[发明专利]适用于热塑性树脂复合材料的树脂传递模塑设备及其应用

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料成型设备领域，尤其涉及一种适用于热塑性树脂复合材料的树脂传递模塑设备及其应用。

背景技术

树脂传递模塑(RTM)是一种最常见的复合材料液态成型技术，常用于制备热固性复合材料。树脂传递模塑工艺是指预先在模具的型腔中放置好预铺料、增强材料等，闭模后，从设置于适当位置的注胶孔在一定压力下将配制好的一定温度的树脂混合物注入到模具型腔中使之浸透预铺料，然后固化、脱模而取得制品的一种成型工艺。

目前，树脂传递模塑工艺是近几年国内外开展研究工作最为活跃的领域之一。树脂传递模塑具有较低的工具费用和较短的前置时间等优点，已被广泛的用于复合材料结构零件的制造。

热塑性树脂复合材料的力学性能优异，可回收利用，具有广阔的市场应用前景。但是，传统的树脂传递模塑(RTM)工艺无法适用于热塑性树脂复合材料的制备成型。而且热塑性复合材料由于其结构的原因，热塑性树脂复合材料的熔体粘度通常很大，不利于浸润增强纤维。

因此，本领域迫切需要研发一种能够适用于热塑性树脂复合材料的树脂传递模塑设备。

发明内容

本发明目的在于提供一种适用于热塑性树脂复合材料的树脂传递模塑设备。该设备主要包括对热塑性树脂进行加热熔融和加压灌注的反应釜压力容器以及与反应釜相连可以保温的注胶管道。本发明对传统热固性树脂传递模塑设备进行了改进，使其适用于热塑性树脂复合材料的制备成型，并且克服了热塑性树脂复合材料粘度大不易注射和浸润的问题，能够制备出大尺寸的复合材料制件，采用该设备制备的制件力学性能优异，可回收利用，具有广阔的市场前景。

为解决上述技术问题，本发明的第一方面提供了一种适用于热塑性树脂复合材料的树脂传递模塑设备，包括反应釜和注胶管；所述反应釜包括：反应釜本体、反应釜盖、搅拌装置和加热装置；所述反应釜盖密封连接在反应釜本体上方，反应釜盖上设有加料口、出胶口和测温口；所述注胶管与所述反应釜盖的出胶口连接。

在另一优选例中，所述热塑性树脂复合材料为CBT树脂。

在另一优选例中，所述搅拌桨为上下两层45°折叶桨，上下位置可调。

在另一优选例中，采用冷却水对搅拌桨进行冷却，冷却水压力为0.1MPa。

在另一优选例中，搅拌桨上带有扭矩仪，能够反映树脂的实时粘度变化。

在另一优选例中，所述反应釜盖上还设有保护气入口和保护气出口。

在另一优选例中，所述反应釜盖上还设有视窗和安全阀。

较佳地，所述视窗为两个。

在另一优选例中，所述注胶管包括注胶管本体和加热带，所述加热带缠绕在注胶管本体上。

在另一优选例中，所述加热装置采用导热油进行加热。

在另一优选例中，反应釜盖与反应釜本体间采用密封圈并用螺栓紧固密封。

在另一优选例中，所述密封圈为聚四氟乙烯密封圈。

在另一优选例中，所述注胶管另一端连接加热模具，所述加热模具设有多条流道。

在另一优选例中，所述搅拌桨的搅拌叶直径为50～100mm，搅拌转速为0～1000rpm。

在另一优选例中，所述的反应釜本体由不锈钢材料制成，内表面作抛光处理，表面粗糙度Ra≤0.6um，内键表面粗糙度Ra≤0.6um。

在另一优选例中，所述的反应釜设计压力为1～5MPa，工作压力为0.5～2.5Mpa。

在另一优选例中，所述釜体夹套和反应釜封头设计压力为0.5～1MPa，工作压力为常压，最高工作温度为250℃。

在另一优选例中，所述加热带的工作温度为150～250℃。

本发明的第二方面提供了一种制备热塑性树脂复合材料的树脂传递模塑的方法，包括以下步骤：

(a)准备加热模具；

(a)将热塑性树脂复合材料加入反应釜中，将反应釜加热至预定温度；

(b)从保护气入口通入氮气，搅拌反应釜中的热塑性树脂复合材料，直至其完全熔融；

(c)当树脂熔体的粘度达到预定值时，将保护气出口密封，向反应釜加压，利用压力将其通过注胶管灌入到已准备好的加热模具中；

(d)树脂熔体与催化剂接触发生聚合反应；待完全结晶后，冷却脱模得到制件。

在另一优选例中，准备加热模具，包括以下步骤：

(a)裁剪纤维织物，将催化剂负载到纤维织物表面；

(b)清理模具，在模具表面多次涂覆脱模剂；

(c)在模具表面铺覆负载有催化剂的纤维织物；