[发明专利]包覆模制预浸料制成的插件的方法及其用途

说明书

本发明涉及一种包覆模制用于制造机动车部件的预浸料制成的插件的方法，包括以下步骤：加热插件；将加热的插件放置于喷射模具中，所述模具包括保持在第一温度的第一部分和第二部分；以压实插件的方式闭合模具；仅冷却模具的第一部分直至该第一部分达到第二温度，同时保持模具的第二部分维持在第一温度，所述第二温度相对于所述第一温度更低；至少通过喷气的方法将插件与模具的第一部分分离，此时插件贴合在模具的第二部分上；使用喷射的热塑性塑料材料包覆模制插件。由于插件在包覆模制时具有较高的温度，从而确保与包覆在其上的热塑性塑料结合完好。同时，由于适当降低了模具一个部分的温度，使得插件的压实工艺效果得以绝大部分地保留。

技术领域

本发明涉及机动车部件制造领域，更具体地，涉及包覆模制由预浸料制成的插件的方法及其用途。

背景技术

在机动车部件制造领域中，由复合材料制成的插件，由于具有复杂多变的形状与优良的机械性能，因而被广泛地应用于各种机动车部件中，例如保险杠梁、尾门箱、侧门增强件、车顶拱架、前立柱/中立柱/后立柱等。所述插件通常由预浸料制成的复合材料包覆模制(英文为“Overmolding”)热塑性塑料成型而成。

术语“预浸料(英文为“PREPREG”)”是一种常用的制造复合材料的中间材料，通常由塑料基体与浸渍在该基体中的增强体(例如：纤维或织物)构成。由于包含增强体，预浸料具有较高的机械强度，经常用于制造局部区域或整个区域需要加强的部件，例如机动车部件。市场上购买到的预浸料通常是片状或者卷状。按塑料基体不同，预浸料分成热固性塑料预浸料和热塑性塑料预浸料；按增强材料不同，预浸料分成碳纤维(织物)预浸料、玻璃纤维(织物)预浸料、芳纶(织物)预浸料。预浸科的制备方法有干法和湿法两种。干法又有粉末法和热熔塑料法(后者又称热熔法)之分。就目前的复合材料而言，热熔法复合材料的力学性能(如弯曲模量与强度、层间剪切强度等)保持率，特别是高温力学性能保持率，明显高于其它方法获得的复合材料。

术语“塑料”应理解为表示包括至少一种合成的聚合物树脂的任何材料。任何类型的塑料均可适用于本发明。特别适用的塑料属于热塑性塑料的范畴。术语“热塑性塑料”应理解为表示包括任何热塑性聚合物，这包括热塑性弹性体以及它们的共混物。术语“聚合物”应理解为既表示均聚物也表示共聚物(尤其是二元或三元共聚物)。这些共聚物的非限制性实例是：无规共聚物、直链嵌段共聚物、其他嵌段共聚物以及接枝共聚物。熔点低于分解温度的任何类型的热塑性聚合物或共聚物都是可适用的。具有分布在至少10摄氏度之内的一个熔融范围的合成热塑性塑料是特别适当的。这些材料的实例包括在它们的分子量上呈现多分散性的材料。经常使用的一种聚合物是聚乙烯。用高密度聚乙烯(HDPE)已经获得了优异的结果。

通常，制造上述插件的复合材料由热塑性塑料基体与浸渍在该基体中的纤维增强体构成的预浸料制备获得。由于在制备预浸料的过程中，在基体与纤维增强体之间会产生气孔，该气孔的存在会导致由该预浸料制成的复合材料的各项机械性能降低，因而，在包覆模制插件之前，预浸料插件通常需要经过一个压实(英语为consolidation)的工艺步骤，该压实工艺步骤通过对预浸料插件施加足够大的压强，通常为50-150bar，优选为100bar，以去除预浸料中的气孔。在预浸料插件被压实之后，通过在其上包覆模制热塑性塑料而获得最终成型的插件。该包覆模制过程中，预浸料的热塑性塑料基体与包覆模制插件使用的热塑性塑料为同一类型或相同，包覆模制时的温度需高于200℃，优选为220℃。

上述使用喷射的热塑性塑料包覆模制预浸料插件需要在200℃以上的高温下完成，以确保喷射的热塑性塑料与预浸料基体的热塑性塑料结合完好，术语“结合”包括两者之间的融合，混同以及粘接等。现有技术中，压实后的预浸料插件需冷却脱模后再进行包覆模制，然而此时预浸料插件的温度较低，不能确保喷射的热塑性塑料与预浸料基体的热塑性塑料结合完好，因而可能导致插件存在缺陷，机械性能降低。而且，如果对冷却脱模后的插件再加热又容易使已经压实过的预浸料插件重新产生气孔，或者损坏预浸料基体与纤维加强体之间已形成的联结，因而减损压实工艺的效果，导致插件可能存在缺陷，或机械性能降低。