[发明专利]一种树脂塑件上一体化成形热塑性复合结构的方法

说明书

本发明属于复合材料成形领域，更具体地，涉及一种热塑性复合材料及表面树脂塑件一体化成形方法。该方法包括下列步骤：(a)选取热塑性复合材料嵌件；(b)将嵌件预热后置于模具中进行热压与注塑一体化成形，其中，模具初次闭合并形成指定大小的密闭型腔后，注塑机将树脂熔体注入型腔；随后模具压缩至完全闭合，树脂熔体向嵌件传递压力使之成形，同时在熔体温度的作用下，树脂熔体将嵌件表面融化使其与树脂塑件形成表面粘合。本发明兼具热压成形和注塑压缩成形的优点，适用于生产高强度、高尺寸精度、结构复杂的复合材料制品，其模压与注塑压缩一体化特性能够提高生产效率，缩短生产周期。

技术领域

本发明属于复合材料成形领域，更具体地，涉及一种热塑性复合材料及表面树脂塑件一体化成形方法。

背景技术

纤维增强热塑性复合材料是以玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等增强各种热塑性聚合物所得复合材料的总称，有短纤维增强、长纤维增强、连续纤维增强及其织物增强等多种形式；纤维增强热塑性复合材料因其优异的综合性能而被广泛应用于航天航空、汽车、建筑等领域，具有广阔的发展前景。

热压成形是目前生产纤维增强热塑性复合材料制件的重要工艺方法，其基本原理是将预先制备好的热塑性复合材料板材加热至热塑性树脂基体的熔点或软化点以上，然后快速放入模腔中合模加压成形为最终的制品形状；纤维增强热塑性复合材料热压成形技术工艺稳定，易实现机械化与自动化，生产效率高，但现有的热塑性复合材料不适合成形螺柱、卡扣等精密复杂结构。注塑压缩是目前生产光学透明制件和嵌件等残余应力比较小制品的重要工艺方法，其基本原理是注射成形过程中模具先闭合至一定行程形成封闭空腔后注入熔融树脂材料，在注射过程或保压过程中开始压缩至最终制件位置；注塑压缩成形工艺成形制件内部残余应力较小，制件具有优良的性能。

专利CN104045974A的发明专利申请报道了一种电子产品外壳及其制备方法，在制备该电子产品外壳时可以通过模内嵌件注塑，在成形塑胶卡扣的同时使其与复合材料外壳进行结合，一步到位，省掉了热熔贴合工艺，降低成本。但该发明成形对象分别为：纤维增强热固性环氧树脂复合材料占主体的嵌件、聚酰胺和玻璃纤维的共聚物或聚氨酯和玻璃纤维的共聚物塑料，但热固性树脂交联固话后与其他工程塑料结合条件苛刻，使用范围受限制；且制备过程需要分别通过热压成形、模内注塑两个独立步骤，成形周期较长，生产效率低。

发明内容

针对现有技术的以上缺陷或改进需求，本发明提供了一种热塑性复合材料及表面树脂塑件一体化成形方法，通过对注塑模具的结构和注塑过程进行设计，使得在成形复合材料嵌件的过程中同时在其表面成形树脂塑件结构，并且充分利用注塑过程中的注塑压力与保压压力和注塑中的高温，一方面实现近似于模压的成形过程，另一方面实现热塑性树脂复合材料结构与树脂塑件的粘接，由此实现模压和注塑的一体化成形，提高生产效率，缩短生产周期。

为实现上述目的，按照本发明，提供了一种热塑性复合材料及表面树脂塑件一体化成形方法，其特征在于，该方法包括下列步骤：

(a)选取基体材料与待成形树脂塑件材料相同或熔点接近的复合材料作为嵌件，选取成形所述待成形树脂塑件的注塑模具，该模具中设置有用于成形所述热塑性复合材料嵌件的模压型腔；

(b)将所述嵌件预热后置于用于所述注塑模具中的模压型腔中，所述注塑模具初次合模，注射熔体使得该熔体填充所述模压型腔与嵌件之间的缝隙，所述注塑模具再次合模以此进行注塑压缩成形，冷却后开模获得所需的待成形树脂塑件，以此实现复合材料及其表面树脂塑件复合结构的一体化成形，其中，在所述注塑压缩成形中，所述熔体向所述嵌件传递压力使之模压成形，同时在熔体温度的作用下，所述嵌件表面融化使其与树脂塑件形成表面粘合。

进一步优选地，在步骤(a)中，所述嵌件的预热温度取值范围为低于所述嵌件基体材料熔点温度以下10℃～20℃。