具体实施方式

本发明主要提供采用双组份催化体系的组合料制备纤维织物增强聚双环戊二烯复合材料的方法及装置，解决现有技术不能高效规模化生产高性能聚双环戊二烯/纤维织物复合材料制品的问题。

双环戊二烯组合料针对双组分物料，可以为市售或自配。

该方法主要包括以下步骤：首先将纤维织物增强体固定于模具内，模具包括溢料口和进料口；其次，对模具抽真空后，浸润剂进入模具对纤维织物增强体进行原位浸润，之后排出浸润剂；然后，双环戊二烯组合料进入模具，固化，脱模取出制品。

纤维织物选自碳纤维、玻璃纤维、化学纤维、织物纤维、矿物纤维中的一种或两种以上组合。纤维织物增强体为纤维编织而成的织物。纤维织物可以采用任意现有技术中的增强纤维，如可以为碳纤维，玻璃纤维，化学纤维，植物纤维，矿物纤维以及各纤维混合纺织物等。可以将上述增强纤维进一步表面处理来改善其润湿、复合效果。化学纤维如芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维、聚丙烯纤维、聚氯乙烯纤维等，植物纤维如亚麻纤维等，矿物纤维如玄武岩纤维。

纤维织物增强体的浸润是为了进一步改善纤维织物增强体与聚双环戊二烯的界面粘结效果。浸润剂可以为与聚双环戊二烯相容的反应性物料。例如浸润剂可以是纯净的环戊二烯、双环戊二烯、降冰片烯、乙叉降冰片烯、萜烯、苯乙烯，或是其混合有有机铝、有机锂、有机锡的溶液。采用含有上述成分的浸润溶液可以进一步优化复合材料的界面粘结效果。

双环戊二烯组合料为市售商品，或自配。一般含有双环戊二烯、降凝剂、增粘剂以及双组份催化体系，将组合料按照反应注射成型工艺聚合后即形成聚双环戊二烯制品。

所述组合料其中一组分含有钨或钼主催化剂，另一组分含有机铝活化剂(有机金属)。两组分以1:1混合后注入模具中，4分钟左右固化。可以通过添加缓聚剂调节聚合时间，增加操作窗口时间。缓聚剂可以为酯类、醚类化合物，具体地，醚类化合物可以是丙醚、异丙醚、丁醚、异丁醚、乙氧基苯、丙氧基苯、四氢呋喃、二氧六环、缩乙二醇二甲醚等；酯类化合物可以是乙酸乙酯、乙酸丙酯、乙酸丁酯、苯甲酸乙酯、苯甲酸丙酯、苯甲酸丁酯等。添加适量缓聚剂后，可以将固化时间延长到8-20分钟。

为了更好的排除纤维中的气体，进一步提高浸润效果，溢料口、进料口上下设置，采用该种方式，物料进入模腔后由下向上充模，排气效果更好。就排气而言，可在预浸(下述原位浸润过程)和注料之前进行抽真空，来达到更好的排气效果。

更优选的，原位浸润后，双环戊二烯组合料由注射机先注入一缓冲容器中，最后在负压作用下进入模具，固化，脱模取出制品。这种方式结合了反应注射成型工艺(RIM)和树脂传递成型工艺(VARTM)，实现了注射模具制备纤维织物增强的大型复合材料制品，可简称RIM/VARTM工艺。

下面结合附图对本发明的实施方式作进一步说明。

一、本发明的双环戊二烯组合料制备纤维织物增强聚双环戊二烯复合材料的装置的具体实施例

实施例1

本实施例双环戊二烯组合料制备纤维织物增强聚双环戊二烯复合材料的装置，如图1所示，包括成型模具1，浸润系统，注料系统；

成型模具1包括阴模、阳膜合模后形成的模腔，进料口2和溢料口3；在模腔中铺设并固定纤维织物增强体4。溢料口3、进料口2上下设置，物料由进料口2进入模腔，向上充模，充模完成后由溢料口3溢出多余物料。

浸润系统与模具的进料口2相连，包括浸润剂容器5，浸润剂容器5上设置有氮气入口50，可以由该口向浸润剂容器5内通入氮气，以减少空气、水分与浸润剂接触，并保持应力平衡(方便浸润剂进入模腔)。浸润剂容器5的出口通过浸润管道51与模具的进料口2连接。浸润管道51上设置有浸润阀门510。

注料系统与模具的进料口2相连，包括缓冲容器6，缓冲容器6具有进口60和出口61，进口60连接注射机的注射料出口，出口61通过注料管道62与模具的进料口2连接。注料管道62上设置有注料阀门620。

模具的溢料口3连接一溢料收集容器7，溢料收集容器7上连接抽真空管道8，抽真空管道上设置有抽真空阀门80。溢料收集容器7上还连接有氮气通入管道9，氮气通入管道9上设置有氮气通入阀门90。溢料口3与溢料收集容器7的连接管路上设置有溢料阀门70。

工作时，溢料阀门70处于开启状态，关闭氮气通入阀门90、浸润阀门510和注料阀门620，开启真空泵通过抽真空管道8对模具抽真空；一定时间后，关闭抽真空阀门80，开启浸润阀门510使浸润剂注入模腔，保证整个纤维织物增强体处于浸润剂中，关闭浸润阀门510，浸润一定时间后，打开氮气通入阀门90，开启浸润阀门510，通入氮气使模具中的浸润剂流回浸润剂容器5，完成纤维浸润。

