灌注成型中的改善或与灌注成型有关的改善制造技术

本发明专利技术涉及树脂灌注方法，其中供应可固化流动流体树脂组合物以在纤维增强材料周围形成可固化基质，其中所述可固化流动流体树脂组合物包含树脂组分(1)和活化剂组分(2)，且在供应之前监测所述可固化流动流体树脂组合物的至少一种性质。

Improvement in or relating to perfusion moulding

The invention relates to a resin pouring method in which a curable flowing fluid resin composition is supplied to form a curable matrix around a fiber reinforced material, wherein the curable flowing fluid resin composition comprises a resin component (1) and an activator component (2), and at least one property of the curable flowing fluid resin composition is monitored prior to supply.

【技术实现步骤摘要】
【国外来华专利技术】灌注成型中的改善或与灌注成型有关的改善
本专利技术涉及用于生产纤维增强复合材料的灌注方法中的改善或与其有关的改善。也通常称为树脂传递模塑(RTM)方法的灌注方法是下述方法，在该方法中将干燥的纤维材料在模具中铺置，将液体可固化树脂灌注或转移到模具中，从而用树脂组合物浸渍纤维材料，然后使树脂组合物固化。通常，干燥的纤维材料位于真空外壳(例如可以施加真空的模具)之内，这会在减压将树脂拖曳进纤维材料之时辅助灌注。该方法称为真空辅助树脂传递模塑(VARTM)。
技术介绍
这样的方法描述于美国专利8356989且用于制备多种轻质高强度部件–通常为相对较大部件例如航空航天部件和汽车部件、风力涡轮机部件例如桨叶和翼梁、和体育用品例如滑雪板。纤维材料可以是机织的或非机织的，并且通常由玻璃纤维、碳纤维或芳族聚酰胺纤维制成。可固化树脂组合物应该使得当供应至模具时其将会充分流动以容易包围和/或灌注纤维材料以形成连续基质，且仍为可固化状态。使用的树脂组合物通常是液体聚酯或环氧树脂组分，其包含也称为固化剂的活化剂，其可以活化环氧树脂的交联以在复合部件中形成包含纤维增强材料的固体树脂基质。在这种情况中，活化剂表示能够使树脂组合物的至少一种组分交联、或促进在组合物中的交联的任何组分。这样的活化剂包括已知使热固性树脂例如环氧树脂固化的固化剂。固化反应由热量促进，热量可以外部施用和/或可以由树脂组合物的反应热产生。辐射敏感性的活化剂也可以用于提高固化反应的速率。常规上，将包含树脂组分和活化剂(形式为一种或多种固化剂，任选与促进剂组分组合)的树脂组合物作为用于灌注方法的单一材料提供给客户。但是，这存在的缺点是树脂的过早固化可能发生在使用前混合物的运输和储存过程中，特别是如果固化反应还未通过管理树脂组合物的温度而充分抑制。在任何情况中，在这些预混合的树脂组合物中，使用者不知道在运输和储存之后反应已经进行了多大程度，反应的进行是由于暴露于多种温度，特别是当材料可能储存在不提供温度受控环境的仓库或工作坊时也是如此。此外，预混合的树脂组合物的使用者不具有任何灵活性以根据待使用的模塑条件和待制造的组件改变树脂与活化剂的比率。因此，在一些情况中，可以供应树脂和活化剂以在供应至模具之前用于短暂混合。但是，必须小心以确保混合物的状态适于灌注及其将用于的模塑操作。本专利技术的目的是消除或者至少缓解上述问题和/或概要地提供改进。
技术实现思路
根据本专利技术，提供根据所附权利要求任一项的方法。在一种实施方式中，本专利技术提供树脂灌注方法，其中供应流动可固化树脂组合物以在纤维增强材料周围形成可固化基质，其中所述可固化流体树脂组合物包含树脂组分和活化剂组分(或“固化剂”组分)，且在供应之前监测树脂组合物的至少一种性质。该方法优选包括来自监测装置的反馈回路，其可以在如果检测到不期望的偏差时调整可固化流动流体树脂组合物的组成，或者如果必要时停止方法。更优选地，该方法包括来自监测装置的反馈回路，从而如果检测到不期望的偏差时调整可固化流动流体树脂组合物的组成，或者如果必要时停止方法。监测装置可以适于控制可固化流动流体树脂组合物的组成。本专利技术特别优选的树脂灌注方法是其中减压用于促使树脂流动到纤维增强材料周围的方法。在本专利技术的优选实施方式中，在线混合树脂组分和活化剂组分。混合可以是间歇法或连续法。可固化流动流体树脂组合物可以是液体、半固体、粉末或气体。当可固化流动流体树脂组合物和/或树脂组分是液体时，本专利技术是特别有用的。可固化流体树脂组合物混合物的流动流(flowingstream)待测量的性质可以根据树脂组分和活化剂组分的特性变化，也可以根据待模塑的部件的特性变化。但是，组合物的粘度和流动性质是重要的，且它们可以使用流变仪来监测从而监测粘度。另一种重要因素是树脂组合物可以预反应和固化的程度，其可以由于与活化剂接触而促进。当树脂固化时，它们的Tg改变(通常提高)，因此其可以在将其供应至模具时用于监测混合物的Tg。但是，不可以直接在线监测Tg。因此，监测的参数与影响固化树脂组合物基质的Tg的树脂组合物的配方相关。相关参数可以包括折射率、对于给定温度的粘度、环氧浓度相对于胺浓度的比率或组合物中的化学计量比、颜色和/或污染物浓度。参数可以通过使用以下监测：光谱仪，例如在线光谱仪，颜色传感器，例如色度计，粘度计，电导率传感器，电容传感器，辐射传感器，温度计，流量计，或这些仪器中一种或多种的组合。另一种重要因素是确保树脂和固化试剂适当混合以形成均匀混合物，因为需要其来确保最终模制件的均一性质。因此，其可以用于当将树脂进料供应至模具时监测树脂进料的组成。这可以如下实现：对每种材料进行着色，使得当共混时将形成某种颜色，及(使用色度计)监测进入模具的进料流的颜色。在由可固化树脂制备纤维增强材料中所期望的是，树脂均一地浸渍纤维材料，对其需要低粘度，且当树脂固化时，可以期望其具有高Tg。虽然使用的树脂是可热固化的，但是它们的粘度可以通过加热至低于它们最终固化的温度来降低。然而，树脂也具有固化循环，由此它们如下固化：使其经受某一温度或温度范围达指定时间段，以确保最终固化树脂基质具有所需的Tg。但是，应该避免树脂组合物在供应至模具之前的预固化或促进，其出现可以通过差示扫描量热计(DSC)测试确定，使得如有必要，可以采取补救措施。但是，DSC测量是耗时的，且它们不可在线进行。本专利技术旨在如下消除该问题：测量直接影响树脂组合物配方的树脂组合物的参数以及因此测量其Tg。用于本专利技术的树脂组分可以是任何可固化树脂。适宜的树脂的实例是环氧树脂、聚酯树脂和双马来酰亚胺树脂。优选液体树脂。优选的树脂是环氧树脂。可固化流动流体树脂组合物包含活化剂，或固化剂，其能够使固化过程发生，且活化剂经常与促进剂一起使用。双氰胺是典型的活化剂，其可以与基于脲的促进剂一起使用。应该使用的活化剂和环氧树脂的相对量将取决于树脂的反应性和纤维增强材料的性质和量。选择树脂组合物的所需粘度和用于由树脂组合物浸渍纤维材料的条件以使树脂能够在模具内流动，以给出纤维材料的所需浸渍程度。优选的是，树脂在120℃的粘度(ASTMD2196)为10cP至100cP，和在60℃的粘度为100cP至1000cP。优选的是，树脂含量使得，在固化之后，结构包含30至50wt％、优选31至48wt％、更优选32至45wt％的树脂。用于本专利技术的树脂组分优选为环氧树脂，它们优选具有100或150至1500的环氧当量(EEW)，优选为100或200至500，可固化流动流体树脂组合物包含树脂组分和活化剂组分，例如促进剂或固化剂。适宜的环氧树脂组分可以包括选自单官能的、二官能的、三官能的和/或四官能的环氧树脂中两种或更多种环氧树脂的共混物。用于本专利技术的可固化流动流体树脂组合物优选包含环氧树脂组分和一种或多种基于胺的活化剂组分，优选为一种或多种基于双苯胺的活化剂，例如基于亚甲基双苯胺的活化剂，其浓度优选为0.5至50wt％，基于树脂组合物的总重量，更优选为20至40wt％。在一种特别优选的实施方式中，监测可固化流动流体树脂组合物中胺基团与环氧基团的比率。用于本专利技术的纤维增强材料可以是任何增强纤维，例如玻璃纤维、碳纤维或芳族聚酰胺纤维可以是机织的或非机织的。优选材料的丝束。当使用丝束本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种树脂灌注方法，其中供应可固化流动流体树脂组合物以在纤维增强材料周围形成可固化基质，其中所述可固化流动流体树脂组合物包含树脂组分和活化剂组分，且在供应之前监测所述可固化流动流体树脂组合物的至少一种性质。

