[发明专利]一种适用于RTM成型工艺的管状复合材料的模具设计与制备

说明书

所属技术领域

本发明涉及一种管状复合材料的模具，属于管状复合材料树脂传递模塑成型工艺(RTM)的模具结构设计技术领域。该模具适用于管状复合材料的RTM成型工艺，该模具设计能很好地保证热固性树脂对管状增强织物浸润的均匀性，并且独特的嵌槽设计保证了注射的稳定性保证了在制备管状复合材料时注射的稳定性的基础上，使得树脂可以更好地均匀稳定地浸润织物且无气泡产生，最后树脂由出口流出。本发明特有的圆柱状阳模内芯，使得脱模操作简单易行，易于操作。

本发明涉及一种模具，尤其是适用于RTM成型工艺生产管状复合材料的模具。

背景技术

随着社会进步和科技发展，人们的需求也不断提高，纺织品的应用已不仅仅局限于服装和装饰等传统方面。由于新型多维织造方法的出现，增强材料预制件出现立体化及立体异形化发展趋向，而将增强材料预制件与树脂体系复合在一起制成的复合材料使增强材料预制件由柔性材料转化为刚性材料，制成类似钢筋混凝土结构的材料，并具有优良的机械力学性能，使其在生活中具有更广泛的用途以及优良的适用性。

管状复合材料正是在这一背景下不断发展的，管状复合材料，除了具有一般管材的几何稳定性及机械力学特性之外，还具有纤维增强复合材料的优点，集两者优点于一体。

管状复合材料，是一种轻量、高质的新型材料，具有质轻、高强、表面质量好、生产简单等特点。但是，在管状复合材料的RTM复合过程中，必须要保证树脂对织物浸润的均匀性，且要排尽模具内部的空气，保证最终成型的复合材料无气泡产生，提高复合材料的质量。因此，借助于真空辅助系统，在树脂充模前，先对整体密闭循环的模具系统进行抽真空，同时由于树脂粘度及时间要求，要给注入树脂一定的压力。而这就要求在模具设计时在必须合理安排注口、出口位置的同时，要保证模具良好的密封性及承压能力。目前，尚无适用于RTM复合成型工艺生产三维管状复合材料的模具的设计与制备。

发明内容

本发明设计出并制备出了一种适用于RTM成型工艺生产管状复合材料的模具，保证所生产得到的管状复合材料高质量化。

本发明所用树脂可为环氧树脂、酚醛树脂、不饱和聚酯树脂、环氧改性乙烯基树脂等各类树脂的一种或者两种及以上，树脂粘度0.1～1.5Pa·s，模具可承压力0.5MPa～1.6MPa。

本发明所用管状预制件是包括各种织造成型方法制成的增强材料预制件，包括编织、机织、经编、针织、缠绕等方式形成的管状预制件，可以是一维、二维、三维中的一种或两种以上。

本发明所述管状预制件的织物原料可以是棉麻毛丝等动植物纤维；石棉纤维如二氧化硅、氧化铝、氧化镁等矿质纤维；黏胶纤维、醋酸纤维、铜氨纤维等再生纤维；聚酯纤维(涤纶)、聚酰胺纤维(锦纶或尼龙)、聚乙烯醇纤维(维纶)、聚丙烯腈纤维(腈纶)、聚丙烯纤维(丙纶)、聚氯乙烯纤维(氯纶)等合成纤维；以及玻璃纤维、碳纤维、碳化硅纤维、石墨纤维、光导及导电纤维、金属纤维等新型、特种及功能纤维等纤维中的一种或者两种及以上。

本发明所设计的模具，树脂注入口和树脂出口分别设计在管状模具的底部和上部，且在在树脂注入口设计了独特的环状凹槽，保证了在制备管状复合材料时，树脂可以更好地均匀稳定地浸润织物，最后由出口流出。本发明特有的圆柱状阴模内芯，使得脱模操作简单易行。

附图说明

图1为阴模上半模闭合面平面图。

图2为阴模下半模闭合平面面图。

图3为圆柱状阳模内芯平面图。

图4为模具合模后平放俯视图。

图5为模具整体透视图。

具体实施方式

图1为阴模模具的外模上半模示意图，其中1是注入口，2为内嵌在外模半周上的环状槽，3为树脂从2进入模腔的通道，4为外模内壁，5为密封槽。

图2为阴模模具的外模下半模，注入树脂时，树脂首先经注入口1沿环状路径充满2，再经通道3进入内芯与外模形成的模腔内并浸润织物。

图3为圆柱状阳模模具的内芯。

图4为模具合模后平放俯视图，1为树脂注入口，2为树脂出口，3是紧固螺丝。

图5为模具整体透视图，1是注入口，2为内嵌在阴模外模上下半周上的环状槽，3为树脂从2进入模腔的通道，4为模腔，5为密封槽，6为树脂出口。

下面结合上述附图对该模具的RTM成型工艺的具体实施方式进行说明。

在RTM复合成型之前，先在阴模和阳模模具表面涂覆脱模剂，将管状织物套放在阳模内芯上，闭合模具，将注入接头装在入口1(图1)上，出口接头装在出口2(图1)上。注入前，可先对模具由注出口2(图1)抽真空，以排除模具内部及树脂通道内的空气。注入时，在适当的预设注射压力下，树脂从入口1(图1)充满2(图1)经3(图1)进入管状模腔，充满模腔后，通过3(图1)经2(图1)从出口2(图1)流出，停止注入树脂。