CN114102890A - 用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法 - Google Patents

用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法 Download PDF

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Abstract

本发明涉及一种用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，步骤包括：将纤维纱切割成20‑50mm的短纤维；分别将纤维纱和空心微珠置于100±5℃的烘箱中烘干；将1.2±0.01kg空心微珠加入到800‑1300mL乙醇中，搅拌均匀后加入4.9±0.1kg酚醛树脂中,获得树脂胶液；称取20‑50mm的纤维纱2.5±0.01kg，采用手工揉料方法，捏合4‑5分钟，将纤维纱加入到配制好的树脂胶液，获得预制的预混料；将预制的预混料放入捏合机捏合4‑5min撕松两边,将撕松的预混料均匀铺放于网篦上，晾干；进行胶含量和挥发份测定，待满足胶含量：60±4％；挥发份：6‑10％，获得低密度预混料。

Description

用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法
技术领域
本发明涉及预混料制备技术领域，尤其是涉及一种用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法。
背景技术
普通密度短切纤维预混料是将短切纤维、树脂、溶剂按照不同比例混合制备而成的，是复合材料模压工艺使用的重要原材料。随着复合材料轻量化的普遍要求，普通密度短切纤维预混料，密度在1.65-1.75g/cm3，已经无法满足使用要求，需要通过技术手段降低预混料密度。
因此，针对上述问题本发明急需提供一种用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法。
发明内容
本发明的目的在于提供一种用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，通过具有低密度预混料制备方法的设计，以解决现有技术中存在的预混料密度较高，不适用于复杂模具的装填，由于装填困难，无法保证装填均匀等技术问题。
本发明提供的一种用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，包括如下步骤：
将纤维纱切割成20-50mm的短纤维；
分别将纤维纱和空心微珠置于100±5℃的烘箱中烘干；
将1.2±0.01kg空心微珠加入到800-1300mL乙醇中，搅拌均匀后加入4.9±0.1kg酚醛树脂中,获得树脂胶液；
称取20-50mm的纤维纱2.5±0.01kg，采用手工揉料方法，捏合4-5分钟，将纤维纱加入到配制好的树脂胶液，均匀混合至没有白纱，获得预制的预混料；
将预制的预混料放入捏合机捏合4-5min,将捏合好的预混料放入撕松机中，撕松两边,撕松后，将撕松的预混料均匀铺放于网篦上，晾干3-5h；
进行胶含量和挥发份测定，待满足胶含量：60±4％；挥发份：6-10％，指标合格；指标合格后，获得低密度预混料，预混料密度为0.9-1.0g/cm3。
优选地，空心微珠为二氧化硅空心球。
优选地，空心微珠的粒径为45-75μm。
优选地，75μm的空心微珠质量含量≥90％。
优选地，纤维纱烘干温度为100±5℃。
优选地，空心微珠烘干温度为100±5℃。
优选地，将纤维纱切割成30-40mm的短纤维。
优选地，将纤维纱切割成30mm的短纤维。
优选地，空心微珠的粒径为50-70μm。
优选地，将预制的预混料放入捏合机捏合5min,将捏合好的预混料放入撕松机中，撕松两边,撕松后，将撕松的预混料均匀铺放于网篦上，晾干5h。
本发明提供的一种用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法与现有技术相比具有以下进步：
本发明通过加入空心微珠，并且控制空心微珠、树脂、纤维纱的重量配比，有效的降低了预制的预混料的密度，获得低密度预混料,密度在0.9-1.0g/cm3。
本发明通过先将溶剂(乙醇)加入空心微珠混合均匀后，再加入酚醛树脂进行混合得到树脂溶液，有效得解决了空心微珠在酚醛树脂溶液中团聚的现象。
本发明通过加入空心微珠，相比普通密度预混料制备过程中，可以吸附多余的挥发份，预混料较松软，易于压缩；且制备完成的预混料表面粘性较低，无需再进行烘干，可明显降低能耗。
具体实施方式
下面将对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
本发明提供的一种用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，包括如下步骤：
S1)将纤维纱切割成20-50mm的短纤维；
S2)分别将纤维纱和空心微珠置于100±5℃的烘箱中烘干；
S3)将1.2±0.01kg空心微珠加入到800-1300mL乙醇中，搅拌均匀后加入4.9±0.1kg酚醛树脂中,获得树脂胶液；
S4)称取20-50mm的纤维纱2.5±0.01kg，采用手工揉料方法，捏合4-5分钟，将纤维纱加入到配制好的树脂胶液，均匀混合至没有白纱，获得预制的预混料；
S5)将预制的预混料放入捏合机捏合4-5min,将捏合好的预混料放入撕松机中，撕松两边,撕松后，将撕松的预混料均匀铺放于网篦上，晾干3-5h；
