[发明专利]采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法及成型模具

说明书

技术领域

本发明涉及一种采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，还涉及一种实现该方法的成型模具。 

背景技术

玻璃纤维（英文原名为：glass fiber或fiberglass ）是一种性能优异的无机非金属材料，种类繁多，具有 绝缘性好、耐热性强、抗腐蚀性好，机械强度高的优点。随着市场经济的迅速发展，玻璃纤维逐渐成为建筑、交通、电子、电气、化工、冶金、环境保护、国防等行业必不可少的原材料。 

玻璃纤维通常用作复合材料中的增强材料，在采用玻璃纤维制作复合材料制品时，其原理是：玻璃纤维增强材料在模具内被树脂充分浸渍，排除气泡，然后树脂在常温或加温下固化，脱模后即成为复合材料制品。 

其方法主要包括手糊FRP法、真空导流法、RTM法，（1）手糊FRP法是利用人工将树脂与纤维增强材料进行浸渍、排气，其工作效率低、污染大，工作环境较差；（2）真空导流、RTM法是利用压力差，利用树脂自高压向低压向流动实现充型、浸渍；其相对于传统手糊法相比，大大提高了工作效率，且改善了工作环境；但在充型时易造成短路，其即使保压状态下，也可能无法完全排除模具内的气体，属于静态浸渍树脂，造成充型不彻底；且又无法了解内部充型状态，因此在针对产品进行排气点、注射点的优化设计时也较为困难。 

目前也出现了一种应用于增强复合材料制品的离心成型方法，即公知的离心浇铸法，例如专利申请号201010609423.5公开了一种圆锥体复合材料杆的制造方法，主要为离心浇铸成型工艺，其特征在于：所述离心成型工艺之前，用缠绕的方法连续缠绕纤维织物至芯轴上，然后在旋转的锥形离心模具内展开，紧贴在模具内壁，然后高速旋转模具，最后从模具小口径端注入树脂，树脂在离心力作用下填充纤维预成型体空隙，待树脂固化后，脱模制得管状复合材料空心杆。 

该种方法在应用于增强复合材料制品时，能够提高产品强度和模量，同时一次成型复合材料锥形杆，效率高，外表光滑，无需复杂的打磨处理，从而在同等刚度要求下可以减少材料用量，降低成本，节约资源。但仍存在一定的局限性： 

众所周知，离心浇铸法仅适用于成型空心回转体或者近似结构；通过绕模具自身的轴心旋转，即自转，在离心力作用下将树脂等物料紧贴在模具的内壁上；在浸渍直到树脂凝胶固化，都必须在离心旋转状态下，否则材料会位移、坍塌而不能成型，因此对于能源的消耗也较大，同时，需要相应的增加离心设备才能确保产量，投资相对增大。

因此，研发一种生产效率高、劳动强度低且适用范围广的复合材料制品制造方法势在必行。经检索有关文献，未发现与本发明相同或相似的技术方案。 

  发明内容

本发明要解决的技术问题是提供一种生产效率高、劳动强度低且适用范围广的采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，同时，还提供一种实现该方法的成型模具。 

为解决上述技术问题，本发明的技术方案为：一种采用纤维增强材料与基体制造增强复合材料制品的方法，其创新点在于：所述方法依次包括充型、离心浸渍和固化工序，具体为：充型工序前，将纤维增强材料预先置于成型模具中；充型工序中，将液态基体充入成型模具中；离心浸渍工序中，完成充型的成型模具围绕一离心设备旋转中心进行公转，使得成型模具内的纤维增强材料与液态基体充分接触，进一步排出气体实现离心浸渍；固化工序中，完成浸渍后，成型模具中的纤维增强材料与液态基体在动态或静态下固化成型为一体制得增强复合材料制品。 

优选的，所述纤维增强材料为纤维中的任意一种或一种以上的组合，还可以纤维制品中的任意一种或一种以上的组合，也可以为纤维中的任意一种或一种以上与纤维制品中的任意一种或一种以上的组合。 

优选的，所述纤维为玻璃纤维、碳纤维、金属纤维或矿物纤维，纤维制品为短切纤维、纱、织物或毡。 

优选的，所述基体的主体为树脂。 

优选的，所述树脂为热塑性树脂,或热固性树脂，或热塑性树脂与热固性树脂的混合。 

优选的，所述充型工序中，通过一离心设备进行离心充型；将储存液态基体的容器设置在离心设备上靠近旋转中心的一侧，通过成型模具围绕离心设备旋转中心进行公转产生离心力，利用离心力将靠近离心设备旋转中心侧的液态基体甩入成型模具内取代成型模具中制品型腔内的气体，进而实现离心充型。