[发明专利]一种复合材料拉挤成型固化方法及设备

说明书

技术领域：

本发明涉及一种复合材料拉挤成型固化方法及设备。

背景技术：

复合材料的组分分成基体材料和增强材料两个部分。通常将其中连续分布的组分称为基体材料，分散在基体中的物质称为增强材料。现有复合材料拉挤制品所用的增强材料基本上都是玻璃纤维，基体材料采用的都是不饱和聚酯、乙烯基或环氧树脂等。这些种类的基体材料都属于热固性树脂，因此这种复合材料制品的固化方式都是采用加热高温固化方式，固化温度一般在160-180度左右。可见这种固化方法的能耗就非常大，而且加热固化还需要一定的固化时间，一般都在10分钟以上，因此也就限制了复合材料拉挤制品的拉挤速度，通常速度为100-200mm/min，生产效率低。另外，基体材料中添加的一些有机溶剂在加热固化时也容易挥发到环境中，对环境造成污染。

现有的复合材料拉挤成型固化设备包括纱架、浸胶槽、成型模具，模具加热装置、牵引装置及切断装置。

发明内容：

本发明针对现有技术存在的上述问题，提供一种低能耗、高效率、无污染的复合材料拉挤成型固化方法及设备。

本发明的技术解决方案是：

一种复合材料拉挤成型固化方法，操作步骤如下：

①选用紫外线光固化树脂作为基体材料；

②将第一层增强材料浸胶后，均匀排布于基体材料的外部，一同进入第一道成型模具进行拉挤，然后经紫外线固化成型；

③根据实际需求将第N层增强材料浸胶后，均匀排布于上一道成型制品的外部，一同进入第N道成型模具进行拉挤，然后经紫外线固化成型，如此反复，其中N≥1。

每道制品的成型厚度要保证小于等于2mm。

一种复合材料拉挤成型固化设备，包括纱架、浸胶槽、牵引装置及切断装置，设有多台纱架及浸胶槽，在各浸胶槽后方均设置有第N道成型模具及紫外线发生器，其中N≥1。

本发明选用的基体材料为紫外线光固化树脂，如环氧丙烯酸酯、改性环氧丙烯酸酯等一些游离基型聚合的光固树脂。

本发明是分多道连续拉挤固化成的。现有的复合材料拉挤制品只用一个成型模具，模具长度一般在800-1500mm，一次加热固化成型。而本发明成型方式是采用若干个成型模具，每个成型在150-200mm长，连续拉挤固化成型的。由于紫外线光在固化基体材料时会受到复合材料中增强材料的影响，这些增强材料如玻璃纤维丝等会对紫外线产生折射作用而降低紫外线的穿透能力，当制品厚度超过2mm时，其下的基体材料就得不到足够活化所需的紫外线照射能量，就可能造成固化不充分甚至不能固化。因此为了保证拉挤制品能够得到充分固化，保证产品质量，要控制每道制品的成型厚度小于等于2mm，所采用的道数取制品的总厚度(mm)/2(mm)的整数。

本发明采用紫外线光固化方法可以大大降低能耗。首先，紫外线光固化的能耗只是加热固化能耗的1/10。其次，现有的热固化成型方法是边拉挤边固化，需要较大的牵引力。而本方法的每道成型模具只是一个预成型模具，也就是说制品是出模具后才进行的光固化成型，因此制品拉挤成型所需的牵引力也就非常小，仅是现有拉挤制品力度的1/4-1/5。因此采用本固化方法可以节约大量能源。以现有80KN的拉挤设备为例，采用本固化方法拉挤设备就可降为20KN。

本发明的固化速度快。正常加热固化需10分钟左右的时间，而紫外线固化只需10-20秒的时间，因此也就决定了复合材料制品的拉挤速度可以达到每分钟几米到十几米，生产效率大大提高。

本发明固化方法无环境污染，是一种环保固化方法。基体材料在紫外线光照射固化时，由于树脂不像加热固化时有溶剂组份挥发，因此对环境不造成污染，也为操作者创造一个良好的工作环境。

附图说明：

图1为本发明设备实施例的结构示意图。

具体实施方式：

实施例1：

制造内径为∮102mm，外径为∮108mm的复合材料管。

如图1所示，制造上述复合材料的拉挤成型固化设备，设有两台纱架1及浸胶槽2，第一道成型模具3-1及紫外线发生器4-1，第二道成型模具3-2及紫外线发生器4-2，牵引装置5及切断装置6。