[發(fā)明專利]一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂真空袋壓成型裝置及方法

有效

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• 申請日: 2021-03-29
• 公開（公告）號: CN113085221B
• 公開（公告）日: 2022-04-26
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 賈明印;董賢文;薛平
• 申請（專利權(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: B29C70/34
• 分類號: B29C70/34;B29C70/54;C08J5/04;C08L77/02
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一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂真空袋壓成型裝置及方法，以尼龍為基體，以連續(xù)纖維為增強體。真空袋壓成型裝置包括提供原料的樹脂提供裝置、對混合原料進行脫水脫氣并控溫的原料預(yù)處理裝置以及可同時加熱、均勻升溫的反應(yīng)成型裝置。原料在樹脂提供裝置加熱熔融并攪拌混合后，在原料預(yù)處理裝置中脫水、脫氣、加熱保溫，在壓力的作用下流入反應(yīng)成型裝置，并在其中反應(yīng)固化成型，最終制得連續(xù)纖維增強尼龍復(fù)合材料制品。本發(fā)明實現(xiàn)了樹脂基體在連續(xù)纖維內(nèi)充分浸漬和內(nèi)外同時加熱，制得具有良好界面結(jié)合、孔隙率低、性能優(yōu)異的連續(xù)纖維增強尼龍復(fù)合材料制品，實現(xiàn)了復(fù)合材料制品的真空脫氣、均勻加熱、高溫脫水等一體化成型，降低了能耗與成本。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明屬于復(fù)合材料制造領(lǐng)域，尤其涉及一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂真空袋壓成型裝置，以及采用該裝置的成型方法。

背景技術(shù)

真空袋壓成型工藝是一種連續(xù)生產(chǎn)復(fù)合材料型材的方法，在采用柔性模具的基礎(chǔ)上，在真空泵的低壓作用下，將樹脂抽入鋪設(shè)封裝好的模具中對增強體進行浸潤，在常溫或低溫加熱下進行反應(yīng)和固化，待自然冷卻至室溫后脫模修整得到性能較為良好的復(fù)合材料的一種生產(chǎn)工藝。真空袋壓成型工藝由于其工藝成本低、制品質(zhì)量和性能好及工藝操作簡單等優(yōu)點，逐漸成為人們關(guān)注和研究的熱點，己廣泛用于飛機、船舶、無人機和汽車等工業(yè)領(lǐng)域。

真空袋壓成型有熱塑性與熱固性之分，二者有非常顯著的區(qū)別。首先，最明顯的是熱固性真空袋壓成型采用熱固性樹脂，如酚醛樹脂，環(huán)氧樹脂或乙烯基樹脂等，而熱塑性真空袋壓成型采用熱塑性樹脂，如聚乳酸、尼龍、聚苯硫醚或聚醚醚酮等；其次，由于熱固性樹脂常溫下多為液態(tài)，而熱塑性樹脂多為固態(tài)，故預(yù)處理方式不同，熱固性樹脂直接添加固化劑即可，而熱塑性樹脂需要加熱、除水等步驟；另外，熱固性成型通常在常溫或低溫加熱下成型，且無需冷卻或常溫冷卻，而熱塑性成型加熱溫度較高，需要另外冷卻如風(fēng)冷，故熱塑性成型需要加熱以及冷卻設(shè)備；最后，熱固性成型所需時間較短，只需20-30min，而熱塑性成型所需時間較長，通常為1-2h。

相比于熱固性真空袋壓成型，熱塑性真空袋壓成型所用原料預(yù)處理要求更加苛刻，水分以及氮氣含量需要控制在一定范圍，成型條件更加復(fù)雜，包括成型溫度、成型壓力、成型時間、后處理等?，F(xiàn)存的熱塑性樹脂基真空袋壓成型，如專利：CN201610943844.9、CN202010268476.9，均未對樹脂原料進行嚴(yán)格的脫水脫氣處理，所得制品孔隙率較高，纖維與樹脂基體界面不能較好結(jié)合，對應(yīng)用性能有較大影響。

發(fā)明內(nèi)容

為解決上述技術(shù)問題，本發(fā)明提供一種連續(xù)纖維增強熱塑性樹脂真空袋壓成型裝置,包括：依次設(shè)置的樹脂提供裝置、原料預(yù)處理裝置和反應(yīng)成型裝置；

所述原料預(yù)處理裝置包括真空腔和儲料腔，儲料腔位于真空腔的下部并通過導(dǎo)流孔與真空腔連接，導(dǎo)流孔位于真空腔和儲料腔連接處的外部側(cè)壁上，通過雙向閥門與位于真空腔外部側(cè)壁的循環(huán)管連接，通過控制所述雙向閥門的開合方向控制物料的輸送方向；

真空腔上部頂端設(shè)有進料口和取樣口，所述循環(huán)管一端與雙向閥門和電機連接、另一端與進料口相連，由電機驅(qū)動物料在循環(huán)管內(nèi)輸送；

真空腔中央部位設(shè)有一根支撐柱，多個加熱流道呈一定傾斜角度設(shè)置于支撐柱上并呈之字形首尾連接，真空腔頂部一側(cè)設(shè)有抽氣孔、另一側(cè)設(shè)有液體膜化裝置；

儲料腔底部設(shè)有加熱底板，用于對物料進行加熱保溫，儲料腔內(nèi)設(shè)有熱電偶，用于實時監(jiān)測物料溫度；

儲料腔底部設(shè)有樹脂出料口以及連接樹脂出料口的直通閥門，物料在原料預(yù)處理裝置內(nèi)經(jīng)過高溫脫水、真空脫氣、加熱保溫后，通過管路注入反應(yīng)成型裝置中；

所述反應(yīng)成型裝置包括外殼和模具底座，所述外殼包括底殼和與底殼相配合的金屬蓋，所述金屬蓋上有通孔；

成型座從上到下依次設(shè)置有真空袋膜、注膠座、導(dǎo)流網(wǎng)和脫模布，真空袋膜與成型座可密封連接，模具底座內(nèi)部設(shè)有4個超聲工具頭，用于發(fā)射超聲波。