之后，关闭浸润阀门510和氮气通入阀门90，开启抽真空阀门80对模具再次抽真空；一定时间后，关闭抽真空阀门80。

开启RIM机将双环戊二烯组合料注入缓冲容器中，待达到容器体积的一半时开启注料阀门620，让双环戊二烯组合料由缓冲容器进入模腔中，直到有物料溢出后关闭溢料阀门70。此过程中RIM机按预设注入量提前停机，刚好使双环戊二烯组合料全部进入到模腔中。

注料后容器及管道内残留有组合料，组合料会发生聚合并堵塞管道，因此注料后立即用溶剂清洗容器与管道。

具体地，浸润管道51、注料管道62汇合，然后通过一软管段20与模具的进料口2连接。软管段20上设置有软管压紧装置200，软管压紧装置200为自动控制的压紧机构，在注射溢料后立即压紧不使物料回流。软管段20一次性使用，每次注模后更换。

缓冲容器6上连接有洗涤溶剂管路63，用于在注料完成后由该管路通入洗涤溶剂。浸润阀门510为一三通阀门，除控制浸润浸润管道51的开合之外，还连接有洗涤废料收集装置。注料结束后，由洗涤溶剂管路63通入洗涤溶剂，洗涤缓冲容器以及管道中的物料，以防固化堵塞，在洗涤废料收集装置中收集洗涤废料。

在本发明的双环戊二烯组合料制备纤维织物增强聚双环戊二烯复合材料的装置的其他实施例中，如纤维织物易于固定且不易被进入模腔的双环戊二烯组合料破坏原固定位置，可省去缓冲容器6，注射机的注射料出口直接与进料口2相连，注射机注射出的双环戊二烯组合料不经缓冲，直接进入模腔与浸润好的纤维织物复合。在其他实施情形下，也可省去溢料收集容器7，在模具的溢料口连接一三通阀门，实现与抽真空管道8、氮气通入管道9的分别连接。

二、本发明的双环戊二烯组合料制备纤维织物增强聚双环戊二烯复合材料的方法的具体实施例

实施例2

本实施例的双环戊二烯组合料制备纤维织物增强聚双环戊二烯复合材料的方法，采用上述实施例1的装置，生产的纤维织物增强聚双环戊二烯复合材料由聚双环戊二烯基体和复合在聚双环戊二烯基体中的纤维织物组成，纤维织物增强体为按不同角度叠合、且经玻纤在垂直方向纳缝的多层玻璃纤维毡。复合材料中，纤维织物增强体的质量分数为40％。

在制品的背面将多层玻璃纤维毡的上下两端边缘(一端位于进料口侧、另一端位于溢料口侧)分别用快干粘结剂粘结。粘结固定可以采用市售快干粘结剂，如502粘结剂，将纤维织物增强体的边缘粘结即可，粘结方式可采用点胶方式，在能固定的前提下尽量少用粘结剂并避免其渗透到表面，以免在制品表面形成痕迹。

在其他实施情形下，纤维织物增强体在铺设后进行粘结固定时，顶部与底部粘结固定后，可视需要是否进行其他位置的固定，保证在成型过程中，纤维织物增强体能够与模具保持贴紧铺设状态即可。由于反应物料进入模腔的速度较为平缓，对粘结固定的强度并无过高要求，相反，较低的固定强度反而更有利于脱模。

首先，利用浸润剂浸润多层玻璃纤维毡，浸润剂的质量分数组成为：90％双环戊二烯，10％乙叉降冰片烯。在其他实施情形下，可进一步添加有机金属活化剂组分，如烷基铝，以进一步改善纤维浸润效果。

然后，对模腔进行抽真空，模腔及缓冲容器内形成负压。用注射机将双组分聚合料混合后注入缓冲容器中，待反应物料达到缓冲容器体积一半时，打开注料阀门，反应物料在负压下注入模具中，由模腔底部向上填充，待固化后取出制品。

双组分聚合料可采用市售的双组份物料，其中的一组分含有钨或钼主催化剂，另一组分含有机铝活化剂。两组分的以1:1的比例在高压注射机中高效混合。不添加缓聚剂的反应物料的固化时间在5分钟左右，视制品的尺寸确定合适的操作时间窗口，适量添加缓聚剂，将固化时间延长到8-20分钟。

实施例3

本实施例的双环戊二烯组合料制备纤维织物增强聚双环戊二烯复合材料的方法，与实施例2的不同之处在于，增加纤维织物与模具之间的粘结点，提高整个纤维织物的粘结力，进料时无需缓冲容器的缓冲，注射机直接从模具进口注料。

实施例4

本实施例的双环戊二烯组合料制备纤维织物增强聚双环戊二烯复合材料的方法，与实施例2的不同之处在于，浸润剂的质量分数组成为：98％苯乙烯，2％一氯二乙基铝。

采用上述工艺制备的复合材料的拉伸强度和弯曲模量提高30％～50％(相对于聚双环戊二烯基体)，实现了利用纤维织物增强体增强聚双环二烯材料的目的，保证了纤维织物增强体分布以及浸润效果，所得材料的性能一致性良好。更为重要的是，使双组份组合料结合工业反应注射机制备纤维织物增强复合材料得以顺利实施，效率较高且成本低。

应用本发明的技术方案，结合纤维织物增强体的原位浸润、负压吸液成型及组合料缓聚，可实现纤维织物增强聚双环戊二烯复合材料制品的规模化生产，并确保制件具有优良的力学性能，且整个工艺具有低成本、制造周期短的优势。