專利名稱：用高壓樹脂傳遞模塑工藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料的制作方法
技術(shù)領(lǐng)域：
本發(fā)明涉及一種碳纖維增強(qiáng)環(huán)氧樹脂復(fù)合材料，具體地說是ー種用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料。
背景技術(shù)：
碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料是目前最先進(jìn)的高性能復(fù)合材料之一，具有輕質(zhì)高強(qiáng)、耐高溫、耐腐蝕、熱力學(xué)性能優(yōu)良等特點(diǎn),廣泛用作結(jié)構(gòu)材料和耐高溫抗燒蝕材料。聚氨酯樹脂的聚集態(tài)結(jié)構(gòu)中存在著硬段和軟段的相分離，微相分離得越完全，它 的物理機(jī)械性能越高。但在實(shí)際中往往達(dá)不到理論上的分離程度。為了彌補(bǔ)這種不足，可以利用纖維的優(yōu)異性能，將它干燥、剪切、定量的分散到聚氨酯中，使它在結(jié)構(gòu)上起到ー種骨架支撐和牽制軟段滑移的作用，從而提高聚氨酯復(fù)合材料的性能。碳纖維是纖維狀的碳材料，即其化學(xué)組成中碳元素占總質(zhì)量的90%以上。元素碳根據(jù)其原子結(jié)合方式的不同，可形成金剛石、石墨、卡賓等結(jié)晶態(tài)。隨先驅(qū)物和熱處理?xiàng)l件的變化，密度在I. 6 2. Og/cm3變化，其力學(xué)性能也在一定范圍變化。碳纖維最突出的特點(diǎn)是強(qiáng)度大和模量高、密度小，和碳素材料一祥具有很好的耐高溫、耐腐蝕性。碳纖維的強(qiáng)度超過金屬鈦和最強(qiáng)的鋼，強(qiáng)度僅遜色于PBO(芳雜環(huán)高聚物纖維)等少數(shù)纖維，模量超過所有金屬、有機(jī)高分子和無機(jī)陶瓷纖維。碳纖維有極好的熱、電傳導(dǎo)性，阻燃性能良好，熱膨脹系數(shù)極低，并且還有低輻射線吸收性、非磁性和不磁化、極好的振動(dòng)阻尼性、抗蠕變和抗疲勞性能以及生物相容性。聚氨酯/碳纖維復(fù)合材料的復(fù)合成型エ藝可以采用數(shù)值傳遞模塑成型。但RTM技術(shù)得到的復(fù)合材料普遍存在以下三個(gè)方面問題(I)樹脂對(duì)纖維的浸潰不夠理想，導(dǎo)致成型時(shí)間加長(zhǎng)，制品空隙率較高；(2)纖維含量較低(一般約50%) ；(3)大面積、結(jié)構(gòu)復(fù)雜的模具型腔內(nèi)，樹脂流動(dòng)不均衡，而這個(gè)動(dòng)態(tài)過程無法觀察，更不能進(jìn)行預(yù)測(cè)和控制，得到的復(fù)合材料結(jié)構(gòu)簡(jiǎn)単。

發(fā)明內(nèi)容
為了克服采用傳統(tǒng)數(shù)值傳遞模塑成型方法得到的復(fù)合材料存在的問題，本發(fā)明的目的是提供一種用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，該復(fù)合材料生產(chǎn)效率高、制造成本低、尺寸穩(wěn)定性好、產(chǎn)品容易實(shí)現(xiàn)多祥化和復(fù)雜結(jié)構(gòu)。本發(fā)明的目的是通過以下技術(shù)方案來實(shí)現(xiàn)的
一種用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，其特征在干該復(fù)合材料由聚氨酯樹脂組合物和碳纖維增強(qiáng)織物通過高壓樹脂傳遞模塑エ藝得到，所述聚氨酯樹脂由A組份和B組份按3:1-1:1比例混合構(gòu)成，所述A組份為多元醇，B組份為異氰酸酷；樹脂注射壓カ為80-300 par。在40°C條件下粘度小于300mPa. S。所述高壓樹脂傳遞模塑成型エ藝為在模具中放置預(yù)成型好的碳纖維增強(qiáng)織物，采用80-300 par注射壓カ高壓將混合均勻聚氨酯脂體系注入到模具行腔中，使樹脂體系浸潰增強(qiáng)材料碳纖維，最后經(jīng)固化、脫模得到制品。所述A組份還包括1-2%偶聯(lián)劑、5-10%阻燃劑和1_5%抗靜電劑。所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑，馬來酸酐和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的ー種或幾種。所述阻燃劑為氮系阻燃劑，磷酸酯類阻燃劑和鹵素阻燃劑中的ー種或幾種。所述抗靜電劑是こ氧基化脂肪族烷基胺類或烷基磺酸、磷酸或ニ硫代氨基甲酸的堿金屬鹽類抗靜電劑。所述碳纖維增強(qiáng)織物為短切氈、連續(xù)纖維氈、纖維布、無皺折織物、三維針織物或三維編織物。樹脂注射壓カ為100-150par。本發(fā)明利用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型得到聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，有效解決傳統(tǒng)エ藝生產(chǎn)效率低、尺寸穩(wěn)定性差的問題，得到的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料應(yīng)用形式和應(yīng)用范圍廣，尺寸穩(wěn)定性好，復(fù)合材料制造成本低，實(shí)現(xiàn)了多祥化和復(fù)雜結(jié)構(gòu)。
具體實(shí)施例方式實(shí)施例I
