[实用新型]一种单聚合物复合材料制品注塑成型设备

说明书

技术领域

本实用新型涉及一种单聚合物复合材料制品注塑成型设备，属于聚合物复合材料成型加工技术领域。

背景技术

随着近代科学技术尤其是航空航天等尖端技术领域的迅速发展，人们对材料提出了越来越多的技术要求，如提高强度、减轻质量、结构功能一体化、降低成本等，传统的金属、高分子或陶瓷等单一材料已远远不能满足这些要求。因此，材料的复合化应运而生。复合材料是由两种或两种以上不同材料通过复合工艺组合而成的材料，它既保持了原组分材料的特性，又通过复合效应获得原组分所没有的新性能，极大地弥补了单一材料在物理性能、化学性能等方面的不足，具有质量轻、比强度和比模量高、加工成型方便、弹性优良、耐化学腐蚀等特点，广泛应用于航空航天、汽车、电子电气、建筑等诸多领域。

复合材料的组成分为两大部分：基体与增强材料。基体是指构成复合材料连续相的单一材料，主要有金属、合成树脂、橡胶、陶瓷、石墨和碳等；增强材料是指复合材料中不构成连续相的材料，主要有玻璃纤维、碳纤维、硼纤维、芳纶纤维、碳化硅纤维、石棉纤维、晶须、金属丝和硬质细粒等。纤维增强树脂基复合材料属于一种最常见的复合材料，主要以合成树脂为基体，纤维为增强材料，利用纤维的高比强度和比模量来承担载荷作用。合成树脂是由人工合成的一类高分子聚合物，种类繁多，其中聚乙烯(PE)、聚氯乙烯(PVC)、聚苯乙烯(PS)、聚丙烯(PP)和ABS树脂为五大通用树脂，是应用最为广泛的合成树脂材料。

传统的纤维增强树脂基复合材料，基体和增强材料使用的材料不同，严重限制了材料的回收再利用，导致了废弃物的增加。随着自然资源的日益枯竭和环境的严重污染，全球能源回收和再利用意识不断提高，新型复合材料的设计必须考虑回收再利用的问题。此外，复合材料的基体和增强材料的粘接性直接影响基体与增强材料的微观状态和界面性能，界面性能又影响应力传递，必将影响其宏观力学性质。基体和增强材料的界面粘结强度对复合材料的机械性能起着决定性作用。由于传统纤维增强树脂基复合材料的基体和增强材料是不同的物质，两者之间必定存在界面，基体难以与增强材料发生良好的结合，当承受大的应变时，界面就会发生剥离现象。如何获得坚固、稳定的界面是复合材料的经典问题。因此，研究力学和界面性能良好、回收利用率高的复合材料成为复合材料发展的迫切需求。

单聚合物复合材料是一种基体和增强材料来自同种高分子聚合物的复合材料，是把两种化学组分相同物理性质不同的聚合物复合在一起形成的。如聚丙烯单聚合物复合材料就是以聚丙烯为基体，以聚丙烯纤维为增强材料组成的复合材料。与传统的纤维增强树脂基复合材料相比，单聚合物复合材料的力学性能以及基体与增强材料间的界面结合强度都能得到提高。另外，单聚合物复合材料还具有回收再利用简单方便的极大优点，是一种新型环保材料。

但是，由于单聚合物复合材料的基体和增强材料来自同一种聚合物，其熔点相同或接近，在聚合物熔融加工条件下，极易造成增强材料的熔融，无法保持原物理形态而无法起到增强效果。因此，单聚合物复合材料及其制品的加工方法不同于常规的聚合物加工方法。

目前，制备单聚合物复合材料制品的方法主要为热压法，包括纤维热压法、溶液浸渍热压法、夹层热压法以及纤维缠绕热压法等。虽然单聚合物复合材料制备的研究对象已涉及到聚烃类、聚酯类等多种材料，但大多尚停留在实验室阶段，仅有热压法制备的单聚合物复合材料实现了工业化生产。但热压法存在成型周期长、产品尺寸小、形状简单等缺点。因此，需要一种可实现高效地批量化生产具有大尺寸或复杂形状的单聚合物复合材料制品的方法。

注塑成型是聚合物加工领域中用途十分广泛的成型方法，是应用最广泛、自动化程度最高的工业化生产技术。在聚合物制品中，有1/3是通过注塑成型设备生产的。注塑成型可以加工各种形状、满足众多要求的聚合物制品，其品种与样式之多是其他成型方法无可比拟的。相对于其它聚合物制品成型方法，注塑成型具有如下突出的特点：①成型周期短，能一次成型外形复杂、尺寸准确、带有金属或非金属嵌件的聚合物制品。②对成型各种聚合物的适应性强，几乎所有的热塑性聚合物都可以用此方法成型，某些热固性聚合物也可以采用注塑成型。③生产效率高，易于实现自动化生产。④注塑成型所需设备昂贵，模具结构比较复杂，制造成本高，所以注塑成型特别适合大批量生产。⑤具有加工一次成型、成型制品样式多、尺寸复杂、精确度高、表面光滑、基本不需要进行机械修整和抛光、批量生产制造成本低等优点。