[其他]固體可流動的聚合物模塑介質

無效

• 申請?zhí)枺?/td>: 87106779
• 申請日: 1987-09-08
• 公開（公告）號: CN87106779A
• 公開（公告）日: 1988-05-11
• 發(fā)明（設計）人: 羅伯特·V·克羅雷
• 申請（專利權）人: 聯(lián)合工藝公司
• 主分類號: B29C51/00
• 分類號: B29C51/00
• 代理公司: 中國專利代理有限公司
• 代理人: 楊厚昌

本發(fā)明涉及模塑方法及模塑用組合物，特別是指一種能在加壓條件下用于模塑制品的組合物。

復合材料目前受到極大關注，因為它們可提供高強度與低密度非常良好的結合。通常，復合材料是由碳纖維、硼纖維、玻璃纖維等嵌埋在環(huán)氧、酚醛或其他聚合物樹脂基體中而組成。具有特別高比強度性能的更高性能的復合材料，對航天應用特別有吸引力。但是典型的高性能航天材料都存在著一定的加工困難性;它們不能僅靠簡單地把纖維和樹脂鋪疊起來，通過室溫固化來制得制品。航天復合材料不僅包含有難以成型加工的樹脂，而且經常要求必須制得基本上無缺陷的制品。因此，航天復合材料通常是在相當高壓力的條件下于高溫下模塑和固化而成的。

將復合材料的預浸料坯放在單向作用的模壓機的兩塊加熱平板之間進行壓縮模塑時，可以達到要求的模塑周期。但是對復雜形狀的制品，金屬壓模模具可能很貴。而較低成本的橡膠壓模模具又往往壁厚，導熱性差，固化時間很長。更為主要的是上述兩類模具，對于復雜形狀的表面都不能均勻受壓。

為了克服這些局限之處，制件可在均勻受壓的情況下進行模塑。一種廣泛應用的方法是，把加工制品用的預浸料坯放在抽空的不透氣的柔性袋中，同時對其進行加熱和借通氣或通液體使其均勻受壓。為使復合材料制品模塑成一定形狀，經常將預浸料坯貼合在一個剛性結構件上，例如金屬塊上。與此加工方法相關的問題是：真空袋上的任何泄漏處，既會使對制品必需施加的壓力減小，又會造成加壓介質與部分固化的聚合物之間發(fā)生相互作用。實際上，這種泄漏比較常見，尤其在較高模塑溫度和壓力時，這樣產生的廢品率是顯著的。

為了克服上述一些局限之處，已經采用了壓力襯墊模塑法。參見文章《以硅橡膠壓擠獲得高質量復合材料鋪疊層》，Plastics????World，June????16，1975（卡耐爾出版公司，馬薩諸塞州，波士頓）。在該方法中，采用了高熱膨脹的硅橡膠作成型襯墊，例如道康寧（Dow????corning）公司（美國，密執(zhí)安州，密特蘭特）生產的Silastic????J型模具用硅橡膠。未固化的預浸料坯放進相鄰連接的襯墊之間的空間里，整個組合件被放進一個緊密裝填的密閉金屬容器之中。該容器和包含的組合件然后被加熱升溫，使得既能固化制品又使橡膠膨脹。因為典型的硅橡膠的熱膨脹系數(shù)與普通鋼容器和典型的復合材料制品的材料相比，約高達18倍，在加熱時，受限制的硅橡膠不斷膨脹，對復合材料施加了一定的壓力，因此按需要成型了制件。

壓力襯墊模塑技術的優(yōu)點在于它能克服等壓加壓中的泄漏問題。任何氣袋的泄漏不會反過來影響模塑壓力或引起相互作用。可是，壓力襯墊模塑法的一個問題是溫度和壓力相互依賴;許多要求的溫度-壓力循環(huán)不能達到（例如在冷卻時要求保持壓力）。另一個問題是溫度-壓力循環(huán)是各種系統(tǒng)的部件之間機械配合的函數(shù);當若干部件的尺寸有一點小的變化時，則所選定的循環(huán)將發(fā)生改變。例如，室溫時襯墊的體積通常比金屬容器內部體積小6～8%，為的是避免過大的峰值壓力。但在峰值溫度時，通常情況尺寸變化約7～8.2%，將使最大壓力約從7.2MPa變化到1.7MPa。因此，當壓力襯墊換用尺寸不精確一致的新襯墊時，或當橡膠隨著使用產生某些永久變形之時，將產生一種不同的溫度-壓力循環(huán)。在許多更優(yōu)越的復合材料系統(tǒng)中，上述情況是壓力襯墊法的明顯缺點。

用于模塑加工的等壓加壓容器也被廣泛應用。如美國專利3，419，935（屬Pfeiler等人）所示，通常容器制造得很堅固。一般說來，由外部氣源來的各種氣體被用來對制品施加模塑壓力，該制品是包含在真空的氣袋中。雖然氣體介質熱導率較低是其典型特性，但如Pfeiler的專利中指出的那樣，對流換熱通常會引起溫度差異。在液體等壓加壓法中，液體介質（例如水）被用來對制品施加壓力，方式與用氣體時相同。傳熱現(xiàn)象也相似。

等壓加壓已被廣泛應用于粉末制品成型、陶瓷以及聚合物領域。例如參見美國專利3，462，797（屬Asbury）和美國專利3，279，917（屬Ballard等人）。就加熱技術來說，在設計等壓加壓設備時有許多方式，但一般認為較高操作溫度系統(tǒng)的壁面加熱方式應當避免。