[发明专利]一种复合材料型材的先进拉挤成型方法及其成型装置

说明书

本发明提供了一种复合材料型材的先进拉挤成型方法，通过对预浸料依次进行预加热、预固化、固化和后固化处理来制备复合材料型材，通过在预浸料的固化步骤前增设预加热和预固化步骤，使得预浸料在固化之前就具有一定的温度和粘度，避免了快速升温和加压所造成的预浸料大量流失的现象，使得制备的型材具有均匀的树脂含量，同时减少了步进纹和表面褶皱的产生，从而提高复合材料型材的表面质量，进而提升性能。本发明还提供了一种用于复合材料型材的先进拉挤成型方法的成型装置。本发明所制备的复合材料型材可应用于航空航天、新能源发电、国防建设等高科技领域，同样也可应用于交通建筑业，汽车车身、轮毂等各个方面。

技术领域

本发明涉及成型技术领域，具体而言，一种复合材料型材的先进拉挤成型方法及其成型装置。

背景技术

拉挤工艺是一种连续生产复合材料型材的方法，它是将诸如无捻玻璃纤维粗纱的连续增强材料在外力的牵引下进行浸渍，然后通过成型模具，使其在模内固化成型，并连续出模，由此形成型材制品的一种生产工艺。利用拉挤工艺生产的产品的拉伸强度高，而且其表面的富树脂层又使其具有良好的防腐性，故可以广泛地应用在具有腐蚀性的环境中。

目前，国内引进的先进拉挤成型工艺(Advanced pultrusion，简称ADP)采用直接热压成型，即预浸料由室温状态直接进入热压模具(热压模具保持恒定温度)中并快速升温至固化温度，但是这种方式会导致树脂不均匀流失，从而使得在温度压力作用下得到的最终制件存在树脂含量与厚度分布不均匀、纤维畸变、表面褶皱和步进纹等缺陷，这些缺陷的存在不仅使制件性能和表面质量下降，而且使材料的性能不能充分发挥，进而拉低了ADP制件的性能优势。

发明内容

针对相关技术中的问题，本发明研究了复合材料型材的先进拉挤成型方法及其成型装置，以提高型材的表面质量并增强其力学性能。

本发明提供的复合材料型材的先进拉挤成型方法，包括：对预浸料依次进行预加热、预固化、固化和后固化处理步骤来制备复合材料型材。

在上述先进拉挤成型方法中，所述预加热包括：利用牵引装置将放料装置中的预浸料牵出至预加热装置中的金属预成型模具中，并且利用所述金属预成型模具中的电加热棒对所述预浸料进行所述预加热，其中，所述金属预成型模具中均铺覆有脱膜材料。

在上述先进拉挤成型方法中，所述预加热的加热温度为80～90℃，时间为75～85min。

在上述先进拉挤成型方法中，所述预固化包括：利用牵引装置将经过所述预加热后得到的预浸料铺层牵出至预固化装置的上下成型模具中，并且在所述上下成型模具中对所述预浸料铺层进行所述预固化，其中，所述上下成型模具中铺覆有脱膜材料。

在上述先进拉挤成型方法中，所述预固化的加热温度为100～120℃，时间为10～20min，压力为0.2～0.4MPa。

在上述先进拉挤成型方法中，所述固化包括：利用牵引装置将经过所述预固化后得到的预浸料铺层牵出至固化装置的上下成型模具中，并且在所述上下成型模具中对所述预浸料铺层进行所述固化，其中，所述上下成型模具中铺覆有脱膜材料。

在上述先进拉挤成型方法中，所述固化的加热温度为120～140℃，时间为15～25min，压力为0.6～1.0MPa。

在上述先进拉挤成型方法中，所述后固化包括：利用牵引装置将经过所述固化后得到的预浸料铺层牵出至后固化装置的中空模具中，并且采用空气加热的方式对所述预浸料铺层进行所述后固化，制得所述复合材料型材，其中，所述中空模具中铺覆有脱膜材料。

在上述先进拉挤成型方法中，所述后固化的加热温度为150～170℃，时间为10～20min。

在上述先进拉挤成型方法中，所述预浸料为环氧树脂基预浸料、酚醛树脂基预浸料、聚酰胺树脂基预浸料、聚醚树脂基预浸料的一种或多种的组合。