【技术特征摘要】
【国外来华专利技术】2016.07.07 GB 1611866.31.一种树脂灌注方法，其中供应可固化流动流体树脂组合物以在纤维增强材料周围形成可固化基质，其中所述可固化流动流体树脂组合物包含树脂组分和活化剂组分，且在供应之前监测所述可固化流动流体树脂组合物的至少一种性质。2.根据权利要求1所述的树脂灌注方法，其包括反馈回路，通过该反馈回路，使用监测以控制所述可固化流动流体树脂组合物的组成。3.根据权利要求1或权利要求2所述的树脂灌注方法，其中所述树脂灌注方法使用减压以促使树脂流动到所述纤维增强材料周围。4.根据前述权利要求任一项所述的树脂灌注方法，其中在线混合所述树脂组分和活化剂组分。5.根据权利要求4所述的树脂灌注方法，其中所述混合是间歇法。6.根据权利要求4所述的树脂灌注方法，其中所述混合是连续法。7.根据前述权利要求任一项所述的树脂灌注方法，其中所述可固化流动流体组合物和/或所述树脂组分是液体。8.根据前述权利要求任一项所述的树脂灌注方法，其中监测的性质是所述可固化流动流体树脂组合物的粘度。9.根据前述权利要求任一项所述的树脂灌注方法，其中监测的性质是所述可固化流动流体树脂组合物的Tg。10.根据前述权利要求任一项所述的树脂灌注方法，其中所述可固化流动流体树脂组合物的至少一种性质以规律的时间间隔监测。11.根据前述权利要求任一项所述的树脂灌注方法，其中所述可固化流动流体树脂组合物的活化剂组分是基于胺的反应性化合物，且所述可固化流动流体树脂组合物的树脂组分包括环氧树脂组分。12.根据...

【专利技术属性】
技术研发人员：S·莫蒂默，N·帕特尔，S·史蒂文斯，
申请(专利权)人：赫克塞尔合成有限公司，
类型：发明
国别省市：英国,GB