[发明专利]一种连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置及方法

说明书

一种连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置及方法，以尼龙为基体，以连续纤维为增强体。真空袋压成型装置包括提供原料的树脂提供装置、对混合原料进行脱水脱气并控温的原料预处理装置以及可同时加热、均匀升温的反应成型装置。原料在树脂提供装置加热熔融并搅拌混合后，在原料预处理装置中脱水、脱气、加热保温，在压力的作用下流入反应成型装置，并在其中反应固化成型，最终制得连续纤维增强尼龙复合材料制品。本发明实现了树脂基体在连续纤维内充分浸渍和内外同时加热，制得具有良好界面结合、孔隙率低、性能优异的连续纤维增强尼龙复合材料制品，实现了复合材料制品的真空脱气、均匀加热、高温脱水等一体化成型，降低了能耗与成本。

技术领域

本发明属于复合材料制造领域，尤其涉及一种连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置，以及采用该装置的成型方法。

背景技术

真空袋压成型工艺是一种连续生产复合材料型材的方法，在采用柔性模具的基础上，在真空泵的低压作用下，将树脂抽入铺设封装好的模具中对增强体进行浸润，在常温或低温加热下进行反应和固化，待自然冷却至室温后脱模修整得到性能较为良好的复合材料的一种生产工艺。真空袋压成型工艺由于其工艺成本低、制品质量和性能好及工艺操作简单等优点，逐渐成为人们关注和研究的热点，己广泛用于飞机、船舶、无人机和汽车等工业领域。

真空袋压成型有热塑性与热固性之分，二者有非常显著的区别。首先，最明显的是热固性真空袋压成型采用热固性树脂，如酚醛树脂，环氧树脂或乙烯基树脂等，而热塑性真空袋压成型采用热塑性树脂，如聚乳酸、尼龙、聚苯硫醚或聚醚醚酮等；其次，由于热固性树脂常温下多为液态，而热塑性树脂多为固态，故预处理方式不同，热固性树脂直接添加固化剂即可，而热塑性树脂需要加热、除水等步骤；另外，热固性成型通常在常温或低温加热下成型，且无需冷却或常温冷却，而热塑性成型加热温度较高，需要另外冷却如风冷，故热塑性成型需要加热以及冷却设备；最后，热固性成型所需时间较短，只需20-30min，而热塑性成型所需时间较长，通常为1-2h。

相比于热固性真空袋压成型，热塑性真空袋压成型所用原料预处理要求更加苛刻，水分以及氮气含量需要控制在一定范围，成型条件更加复杂，包括成型温度、成型压力、成型时间、后处理等。现存的热塑性树脂基真空袋压成型，如专利：CN201610943844.9、CN202010268476.9，均未对树脂原料进行严格的脱水脱气处理，所得制品孔隙率较高，纤维与树脂基体界面不能较好结合，对应用性能有较大影响。

发明内容

为解决上述技术问题，本发明提供一种连续纤维增强热塑性树脂真空袋压成型装置,包括：依次设置的树脂提供装置、原料预处理装置和反应成型装置；

所述原料预处理装置包括真空腔和储料腔，储料腔位于真空腔的下部并通过导流孔与真空腔连接，导流孔位于真空腔和储料腔连接处的外部侧壁上，通过双向阀门与位于真空腔外部侧壁的循环管连接，通过控制所述双向阀门的开合方向控制物料的输送方向；

真空腔上部顶端设有进料口和取样口，所述循环管一端与双向阀门和电机连接、另一端与进料口相连，由电机驱动物料在循环管内输送；

真空腔中央部位设有一根支撑柱，多个加热流道呈一定倾斜角度设置于支撑柱上并呈之字形首尾连接，真空腔顶部一侧设有抽气孔、另一侧设有液体膜化装置；

储料腔底部设有加热底板，用于对物料进行加热保温，储料腔内设有热电偶，用于实时监测物料温度；

储料腔底部设有树脂出料口以及连接树脂出料口的直通阀门，物料在原料预处理装置内经过高温脱水、真空脱气、加热保温后，通过管路注入反应成型装置中；

所述反应成型装置包括外壳和模具底座，所述外壳包括底壳和与底壳相配合的金属盖，所述金属盖上有通孔；

成型座从上到下依次设置有真空袋膜、注胶座、导流网和脱模布，真空袋膜与成型座可密封连接，模具底座内部设有4个超声工具头，用于发射超声波。