採用注射成型層內樹脂混雜複合材料用的隔離層及其製造方法
2023-05-20 06:39:16
專利名稱：採用注射成型層內樹脂混雜複合材料用的隔離層及其製造方法
多樹脂混雜複合材料部件可以採用多種方法製造，包括鋪層成型、共擠出、共拉擠、共注射和共固化等。
鋪層成型用於製造層間樹脂混雜複合材料，從表面開始，每一個不連續的樹脂/預成型件或預浸料組由手糊、自動鋪放、其他普通的製造過程所製造，每一步只限於單一樹脂系統。
共擠出包括注塑、吹塑、擠出工藝，有較高效率，然而這些技術只限於塑料(或只含顆粒增強材料)而不包含連續增強料；共拉擠可以製造包含連續增強材料的複合材料，但製品形狀較簡單。
共注射樹脂轉移模塑(CIRTM，USP6048488)，在預成型件層間置放固體隔離層薄膜後注射樹脂，提供了用單一步驟製造層間混雜樹脂複合材料部件、降低成本、提高部件質量的工藝過程。這一過程可以用於一些現存的製造工藝，如樹脂轉移模塑(RTM)、真空輔助樹脂轉移模塑(VARTM)、及各種真空輔助注射(VIP)成型。
以上製造方法只用於製造層間樹脂混雜複合材料。層內分區樹脂混雜複合材料可以使複合材料具備更優良的性能，可以代替多部件組合體，以滿足多功能要求。
共固化可以製造層內分區混雜複合材料，共固化實際上是將各個部分分別成型，只在固化過程中形成統一的部件，共固化可以製造任何形式的混雜複合材料，但效率不高。
本項發明用於注射成型，在預成型件厚度方向上製造隔離層，從而可以採用分區樹脂注射或樹脂共注射等多種樹脂注射成型工藝(如RTM、VATRM)，使制層內分區多樹脂系統的多功能混雜複合材料部件成為可能。可以製造形狀複雜的構件，並大大提高生產效率。
本發明的主要過程如
圖1所示在一塊預成型件(預成型件的增強物可以是單一的也可以是混雜的，包括層間混雜或層內混雜)上沿一定曲線CD在不同厚度方向上注入液態物質(如適當粘度快速固化的粘接劑)，使得在預成型件內部形成A-B之間的隔離層(簡稱AB界面)將預成型件分為兩個區域A和B。當在A、B兩個區域分別或同時注入不同樹脂時形成AB兩個不同的樹脂區(如聚酯/矽橡膠)，從而得到層內樹脂混雜複合材料，複合材料的每個區域各有不同的性能。
本發明最根本的優勢在於採用低成本簡單方法製造層內樹脂混雜複合材料，採用在預成型件中注射液態物質成型隔離層，隔離層的形狀、尺寸不受限制，並採用單一注射樹脂步驟來實現層內混雜複合材料，從而提高質量，降低低成本。這項技術還通過共固化來提高製品性能，提高界面連接強度和消除與二次連接有關的缺陷。本技術有以下幾方面的優點A.它提高了產品性能1.產品具有面內不同的結構特性，大大提高了力學性質，拓寬了混雜複合材料應用的領域。
2.通過共固化改良連接和力學性質。
3.減重。
B.它還在環保方面具有很大的優勢1.由於工藝流程的簡化，採用閉模成型，使廢氣的排放大大降低了。
2.提高了材料的使用效率。
C.它通過以下幾點來降低成本1.降低製造周期，提高產率。
2.通過最大程度降低缺陷出現的可能性來降低人力消耗和提高質量。
3.簡化加工步驟。
4.節能。
5.可以不需要粘結，從而消除了表面處理、組裝以及製品的持久力問題，還使得與二次連接有關的缺陷降低到了最小。
實施實例採用用專用注射裝置將中粘度快速固化丙烯酸粘接劑注入到玻璃纖維預成型件中，調整注入高度形成連續的玻璃纖維/丙烯酸複合材料隔離層，將經隔離層分區後的預成型件放入模具，採用VARTM成型方法，在兩個區域各設置注膠口和抽真空口。注膠口分別連接聚酯樹脂和液態矽橡膠，抽真空口連接真空泵，抽真空後，聚酯樹脂和液態矽橡膠分別進入各自的區域(如圖2所示)，經若10餘小時固化後成為分區樹脂混雜複合材料，聚酯樹脂複合材料區有較高的機械強度和硬度，而矽橡膠複合材料則有較高彈性和韌性、抗衝擊十分優良。
權利要求
1.一種製備層內樹脂混雜複合材料用隔離層及其製造方法，該方法通過對預成型件的某一連續區域(簡稱分界區)進行一定處理，形成層內(即垂直於成型面)的低滲透性區域(簡稱隔離層)。該隔離層將預成型件分為兩個區域，以便通過分區樹脂注射成型得到層內樹脂混雜複合材料。
1.根據權利要求第一條所陳述方法，可在分界區注入與基體樹脂相容的快速固化的粘結劑。
2.根據權利要求第二條所陳述方法，固化劑可以與粘接劑同時或依次注入到預成型件分界區。
3.根據權利要求第二條所陳述方法，粘接劑可以是丙烯酸、環氧、聚酯和聚胺酯。
4.根據權利要求第二條所陳述方法，固化劑可以是空氣中的某一組分，如氧氣、水分等。
5.根據權利要求第一條所陳述方法，可在預成型件AB交界處注入快速固化劑，從而使A或B區域注射的樹脂在接觸CD邊界時快速固化而形成層內樹脂隔離層(實際上只是一個界面)。
6.根據權利要求第一條所陳述方法，也可以將預成型件AB區域分別表面化學處理後，導致注入的樹脂在AB區間滲透率的不同使得各樹脂能在各自的區域內得到充分擴散，而在相鄰區域受到抑制。從而相當於形成了層內樹脂隔離層。
7.根據權利要求第一條所陳述方法，本發明還包括形成多界面多樹脂區域的層內混雜複合材料。
全文摘要
在一塊預成型件(預成型件的增強物可以是單一的也可以是混雜的，包括層間混雜或層內混雜)上沿一定曲線CD(見附圖)在不同厚度方向上注入液態物質(如適當粘度快速固化的粘接劑)，使得在預成型件內部形成A－B(見附圖)之間的隔離層(簡稱AB界面)將預成型件分為兩個區域A和B。當在A、B兩個區域分別或同時注入不同樹脂時形成AB兩個不同的樹脂區(如聚酯/矽橡膠)，從而得到層內樹脂混雜複合材料，複合材料的每個區域各有不同的性能。
文檔編號B29C45/14GK1459367SQ02113050
公開日2003年12月3日 申請日期2002年5月24日 優先權日2002年5月24日
發明者肖軍, 李勇, 陳偉, 郝衛 申請人:南京航空航天大學