的整个成型装置压力为-0.75MPa,打开超声控制仪,使超声工具头37发射超声波,待树脂流入树脂收集器6中50ml时关闭反应成型装置5前后阀门,固化60分钟后,取出制品风冷至室温。最后经切割,即可得到连续纤维增强尼龙复合材料。
经测试,所制得的连续碳纤维增强尼龙6复合材料试样的弯曲强度、拉伸强度、层间剪切强度和孔隙率分别可达499.6MPa、519.2MPa、50.6MPa和0.9%。
具体实施例4:
将50重量份己内酰胺、0.5重量份氢氧化钠和0.25重量份硬脂酸钠,50重量份己内酰胺、0.5重量份异临苯二甲酰二己内酰胺和0.25重量份硬脂酸钠分别至于树脂提供装置的两个树脂罐中加热至120℃,保持搅拌状态,混合均匀后通过导管导入原料预处理装置中,在真空腔内通过加热流道进行脱水和脱气处理,通过导流孔进入储料腔内,在其中加热至100℃并保持。
植物纤维布裁剪成大小合适的形状,在模具34上涂脱模剂33,依次铺放苎麻纤维布31、脱模布30、导流网29、注胶座27,用真空袋膜28将预浸体密封。将原料预处理装置1的出料口25与反应成型装置5的进料口用导管相连,反应成型装置5的出料口与树脂收集器6的进料口用导管相连,树脂收集器6的抽气口与真空泵7相连。
打开温控仪4,并控制温度为180℃,预热20分钟后打开真空泵7,使包括树脂提供装置1、原料预处理装置2、反应成型装置5、树脂收集器6以及导管在内的整个成型装置压力为-0.5MPa,打开超声控制仪,使超声工具头37发射超声波,待树脂流入树脂6收集器中50ml时关闭反应成型装置5前后阀门,固化75分钟后,取出制品风冷至室温。最后经切割,即可得到连续纤维增强尼龙复合材料。
经测试,所制得的连续植物纤维增强尼龙6复合材料试样的弯曲强度、拉伸强度、层间剪切强度和孔隙率分别可达503.1MPa、551.9MPa、55.4MPa和1.3%。
以上所述仅为本发明的实施例,并非因此限制本发明的专利范围,凡是利用本发明说明书内容所作的等效结构或等效流程变换,或直接或间接运用在其它相关的技术领域,均同理包括在本发明的专利保护范围内。
Claims (10)
1.一种连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置,其特征在于,包括依次设置的树脂提供装置(1)、原料预处理装置(2)和反应成型装置(5);
所述原料预处理装置(2)包括真空腔(19)和储料腔(22),储料腔(22)位于真空腔(19)的下部并通过导流孔(11)与真空腔(19)连接,导流孔(11)位于真空腔(19)和储料腔(22)连接处的外部侧壁上,通过双向阀门(13)与位于真空腔(19)外部侧壁的循环管(14)连接,通过控制所述双向阀门(13)的开合方向控制物料的输送方向;
真空腔(19)上部顶端设有进料口(15)和取样口(16),所述循环管(14)一端与双向阀门(13)和电机(12)连接、另一端与进料口(15)相连,由电机(12)驱动物料在循环管(14)内输送;
真空腔(19)中央部位设有一根支撑柱(21),多个加热流道(20)呈一定倾斜角度设置于支撑柱上并呈之字形首尾连接,真空腔(19)顶部一侧设有抽气孔(18)、另一侧设有液体膜化装置(17);
储料腔(22)底部设有加热底板(24),用于对物料进行加热保温,储料腔(22)内设有热电偶(23),用于实时监测物料温度;
储料腔(22)底部设有树脂出料口(25)以及连接树脂出料口(25)的直通阀门,物料在原料预处理装置(2)内经过高温脱水、真空脱气、加热保温后,通过管路注入反应成型装置中;
所述反应成型装置(5)包括外壳和模具底座(34),所述外壳包括底壳和与底壳相配合的金属盖(26),所述金属盖(26)上有通孔(38);
成型座从上到下依次设置有真空袋膜(28)、注胶座(27)、导流网(29)和脱模布(30),真空袋膜与成型座可密封连接,模具底座(34)内部设有4个超声工具头(37),用于发射超声波。
2.根据权利要求书1所述的连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置,其特征在于:模具底座(34)内部装有磁控管(36)以及电源变压器(35),电源变压器(35)与温控仪(4)相连,用于控制反应成型装置(5)内的温度。
