[发明专利]一种EPS泡沫成型方法

说明书

本发明公开了一种EPS泡沫成型方法，采用梯度加热一次成型，直接将芯材发泡和复合板材的固化成型连续完成，无须更换模具单独生产加工泡沫芯材，简便快捷。芯材发泡过程中产生的内源压力可有效复合芯材表面的碳纤维预浸料，本发明制备的成品的机械强度接近或高于现有热膨胀工艺制备的EPS泡沫复合板材。本发明中热膨胀是一个渐增的过程，可以避免初始压力过大的现象，同时在固化的后期能够加载足够的压力，无须考虑加压的时机。

技术领域

本发明涉及EPS泡沫复合板材领域，特别涉及一种EPS泡沫成型方法。

背景技术

常规的复合材料成型工艺中，成型的固化压力来自于外部压力源，如负压、压力袋、热压罐和模压等。热膨胀模压工艺与之不同，它是利用膨胀系数相对较大的软膜本身作为膨胀源，以刚性材料作为阴模，复合材料蒙皮置于两者之间。当模具受热后，材料由于本身热膨胀系数较大而膨胀，但软膜的膨胀受到膨胀系数较小外部刚性模具的限制，所以在模腔内部产生压力。常用的软膜一般是具有很高膨胀系数的硅橡胶，已经在复合材料成型中早已得到应用，一般称为软膜法成型工艺，又称热膨胀工艺。如果把硅橡胶换成泡沫塑料，成型出来的产品就是泡沫夹层结构，关键是泡沫芯材是否能够为成型夹层结构提供足够的压力。

现有技术中很多将热膨胀工艺应用到泡沫夹层结构的成形中，实际上是一种共固化工艺，即预先制备好聚苯乙烯泡沫芯材，铺叠上预浸料后，蒙皮与夹层结构共固化成型。在夹层结构成型过程中，泡沫芯材能够提供压力来自于芯材中发泡成型后残余的发泡剂，再次升温加热后发泡剂使得泡沫再次膨胀，从而为夹层结构的成形提供足够的压力。与使用硅橡胶热膨工艺不同，这种工艺内部软膜也会成为成型的夹层结构的一部分。泡沫热膨胀的产物是夹层结构，是一个整体的产物而硅橡胶作为软膜成型的是上下两块复合材料层合板，硅橡胶与复合材料层合板最终是分离的。

但上述复合成型方法需要预先制备聚苯乙烯泡沫芯材，需要重复发泡成型步骤预先制备芯材，芯材的成型经历颗粒装填模具，升温、加压、发泡成型、降温等步骤，费时费力，能耗较大。

复合材料热压成型工艺，压力的施加时机主要是由树脂体系固化过程中的粘度状态来确定，加压点必须在凝胶点附近。从粘度回升的阶段是施加压力的理想阶段，加压过早会使得温度提高后粘度非常低的树脂从模具的缝隙中流出，造成制品的缺胶。加压过晚，树脂已经固化，加压没有任何意义。传统中高温固化条件下的模压法，是在复合材料成型的初始阶段就加载了全部压力，如果模具密封性不够高，会造成成型后期树脂大量流失，热压罐的出现很好的解决了这一问题，它能控制在粘度上升阶段加载压力，但同时也增加了制造成本。

发明内容

本发明所要解决的技术问题：解决现有热膨胀工艺制备泡沫夹层复合材料中的缺陷和问题。

为解决上述技术问题，本发明提供以下的技术方案：

一种EPS泡沫成型方法，采用梯度加热一次成型法制备EPS泡沫复合板材，具体步骤如下：

(1)铺料：在模具的凹模底部平铺若干层碳纤维预浸料，再在碳纤维预浸料上平铺熟化后的预发泡EPS颗粒，随后下压上模排出气泡并压实，抬起上模后在预发泡EPS颗粒上平铺若干层碳纤维预浸料，下压上模至初始压力为0.05～0.06MPa；

(2)芯材发泡：加热模具至95℃，保温8～10min，保温过程中缓慢连续上抬上模，保持恒压0.18～0.28MPa；

(3)固化成型：当上模上抬至泡沫复合板材的预设厚度时，固定上模，模具升温至100～103℃，保温15～20min进行固化，随后空冷成型即得EPS泡沫复合板材。

优选地，所述碳纤维预浸料由碳纤维毡料采用溶液浸渍法加工获得，溶液浸渍法所用胶液由42重量份环氧树脂和3重量份固化剂混合而成；所述环氧树脂采用工业乙醇稀释至粘度为0.7Pa·s后用于胶液配制。

优选地，所述固化剂为2-乙基-4-甲基咪唑。