[实用新型]原位聚合注射成型系统

说明书

本实用新型公开了一种原位聚合注射成型系统，它包括通过管道依次连通的料斗、熔融输送单元、稳压单元、温度均化单元、混合单元和注射管，温度均化单元与混合单元之间的通路上设有流量计，流量计与混合单元之间的通路上连通有流量可控的催化剂旁路。在使用时将置于料斗内的树脂通过熔融输送单元加热熔融并输送至稳压单元处，熔体状态的树脂在稳压单元的作用下以稳定的压力往前输送至温度均化单元处，熔体本身在该处进行内部热交换使整个熔体的温度均匀稳定，温度均匀的熔体经过流量计后在混合单元内与催化剂混合后通过注射管输出，实现整个过程的自动化，提高工作效率，并且由于催化剂和熔体的流量均可测，还可以实现熔体与催化剂的按比例混合。

技术领域

本实用新型属于树脂基复合材料液体模塑成型领域，尤其涉及一种原位聚合注射成型系统。

背景技术

原位聚合注射成型技术是近几年欧洲学界和企业紧密合作研究的一项用于制造高性能连续纤维增强热塑性树脂基复合材料的新技术。它是一种基于注射成型工艺，将一定量的反应性低分子热塑性树脂熔体，射入模具型腔内，浸润纤维预成型体，通过原位聚合反应制造高性能连续纤维增强热塑性树脂基复合材料的先进制造技术。由于低分子热塑性树脂熔体通常具有较低的熔融粘度，可轻易地浸渍致密的纤维预成型体，使得原位聚合注射成型技术像常规低粘度热固性树脂加工工艺，如树脂传递模塑成型一样，可直接成型高性能连续纤维增强热塑性复合材料。此外，得益于注射成型生产率高，易实现自动化生产的特点，原位聚合注射成型技术能显著降低高性能连续纤维增强热塑性树脂基复合材料的制造成本，实现规模化应用。

热塑性树脂熔体较高的粘度使其对纤维的浸润过程特别困难，甚至出现无法浸润的情况。根据达西定律，当前连续纤维增强热塑性树脂基复合材料的成型方法主要有两类：一是采用新型低粘度树脂，如低分子热塑性树脂液体模塑成型技术；二是缩短高粘度树脂的浸润距离，如制备预浸料和混编纤维织物等间接成型方法。作为一种高效直接成型工艺，低分子热塑性树脂液体模塑成型技术是当前学界的主要研究对象。

将反应性低分子热塑性树脂熔体和少量比例的催化剂混合后，在一定的温度范围内，低分子热塑性树脂熔体在短时间内能发生聚合反应生转化高聚物，并与纤维之间形成良好的界面结合。

注射成型过程中，注射压力、流量参数对树脂浸润纤维的过程有很重要的影响，最终影响到树脂与纤维结合的质量、产品的孔隙率；注射的过程中的温度参数影响到树脂的熔融、聚合反应是否发生以及反应发生的快慢。

连续纤维增强热塑性树脂基复合材料的高水平制造是树脂基复合材料先进制造技术的发展前沿和节能减排与可持续发展战略的关键支撑。原位聚合注射成型技术在环保、高效和高性能制造连续纤维增强树脂基热塑性复合材料方面的巨大潜力，正使其成为世界各国竞相大力研究的战略必争热点领域。但是，目前在原位聚合注射成型技术领域，还缺乏实现该技术的高度自动化的集熔融塑化、在线混合和过程调控于一体的制造装备。

实用新型内容

本实用新型的目的在于提供一种高自动化、高效、混合比例可控的原位聚合注射成型系统。

本实用新型提供的这种原位聚合注射成型系统，它包括通过管道依次连通的料斗、熔融输送单元、稳压单元、温度均化单元、混合单元和注射管，温度均化单元与混合单元之间的通路上设有流量计，流量计与混合单元之间的通路上连通有流量可控的催化剂旁路。

在一个具体实施方式中，使所述熔融输送单元包括电机、料筒、输送螺杆和加热器，输送螺杆同轴布置于料筒内、一端与电机的输出端相连，加热器布置于料筒外。

为了保证温度稳定可靠，使所述加热器的加热温度沿料筒的径向自外向内递减。

在一个具体实施方式中，为了便于压力的调控，使所述稳压单元包括熔体泵和控制其工作的驱动电机，熔体泵入口端设有压力变送器。

作为优选，使所述温度均化单元包括外壳和设置于外壳内的静态混合器。