S6)进行胶含量和挥发份测定，待满足胶含量：60±4％；挥发份：6-10％，指标合格；指标合格后，获得低密度预混料，预混料密度为0.9-1.0g/cm3。
具体地，空心微珠为二氧化硅空心球。
具体地，空心微珠的粒径为45-75μm。
具体地，75μm的空心微珠质量含量≥90％。
具体地，纤维纱烘干温度为100±5℃。
具体地，空心微珠烘干温度为100±5℃。
具体地，将纤维纱切割成30-40mm的短纤维。
具体地，将纤维纱切割成30mm的短纤维。
具体地，空心微珠的粒径为50-70μm。
具体地，将预制的预混料放入捏合机捏合5min,将捏合好的预混料放入撕松机中，撕松两边,撕松后，将撕松的预混料均匀铺放于网篦上，晾干5h。
本发明提供的一种用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法与现有技术相比具有以下进步：
本发明通过加入空心微珠，并且控制空心微珠、树脂、纤维纱的重量配比，有效的降低了预制的预混料的密度，获得低密度预混料，密度在0.9-1.0g/cm3。
本发明通过先将溶剂(乙醇)加入空心微珠混合均匀后，再加入酚醛树脂进行混合得到树脂溶液，有效得解决了空心微珠在酚醛树脂溶液中团聚的现象。
本发明通过加入空心微珠，相比普通密度预混料制备过程中，可以吸附多余的挥发份，预混料较松软，易于压缩；且制备完成的预混料表面粘性较低，无需再进行烘干，可明显降低能耗。
实施例一
用于复杂模具的具有低密度预混料(样品1)制备过程：
101)将纤维纱切割成30mm的短纤维；
102)分别烘干纤维纱和空心微珠；
103)将1.2±0.01kg空心微珠加入到800mL乙醇中，搅拌均匀后加入4.9±0.01kg酚醛树脂中,获得树脂胶液；
104)称取30mm的纤维纱2.5±0.01kg，采用手工揉料方法，捏合5分钟，将纤维纱加入到配制好的树脂胶液，均匀混合至没有白纱，获得预制的预混料；
105)将预制的预混料放入捏合机捏合5min,将捏合好的预混料放入撕松机中，撕松两边,撕松后，将撕松的预混料均匀铺放于网篦上，晾干3h；
106)进行胶含量和挥发份测定，待胶含量：60±4％(含空心微珠)；挥发份：6-10％；指标合格后，获得低密度预混料。
本实施例中的空心微珠为二氧化硅空心球。
本实施例中的空心微珠的粒径为45-75μm；其中，75μm的空心微珠质量含量≥90％。
本实施例中的空心微珠烘干温度为95℃。
本实施例中的纤维纱的干燥温度为95℃。
本实施例中的低密度预混料晾制3小时后，装入到专用袋中，贴好合格标签，扎带保存。
本实施例获得的样品1，密度为0.9－1.0g/cm3，经模压后，获得制品1，制品1性能如表1。
对比例1
普通预混料制备,包括如下步骤：
a)将纤维纱切成30mm的短切纤维；
b)将切好的纤维纱置于100±5℃的烘箱内处理12小时
c)用800mL乙醇将3.03±0.01kg酚醛树脂稀释成树脂溶液；
d)称取3±0.01kg的纤维纱，采用手工操作方式，使其与树脂溶液混合均匀；
e)混合好的料放于撕松机中撕松两遍，然后每锅均匀铺放于网篦上；
f)撕松后的预混料晒置12h以上，然后置于80±5℃的干燥箱中烘干，烘干时间为30～60min，烘至料手感软且不粘手为止。
g)测试相应指标，树脂含量：40±4％；可溶性树脂含量：80～97％；挥发份：≤4％；
h)测试合格的预混料降至室温后装入专用塑料袋中，贴好合格标签；
本实施例获得的对比例1的密度为1.65-1.75g/cm3，对比例1经模压后获得制品2，制品2性能如表1。
表1制品性能
序号 项目 制品1 制品2
1 拉伸强度 ≥15MPa ≥15MPa
2 断裂延伸率 ≥0.30％ ≥0.25％
3 导热系数 ≤0.2W/(m*K) ≤0.6W/(m*K)
本实施例样品1的预混料密度为0.9-1.0g/cm3，相比对比例1的密度(密度为1.65-1.75g/cm3)，更易填充复杂模具中，获得的制品在断裂延伸率高于对比例1，导热系数显著低于对比例1。
实施例二
用于复杂模具的具有低密度预混料(样品2)制备过程：
201)将纤维纱切割成50mm的短纤维；
202)分别烘干纤维纱和空心微珠；
203)将1.2±0.01kg空心微珠加入到1300mL乙醇中，搅拌均匀后加入(4.9±0.01)kg酚醛树脂中,获得树脂胶液；
204)称取50mm的纤维纱2.5±0.01kg，采用手工揉料方法，捏合5分钟，将纤维纱加入到配制好的树脂胶液，均匀混合至没有白纱，获得预制的预混料；
205)将预制的预混料放入捏合机捏合5min,将捏合好的预混料放入撕松机中，撕松两边,撕松后，将撕松的预混料均匀铺放于网篦上，晾干5h,
206)进行胶含量和挥发份测定，待胶含量：60±4％(含空心微珠)；挥发份：6-10％；指标合格后，获得低密度预混料。
本实施例中的空心微珠为二氧化硅空心球。
本实施例中的空心微珠的粒径为45-75μm；其中，75μm的空心微珠质量含量≥90％。
本实施例中的纤维纱的干燥温度为105℃。
本实施例中的空心微珠烘干温度为105℃。
本实施例中的低密度预混料晾制5小时后，装入到专用袋中，贴好合格标签，扎带保存。
本实施例获得的样品2的密度为0.9-1.0g/cm3，样品2经模压后制品性能如表2所示。
表2制品性能
序号 项目 样品2
1 拉伸强度 ≥15MPa
2 断裂延伸率 ≥0.35％
3 导热系数 ≤0.2W/(m*K)
最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。