3.根据权利要求书1所述的连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置,其特征在于:所述加热流道(20)和加热底板(24)为碳晶电加热板,所述加热流道(20)的倾斜角度为10-15°。
4.根据权利要求书1所述的连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置,其特征在于:所述真空袋膜(28)、注胶座(27)、导流网(29)、脱模布(30)、密封胶条(32)均为耐热材料,最高耐温可达250℃。
5.根据权利要求书1所述的连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置,其特征在于:所述金属盖(26)内涂有反射涂层,且在左右两侧面各有一个直径1.5cm的通孔(38)。
6.一种采用权利要求1-5所述的连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置的连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型方法,其特征在于,包括以下步骤:
a,模具预制:在模具表面涂上耐高温脱模剂(33),待脱模剂(33)固化后,在脱模剂(33)上平铺连续纤维(31)并固定,在连续纤维(31)上平铺脱模布(30),在脱模布(30)上铺放导流网(29),在导流网(29)的进料端和出料端的两个角分别放置一个注胶座(27),用密封胶带(32)将真空袋膜(28)固定在模具边缘,使整个预浸料包裹密封;
b,原料预处理:分别将树脂提供装置(1)中的第一树脂组分和第二树脂组分在惰性气体保护下加热熔融并搅拌混合,然后经进料口(15)注入原料预处理装置(2)中,混合组分在加热流道(20)内形成液体薄膜,在加热流道(20)和抽真空的作用下进行真空脱气和高温脱水,通过循环管(14)将树脂组分在原料预处理装置(2)中循环处理后经由导流孔(11)输送至储料腔(22),在储料腔(22)内将混合组分加热到注射温度并保温;
c,非等温真空灌注:调节真空加压装置,使真空袋膜(28)内压力为所需负压;调节温度控制仪(4),使反应成型装置(5)内的温度为固化温度;打开超声控制仪,使超声工具头(37)发射超声波;打开原料预处理装置(2)与反应成型装置(5)之间的阀门,使树脂原料进入模具内浸渍连续纤维(31),待树脂收集器(6)中出现一定量的溶液时关闭反应成型装置(5)前后的阀门,使原料在模具内与连续纤维(31)反应固化。
d,后处理:固化后,将所得制品取出并冷却至室温,修剪边缘,最终制得连续纤维增强尼龙复合材料的反应注射真空袋压成型制品。
7.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述连续纤维(31)与模具底座(34)之间涂有耐高温的脱模剂;
所述加热熔融处理的条件为:温度为100-120℃,搅拌混合处理5-30min;
所述的惰性气体为氮气。
8.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述第一树脂包括:己内酰胺50重量份,催化剂0.25-7.25重量份,内脱模剂0.25-1.25重量份;
所述第二树脂包括:己内酰胺50重量份,活化剂0.25-7.25重量份,内脱模剂0.25-1.25重量份;
所述催化剂为己内酰胺钠、己内酰胺溴化镁、氢氧化钠、甲醇钠或乙醇钠中的一种或多种;
所述活化剂为六亚甲基-1,6-二甲酰己内酰胺,N-乙酰化己内酰胺或异临苯二甲酰二己内酰胺中的一种或多种;
所述脱模剂为甲基硅油、二甲基硅油或硬脂酸钠中的一种或几种。
9.如权利要求6所述的方法,其特征在于,所述负压为0.25-1MPa,固化温度为140-190℃,固化时间为30-120min;
所述循环处理时间为:20-40min;
所述加热流道(20)的加热温度为110-120℃,所述加热底板(24)的加热温度为90-100℃。
10.根据权利要求书6-9任一项所述的连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型方法,其特征在于,所述连续纤维为玻璃纤维或碳纤维或植物纤维。
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