樹脂基復合材料模內發泡工藝及模內發泡系統的制作方法
【技術領域】
[0001]本發明涉及材料領域，具體涉及復合材料生產工藝。
【背景技術】
[0002]樹脂傳遞模塑(Resin transfer molding，簡稱RTM)是將樹脂注入到閉合的模具中，浸漬纖維增強材料，并固化的成型方法。是一類技術較為成熟且應用較為廣泛的成型工藝。RTM工藝將成為21世紀符合材料產業主要的成型工藝之一。
[0003]現在用RTM工藝生產的制品，比重較大，一般為1.7-2 ;生產中，樹脂在模具內流動時，局部易出現死角，影響產品質量。
[0004]為了減小制品比重，在樹脂基復合材料的生產工藝中，如SMC，BMC等方法往往會在摻入比重很小的中空微珠等輕體材料。但傳統的RTM卻無法加入中空微珠等輕體材料，因加入中空微珠等輕體材料后，樹脂黏度增大，纖維增強材料難于浸漬。
【發明內容】
[0005]本發明的目的在于提供一種樹脂基復合材料模內發泡工藝，降低制品的比重，有利于節省能源，用方法可制造低密度RTM制品。
[0006]本發明的目的還在于提供一種模內發泡系統，便于完成樹脂基復合材料模內發泡工藝，有助于節省成本、提尚生廣效率。
[0007]本發明所解決的技術問題可以采用以下技術方案來實現:
[0008]樹脂基復合材料模內發泡工藝，其特征在于，包括如下步驟:
[0009]1)將未受熱膨脹的發泡材料原體加入到浸漬液原液中，然后混合，形成待發泡浸漬液；
[0010]2)將預成型纖維增強材料坯放入模具中，打開真空系統，將所述待發泡浸漬液注入模具中；
[0011]3)將模具加熱至發泡材料原體發泡膨脹，樹脂在引發劑作用下交聯固化，生成成型產品。
[0012]生產過程中，所配制的待發泡浸漬液，不需要加入已經發泡的微珠材料，而是加入未發泡的有機微珠。省去了一個將發泡材料發泡的生產環節，可以節省大量成本。另外，發泡劑顆粒相對于已經發泡成型的有機微珠，體積小幾十倍至數百倍以上，更加易于運輸和存儲，可以有效節省大體積包裝費用，運輸和存儲費用。因為市售的已發泡材料比重輕，在浸漬液混合時，易在空中飛揚，攪拌時，還難于浸漬。再者，使用未發泡的有機微珠，由于其顆粒體積小的原因，混合速度更快，混合也更加均勻，且混合設備體積可以有所減小。
[0013]上述步驟1)中，所述發泡材料原體，可以采用發泡溫度大于100度的發泡材料原體，優選發泡溫度在120?130度左右的發泡材料原體。所述發泡材料原體可以采用在受熱后可迅速膨脹的有機微珠，所述有機微珠可以是丙烯酸微珠、酚醛微珠、聚乙烯微珠。步驟1)中的待發泡浸漬液并沒有發泡。發泡材料原體的加入量為浸漬液原液的質量的2% -18%。所述的浸漬液原液所用的樹脂有不飽和聚脂樹脂、乙烯基樹脂、環氧樹脂、雙馬來酰亞胺(BMI)和熱塑性樹脂中的至少一種。
[0014]混合發泡材料原體和浸漬液原液的同時，還可以將偶聯劑一起混入，以提高在受熱后可迅速膨脹的有機微珠與樹脂基復合材料間連接的牢固性。
[0015]上述步驟2)中，可以通過注入機將所述待發泡浸漬液注入模具中。優選，首先模具預熱50°C -60°C中，然后將預成型纖維增強材料坯放入模具中。預成型纖維增強材料坯的增強材料為玻璃纖維、碳纖維、碳化硅纖維和芳綸纖維中的至少一種。預成型纖維增強材料坯可采用手工鋪層，編織，針織，熱成型連續氈，預成型定向纖維氈，三維編織氈等方法制作。