Claims (10)

1.一种用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，其特征在于：包括如下步骤：
将纤维纱切割成20-50mm的短纤维；
分别将纤维纱和空心微珠置于100±5℃的烘箱中烘干；
将1.2±0.01kg空心微珠加入到800-1300mL乙醇中，搅拌均匀后加入4.9±0.1kg酚醛树脂中,获得树脂胶液；
称取20-50mm的纤维纱2.5±0.01kg，采用手工揉料方法，捏合4-5分钟，将纤维纱加入到配制好的树脂胶液，均匀混合至没有白纱，获得预制的预混料；
将预制的预混料放入捏合机捏合4-5min,将捏合好的预混料放入撕松机中，撕松两边,撕松后，将撕松的预混料均匀铺放于网篦上，晾干3-5h；进行胶含量和挥发份测定，待满足胶含量：60±4％；挥发份：6-10％，指标合格；指标合格后，获得低密度预混料，预混料密度为0.9-1.0g/cm3。
2.根据权利要求1所述的用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，其特征在于空心微珠为二氧化硅空心球。
3.根据权利要求1所述的用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，其特征在于空心微珠的粒径为45-75μm。
4.根据权利要求3所述的用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，其特征在于空心微珠的粒径为50-70μm。
5.根据权利要求1所述的用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，其特征在于：75μm的空心微珠质量含量≥90％。
6.根据权利要求1所述的用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，其特征在于空心微珠烘干温度为100±5℃。
7.根据权利要求1所述的用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，其特征在于：纤维纱烘干温度为100±5℃。
8.根据权利要求1所述的用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，其特征在于：将纤维纱切割成30-40mm的短纤维。
9.根据权利要求8所述的用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，其特征在于：将纤维纱切割成30mm的短纤维。
10.根据权利要求1所述的用于复杂模具的具有低密度预混料制备方法，其特征在于：将预制的预混料放入捏合机捏合5min,将捏合好的预混料放入撕松机中，撕松两边,撕松后，将撕松的预混料均匀铺放于网篦上，晾干5h。
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