[发明专利]一种注射拉挤工艺用注射模具及采用其制备树脂基复合材料的方法

说明书

技术领域

本发明涉及一种注射模具及采用其制备树脂基复合材料的方法。

背景技术

拉挤成型工艺是复合材料主要成型工艺之一，其特点是：一、工艺简单、高效，适合于高性能纤维复合材料的大规模生产。拉挤线速度已知达到4m/min以上，加上可同时生产多件产品，更进一步提高了生产效率。二、拉挤能最好地发挥纤维的增强作用。在大多数复合材料制造工艺中纤维是不连续的，这使纤维强度损失极大，即使连续纤维缠绕，由于纤维的弯曲、交迭等也使其强度有一定损失。例如螺旋缠绕中，纤维的张度发挥一般只有75％～85％。在拉挤中，纤维不仅连续而且充分展直，是发挥纤维强度的理想形式。三是质量波动小。拉挤工艺自动化程度高，工序少，时间短，操作技术和环境对制品质量影响都很小，因此用同样原材料，拉挤制品质量稳定性较其他工艺制品要高。

拉挤成型这项工艺，目前还处在高速发展阶段。从国内外发展趋势来看，主要为生产大尺寸、复杂截面、厚壁产品，发展重点为：新型海洋用复合材料、电力传输、民用工程的结构组件、以及高层建筑项目。目前国外最厚的拉挤成型产品已达100mm，同时拉挤工艺也从模腔内“黑色艺术”发展到以更加科学的实验手段，反复验证研究模内固化动力学，同时借助于各种电子设备、树脂注射、模具设计等不断优化质量提高生产率，随着先进设备的发展，那些之前被认为不可想象的工艺也将不断涌现。如反应注射拉挤成型技术，该技术是20世纪70年代后期发展起来的。玻璃纤维通过导纱器和预成型模后，进入连续树脂传递模塑模具中，在模具中以稳定的高压和流量，注入专用树脂，使玻璃纤维充分浸透和排除气泡，在牵引机的牵引下进入模具固化成型，从而实现连续树脂传递模塑或称注射拉挤。注射拉挤具有以下优点：1、玻璃纤维充分浸透，所生产的FRP制品中微气泡含量少，介电性能优良；2、供树脂系统与大气容易隔离，产品性能不易受环境影响；3、注射的树脂一直保持有相同的固化特性(一直是“新胶”)；4、容易得到透明的产品，使产品缺陷(如夹杂、结纱等)易于发现和剔除；5、对环境和操作人员的影响小。但目前的注射拉挤工艺及模具设计掌握在少数企业手中，且注胶模具较为繁琐，现提出较为简便的新型注射模具设计方案。

发明内容

本发明的目的是为了解决现有注射拉挤工艺用注射模具结构繁琐的问题，本发明提供了一种注射拉挤工艺用注射模具及采用其制备树脂基复合材料的方法。

本发明注射拉挤工艺用注射模具，所述注射模具设有模腔和注胶孔，模腔由圆台形模腔和圆柱形模腔组成，注胶孔位于圆台形模腔的模壁上，注胶孔与圆台形模腔连通，圆台形模腔的大直径端口为入纱口，圆台形模腔的小直径端与圆柱形模腔的一端贯通，圆台形模腔的小直径端口的直径与圆柱形模腔的直径相同，圆柱形模腔的另一端与拉挤成型模具的模腔密封连通，注射模具的外侧壁与拉挤成型模具螺纹连接。

本发明的注射拉挤工艺用注射模具，注射模具的外侧壁与拉挤成型模具螺纹连接部位的拉挤成型模具的外侧壁上设有循环水冷却装置。防止因长时间使用，热量传递引起树脂在注射浸胶工装内固化。

本发明的注射拉挤工艺用注射模具中注胶孔的个数为1～4个，均匀分布在圆台形模腔的模壁上。

较佳地，注胶孔位于与圆台形模腔的大直径端口(即下底面端口)的距离为圆台形模腔的长度的六分之一至三分之一的的模壁上。此处纤维分布较松散，便于树脂在纤维空隙间渗透。

本发明的注射拉挤工艺用注射模具中圆台形模腔的小直径端口与大直径端口的直径比为1∶2～6。

本发明的注射拉挤工艺用注射模具的模腔为圆形横截面，方便于后续的圆形横截面的树脂基复合材料的制备。但本发明的注射拉挤工艺用注射模具的模腔的横截面形状不局限于圆形横截面，根据实际生产需要的树脂基复合材料的产品规格，对注射模具的模腔的模腔横截面做相应的变化，也在本发明的设计构思中，因此，凡是依据本发明中的设计构思所作出的等效变化或修饰，均应被视为在本发明的保护范围内。

如本发明的注射拉挤工艺用注射模具的模腔的横截面形状为正多边形(例如为正方形、正三角形或正五边形)，则注射拉挤工艺用注射模具中的模腔由棱台形模腔和棱柱形模腔组成，注胶孔位于棱台形模腔的模壁上，注胶孔与棱台形模腔连通，棱台形模腔的大横截面端口为入纱口，棱台形模腔的小横截面端与棱柱形模腔的一端贯通，棱台形模腔的小横截面端口与棱柱形模腔的形状和面积均相同，棱柱形模腔的另一端与拉挤成型模具的模腔密封连通，其它连接关系不变。