一種用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，該復(fù)合材料由聚氨酯樹脂組合物和碳纖維增強(qiáng)織物組成。聚氨酯樹脂由多元醇(A組份)和異氰酸酯(B組份)按2:1比例混合構(gòu)成,在40°C條件下粘度小于300mPa. S。該聚氨酯樹脂選購(gòu)自亨斯曼聚氨酯樹脂有限公司。取按質(zhì)量份計(jì)的2份3-縮水甘油醚丙氧基三こ氧基硅烷，I份甲基膦酸ニ甲酷，I份十八烷基ニ甲基羥こ基季銨硝酸鹽加入到80質(zhì)量份的A組份中，在20°C _30°C條件下攪拌30min直至混合均勻。將步驟I中混合號(hào)的A組份與B組份按3:1混合，在靜態(tài)混合器攪拌均勻，室溫下抽真空脫氣泡IOmin制聚氨酯樹脂組合物。把碳纖維織物按照成型制品的規(guī)格鋪放到模具中，合模夾緊后，調(diào)節(jié)樹脂注膠系統(tǒng)中的計(jì)量設(shè)備，IOOpar壓カ下將經(jīng)靜態(tài)混合器混合均勻樹脂體系經(jīng)注膠系統(tǒng)的注膠ロ注入到模具行腔中，使樹脂體系浸潰增強(qiáng)材料與成型體，最后經(jīng)固化、脫模得到制品。本實(shí)施例制得的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，彎曲強(qiáng)度800Mpa、彎曲模量79GPa、抗拉強(qiáng)度765Mpa、抗拉模量72GPa。
實(shí)施例2
又一種用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，該復(fù)合材料由聚氨酯樹脂組合物和碳纖維增強(qiáng)織物組成，在40°C條件下粘度小于300mPa. S。該聚氨酯樹脂選購(gòu)自亨斯曼聚氨酯樹脂有限公司。取按質(zhì)量份計(jì)的2份3-縮水甘油醚丙氧基三こ氧基硅烷，5份甲基膦酸ニ甲酷，I份十八烷基ニ甲基羥こ基季銨硝酸鹽加入到80質(zhì)量份的A組份中，在20°C _30°C條件下攪拌30min直至混合均勻。將步驟I中混合號(hào)的A組份與B組份按2:1混合，在靜態(tài)混合器攪拌均勻，室溫下抽真空脫氣泡IOmin制聚氨酯樹脂組合物。把碳纖維織物按照成型制品的規(guī)格鋪放到模具中，合模夾緊后，調(diào)節(jié)樹脂注膠系統(tǒng)中的計(jì)量設(shè)備，150par壓カ下將經(jīng)靜態(tài)混合器混合均勻樹脂體系經(jīng)注膠系統(tǒng)的注膠ロ注入到模具行腔中，使樹脂體系浸潰增強(qiáng)材料與成型體，最后經(jīng)固化、脫模得到制品。本實(shí)施例制得的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，彎曲強(qiáng)度830Mpa、彎曲模量82GPa、抗拉強(qiáng)度786Mpa、抗拉模量7 1GPa。
實(shí)施例3
又一種用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，與實(shí)施例I區(qū)別僅僅是A組份與B組份按3:1混合。本實(shí)施例制得的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，彎曲強(qiáng)度、彎曲模量、抗拉強(qiáng)度、抗拉模量都符合要求。
權(quán)利要求
1.一種用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，其特征在于該復(fù)合材料由聚氨酯樹脂組合物和碳纖維增強(qiáng)織物通過高壓樹脂傳遞模塑エ藝得到，所述聚氨酯樹脂由A組份和B組份按3:1-1:1比例混合構(gòu)成，所述A組份為多元醇，B組份為異氰酸酯；樹脂注射壓カ為80-300 par。
2.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，其特征在于所述A組份還包括1-2%偶聯(lián)劑、5-10%阻燃劑和1-5%抗靜電劑。
3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，其特征在干所述偶聯(lián)劑為硅烷偶聯(lián)劑、馬來酸酐和鋁酸酯偶聯(lián)劑中的ー種或幾種。
4.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，其特征在于所述阻燃劑為氮系阻燃劑、磷酸酯類阻燃劑和鹵素阻燃劑中的一種或幾種。
5.根據(jù)權(quán)利要求2所述的用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，其特征在于所述抗靜電劑是こ氧基化脂肪族烷基胺類或烷基磺酸、磷酸或ニ硫代氨基甲酸的堿金屬鹽類抗靜電劑。
6.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，其特征在干所述碳纖維增強(qiáng)織物為短切氈、連續(xù)纖維氈、纖維布、無皺折織物、三維針織物或三維編織物。
7.根據(jù)權(quán)利要求I所述的用高壓樹脂傳遞模塑エ藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，其特征在于樹脂注射壓カ為100-150par。
全文摘要
本發(fā)明公開了一種用高壓樹脂傳遞模塑工藝快速成型的聚氨酯基碳纖維復(fù)合材料，由聚氨酯樹脂組合物和碳纖維增強(qiáng)織物通過高壓樹脂傳遞模塑工藝得到，聚氨酯樹脂由A組份和B組份按3:1-1:1比例混合構(gòu)成，在40℃條件下粘度小于300mPa.s。A組份為多元醇，B組份為異氰酸酯；樹脂注射壓力為80-300par。本發(fā)明通過高壓樹脂傳遞模塑工藝成型的復(fù)合材料有很高的機(jī)械性能、良好的尺寸穩(wěn)定性，并且提高了生產(chǎn)效率。
文檔編號(hào)B29C70/48GK102675856SQ20121015322
公開日2012年9月19日 申請(qǐng)日期2012年5月17日 優(yōu)先權(quán)日2012年5月17日
發(fā)明者阮詩平, 魯平才 申請(qǐng)人:鎮(zhèn)江育達(dá)復(fù)合材料有限公司