[0016]上述步驟3)中，可以通過壓塑機對待發泡浸漬液施加的溫度，施加的溫度大于或等于所述發泡材料原體的發泡溫度。優選給模具加溫至130°C-140°C。在加熱的過程中，待發泡浸漬液迅速受熱后，自行發泡，在加熱過程中，熱固性的樹脂基復合材料液的樹脂發生交聯反應，從而得到低密度的RTM產品。由于浸漬液在模具內受熱膨脹，可有效避免產生死角。
[0017]步驟3)后，還可以包括
[0018]步驟4)對模具進行快速冷卻；
[0019]步驟5)脫模，取出產品，清理模具。
[0020]模內發泡系統，包括一注入機主體、一模具、一真空系統，其特征在于，包括用于混合發泡材料原體和浸漬液原液的混合系統，所述混合系統包括一攪拌容器，所述攪拌容器連接一攪拌動力系統，所述攪拌動力系統連接一攪拌控制系統；
[0021]還包括一溫度控制系統，所述溫度控制系統包括用于測量所述模具內溫度的溫度傳感器、用于對所述模具內加熱的加熱器、用于分析所述溫度傳感器測量信息和控制所述加熱器工作狀態的溫控模塊，所述溫控模塊連接所述溫度傳感器和所述加熱器。
[0022]所述溫度控制系統還包括一控制面板，所述控制面板上設有一顯示屏，所述顯示屏連接所述溫控模塊。所述控制面板上還設有一控制按鈕，所述控制按鈕連接所述溫控模塊。以通過顯示屏顯示所述模具內的溫度，通過控制按鈕控制所述加熱器的開關狀態。
[0023]所述溫度控制系統，還包括一用于測量環境溫度的環境溫度測量用溫度傳感器，所述環境溫度測量用溫度傳感器連接所述溫控模塊。可以通過顯示屏顯示所述模具所在環境的環境溫度。
[0024]模內發泡系統便于樹脂傳遞材料在模內實施發泡工藝，可以直觀的實現模具內溫度精確控制，以便提尚廣品質量。所生廣的廣品，具有表面光滑細膩、成品率尚等優點。
【附圖說明】
[0025]圖1為樹脂傳遞模塑材料模內發泡工藝的工藝流程圖；
[0026]圖2為模內發泡的溫度控制系統的結構示意圖。
【具體實施方式】
[0027]為了使本發明實現的技術手段、創作特征、達成目的與功效易于明白了解，下面結合附圖，進一步闡述本發明。
[0028]參照圖1和圖2，樹脂基復合材料模內發泡工藝，包括如下步驟:1)將未受熱膨脹的發泡材料原體加入到浸漬液原液中，然后混合，形成待發泡浸漬液；2)將預成型纖維增強材料坯放入模具中，打開真空系統，將待發泡浸漬液注入模具中；3)將模具加熱至發泡材料原體發泡膨脹，樹脂在引發劑作用下交聯固化，生成成型產品。生產過程中，所配制的待發泡浸漬液，不需要加入已經發泡的微珠材料，而是加入未發泡的有機微珠。省去了一個將發泡材料發泡的生產環節，可以節省大量成本。另外，發泡劑顆粒相對于已經發泡成型的有機微珠，體積小幾十倍至數百倍以上，更加易于運輸和存儲，可以有效節省大體積包裝費用，運輸和存儲費用。因為市售的已發泡材料比重輕，在浸漬液混合時，易在空中飛揚，攪拌時，還難于浸漬。再者，使用未發泡的有機微珠，由于其顆粒體積小的原因，混合速度更快，混合也更加均勻，且混合設備體積可以有所減小。
[0029]上述步驟1)中，發泡材料原體，可以采用發泡溫度大于100度的發泡材料原體，優選發泡溫度在120?130度左右的發泡材料原體。發泡材料原體可以采用在受熱后可迅速膨脹的有機微珠，有機微珠可以是丙烯酸微珠、酚醛微珠、聚乙烯微珠。步驟1)中的待發泡浸漬液并沒有發泡。發泡材料原體的加入量為浸漬液原液的質量的2%-18%。的浸漬液原液所用的樹脂有不飽和聚脂樹脂、乙烯基樹脂、環氧樹脂、雙馬來酰亞胺(BMI)和熱塑性樹脂中的至少一種。混合發泡材料原體和浸漬液原液的同時，還可以將偶聯劑一起混入，以提高在受熱后可迅速膨脹的有機微珠與樹脂基復合材料間連接的牢固性。
[0030]上述步驟2)中，可以通過注入機將待