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专利号: 2021102389885
申请人: 江苏科技大学
专利类型:发明专利
专利状态:已下证
更新日期:2026-03-02
缴费截止日期: 暂无
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摘要:

权利要求书:

1.一种连续纤维增强热塑性复合物微发泡制品的成形方法,其特征在于:所述微发泡制品以热塑性聚合物为基体,连续纤维为增强相;所述微发泡制品具有单一取向的微孔结构,且微孔结构取向的方向沿微发泡制品的厚度方向,连续纤维呈平行排列,连续纤维与微孔结构在微米尺度上分层,且交替分布;

所述微发泡制品的成型方法包括以下步骤:

(1)将经宽展后的连续纤维与热塑性聚合物进行复合,形成纤维增强热塑性聚合物薄层预浸带;

(2)铺设预浸带形成预浸料,对预浸料进行预压处理,形成纤维增强热塑性聚合物预制件;

(3)将预制件放置于模具中,真空状态下进行加热加压处理,向模具中注入超临界流体;

(4)将预制件进行冷却,排出超临界流体,预制件沿着上下方向膨胀,形成具有单一取向的微孔结构,且微孔结构取向的方向沿微发泡制品的厚度方向,连续纤维呈平行排列,连续纤维与微孔结构在微米尺度上分层,且交替分布,得到发泡制品;

所述微发泡制品的成型装置包括控制器、成型模具、压力装置和超临界流体注入装置,控制器与成型模具、超临界流体注入装置与压力装置相连;成型模具包括内模芯控制架、内模芯连接件、第一气体通道、上模、夹模芯、密封件、第二气体通道、下模、设于成型制品上方的内模芯,内模芯与压力装置相连,压力装置驱动内模芯在上下模之间运动;所述上模设有第一气体通道,内模芯设有第二气体通道,第一气体通道与超临界流体注入装置相连;

所述成型装置的工作原理为:

(1)将预制件按照规则水平堆放到下模与夹模芯内,上模与内模芯一起运动,直到接触预制件时,上外模与下模靠密封件的作用形成了密闭的空间,夹模芯设置在预制件的四周;

(2)模具开始预热并通过第一气体通道和第二气体通道对模具内抽真空,当模具加热到指定温度后,内模芯通过内模芯控制架和内模芯连接件的共同作用开始向下运动,继续对预制件施压,加热温度、施压压力与施压时间分段控制,此时模具内的预浸料逐渐均匀塑化;

(3)再通过第一气体通道和第二气体通道将超临界流体在可控的温度压力与流速下注入到模具内,此时,继续分段控制模具内的温度与压力;

(4)在一定的时间之后,内模芯通过内模芯控制架和内模芯连接件的共同作用开始向上运动,第一气体通道和第二气体通道打开,超临界流体通过第一气体通道和第二气体通道排出,当模具内的超临界流体排出超过一半以后,上外模向上运动,模具全部打开,冷却后的制品取出;

为了使制品的发泡处于受限制状态,上述模具在开模过程中第一气体通道和第二气体通道打开并排出超临界流体,制品沿着上下方向膨胀,形成具有单一取向的微孔结构,得到发泡制品。

2.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合物微发泡制品的成型方法,其特征在于:步骤(1)中,预浸带的厚度为10 100μm,纤维的含量为10 80wt%。

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3.根据权利要求2所述的连续纤维增强热塑性复合物微发泡制品的成型方法,其特征在于:步骤(2)中,相邻预浸带之间铺设有聚合物薄膜或片材,聚合物薄膜或片材的熔点不高于预浸带。

4.根据权利要求2所述的连续纤维增强热塑性复合物微发泡制品的成型方法,其特征在于:步骤(3)中,加热处理包括从室温分阶段加热至预浸料的加热温度峰值,加压处理至少包括三个阶段,三个阶段分别设置在1 2MPA、4 6MPA以及9 12MPA之间,每个阶段控制时~ ~ ~间为5~60min;所述加热温度峰值T加热=T测±10℃,T测为将热塑性聚合物在流变试验条件下,

5rpm的转速下平衡转矩值为8 12N*m时对应温度值。

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5.根据权利要求2所述的连续纤维增强热塑性复合物微发泡制品的成型方法,其特征在于:步骤(3)中,向模具中注入预热的超临界流体,预热温度比预浸料加热温度峰值温度低30 50℃;注入超临界流体后,将预制件温度稳定在低于预浸料加热温度峰值温度20 40~ ~℃范围内,并保持5 20分钟。

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6.根据权利要求2所述的连续纤维增强热塑性复合物微发泡制品的成型方法,其特征在于:步骤(4)中,预制件的冷却过程分2 5个阶段进行,每阶段降温幅度控制在5 10℃,每~ ~阶段温度保持时间为5 40min。

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7.根据权利要求1所述的连续纤维增强热塑性复合物微发泡制品的成型方法,其特征在于:所述第二气体通道与成型制品相垂直。