自发热膨胀压力袋成型树脂纤维复合材料的方法

摘要

本发明公开了一种自发热膨胀压力袋成型树脂纤维复合材料的方法。本发明本方法针对传统气袋成型工艺在制作复杂所存在的缺陷而设计的一种新方法，它采用膨胀微球发泡剂代替气源，采用生石灰与水反应产生热源，生石灰与水反应同时也会吸收水分避免了水分对树脂固化的影响。相同产品采用热膨胀法不但能减少产品成型时间同时提高产品致密性。所选用的膨胀微球发泡剂发泡倍率高，在内部腔体发泡时可产生足够的压力并可长时间保压，同时膨胀微球发泡剂发泡后仍为粉体，方便从内腔中掏出。本发明简单易行、材料来源广泛、成本低廉，使用效果好。

说明书

技术领域

本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是一种自发热膨胀压力袋成型树脂纤维复合材料的方法。

背景技术

树脂纤维复合材料是指以热固性树脂作为粘结剂，纤维作为增强体的材料，树脂与纤维相互粘接固化成型后得到的一种新型材料，树脂可以是环氧树脂、不饱和树脂、聚酯树脂等，纤维可以是玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维等，一般需要液态树脂将纤维润湿后再按所需形状进行铺层，一般的成型方法有：手糊成型、内置气袋成型、真空压力罐成型等方法。

气袋成型法是树脂复合材料的一种很重要的成型方法，它主要用于成型一些高强度中空产品，如自行车主梁、球拍等，传统的成型工艺是将预浸料按一定的铺层方向预先铺设成型，再将气袋与已铺好的预浸料一同放入模具内，合模、再冲入热空气，热空气气压将预浸料贴紧模具再固化成型、脱模、修整、打磨、表面处理得到成品，这种成型方法受制于产品的复杂程度，若产品形状复杂程度较高一方面气袋的成型难度增大，另一方面若内腔复杂气袋对内壁的压力不均衡气袋容易破损会导致产品缺陷。此外传统的气袋成型法是在产品固化时整个系统受热顺序是由外到内即受热情况为：模具—预浸料—气袋，这种受热方式的缺陷在于，在模具表面及靠袋侧预浸料先固化而中部的预浸料后固化空气不能及时排出这种热差会导致产品出现局部空洞或缺陷。因此对于复合材料成型来讲最理想的固化方式为产品从一个方向受热向另一方向传递，多余的树脂也可被排出增加纤维和树脂的比例，也可将气泡排除，减少制品的缺陷增加制品的性能。

发明内容

本发明的目的是：提供一种自发热膨胀压力袋成型树脂纤维复合材料的方法，它成型效果好，工艺简单，成本低廉，以克服现有技术的不足。

本发明是这样实现的：自发热膨胀压力袋成型树脂纤维复合材料的方法，将膨胀微球发泡剂置入待成型的气袋中，通过加热膨胀微球发泡剂使膨胀微球发泡剂膨胀，从而代替气源对气袋进行冲胀，最终使气袋在模具中成型。

所述的加热具体是，按体积份数计算，在30-40份膨胀微球发泡剂中均匀的混入30-40份生石灰，再将混合物与用预浸料制成的具有产品形状的胚体一同放入模具中，合模后向气袋内加入20-30份水，使生石灰发热至80-140℃。

在膨胀微球发泡剂中还设有1.9-3.4份润滑剂。

本发明的膨胀微球发泡剂是一种在弹性胶囊内设有有可受热膨胀的液滴（只有10-50μm），在一定温度下可膨胀到原始体积的50-100倍，由于它是一个个独立存在的单独气源实体，因而对弹性气袋来讲是否漏气无要求，即使漏气也能实现对气袋的冲胀，而膨胀微球只有受热时才能膨胀发泡。

由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明本方法针对传统气袋成型工艺在制作复杂所存在的缺陷而设计的一种新方法，它采用膨胀微球发泡剂代替气源，采用生石灰与水反应产生热源，生石灰与水反应同时也会吸收水分避免了水分对树脂固化的影响。由于生石灰与膨胀微球发泡剂在同一腔内，生石灰与水反应所生成的热量不能及时散发而内腔中集热，腔内的膨胀微球发泡剂受热后开始发泡使内部预浸料紧贴模具，腔内温度的升高使树脂粘度变小，预浸料受到发泡剂压力的挤压将多余的树脂挤出，从而达到了进一步减少树脂的目的；由于内袋中所填物为粉体当氧化钙与水分相遇时会经过短暂的反应时间，避免了向内袋内充气局部气流过大而造成的气袋破裂，袋内气体膨胀缓慢气袋壁受压稳定，产品内壁光滑。发泡材料在内部具有很好的填充性在拐角处或其它关键部位能很好的填充增加了产品的致密性。相同产品采用热膨胀法不但能减少产品成型时间同时提高产品致密性。所选用的膨胀微球发泡剂发泡倍率高，在内部腔体发泡时可产生足够的压力并可长时间保压，同时膨胀微球发泡剂发泡后仍为粉体，方便从内腔中掏出。本发明简单易行、材料来源广泛、成本低廉，使用效果好。

具体实施方式

本发明的实施例1：自发热膨胀压力袋成型树脂纤维复合材料的方法，待成型的产品为一中空异形操纵杆，为采用环氧碳纤维材料、热涨成型工艺制作的产品，所选用的环氧树脂为常温固化树脂，纤维采用碳纤维材料，首先将环氧树脂和碳纤维先预浸，在按照产品外观裁剪已经浸好树脂的纤维材料，再将纤维材料按一定的铺层方向铺设在内胎上，内胎为以硅橡胶做成的芯膜，在膜内填装发泡材料是预埋导水管，按体积份数计算，膜内装有生石灰为40份，膨胀微球发泡剂40份及润滑剂2份；将铺设好的纤维放入模具中，并扣上模具，再向芯膜内注射水，注入量为18份，芯内生石灰与水相遇放出大量热量，而发泡材料受热时开始发泡并充满整个模腔，环氧碳纤维材料也被紧贴到模具表面，模具表面有少许树脂外流，放出的热量也可加速树脂的固化，待固化完毕后脱模，并掏出发泡材料即可得到所需产品。本发明的实施例2：自发热膨胀压力袋成型树脂纤维复合材料的方法，待成型的产品为一中空球体，为采用环氧碳纤维材料、热涨成型工艺制作的产品，所选用的环氧树脂为常温固化树脂，纤维采用碳纤维材料，首先将环氧树脂和碳纤维先预浸，在按照产品外观裁剪已经浸好树脂的纤维材料，再将纤维材料按一定的铺层方向铺设在内胎上，内胎为以硅橡胶做成的芯膜，在膜内填装发泡材料是预埋导水管，按体积份数计算，膜内装有生石灰为30份，膨胀微球发泡剂40份及润滑剂2份；将铺设好的纤维放入模具中，并扣上模具，再向芯膜内注射水，注入量为28份，芯内生石灰与水相遇放出大量热量，而发泡材料受热时开始发泡并充满整个模腔，环氧碳纤维材料也被紧贴到模具表面，放出的热量也可加速树脂的固化，待固化完毕后脱模，并掏出发泡材料即可得到所需产品。

以上实施例中，膨胀微球发泡剂、润滑剂等均为为市售产品。例如仪征市富天贸易有限公司生产的膨胀微球发泡剂F-78KD

将上述实施例的产品与现有气胀成型法的产品相比有如下特点：

可见，与现有技术相比，本发明能显著提高产品的性能。