一种聚氨酯弹性体的浇注模具及其制备方法与流程

本发明属于海洋技术装备领域，具体而言，本发明涉及一种聚氨酯弹性体的浇注模具及其制备方法，以成型耐深海外压复合材料筒体外表面聚氨酯弹性体。

背景技术：

水下机器人被用于海洋环境监测、海洋资源开发和海洋科学研究等，在水下侦察、探测识别、猎扫雷和打捞回收等作战任务中发挥着作用。水下机器人的相关部件需要承受长期深海外压载荷，因此，常采用耐外压复合材料的筒体保护相关部件。耐外压复合材料的筒体作为结构层，主要提供结构强度，其外表面还需要设置聚氨酯弹性体作为功能层，起到防渗的作用。

浇注型聚氨酯弹性体(cpue或称cpu弹性体)，俗称液体橡胶，是向模腔中浇注液体反应混合物生产化学制品的化学体系。常规的聚氨酯模具具有如下缺陷：(1)聚氨酯弹性体浇注模具的上模体、下模体通过螺栓螺母连接，工序比较麻烦，而且螺母容易丢失，造成生产效率低。(2)常规的聚氨酯模具在成型时，需对聚氨酯弹性体预热并使其固化，而预热与固化过程通常在烘箱里完成，容易造成生产效率低、资源浪费等问题，聚氨酯浇注前后模具转运及聚氨酯产品固化过程容易导致产品温度不均，固化不良，最终导致得到的聚氨酯弹性体的性能不均匀，出现的气泡、裂纹、表面光洁度不够等质量问题。(3)由于耐深海外压复合材料筒体的两端为铝合金法兰，硬度比较低，因此，产品密封面一般都设置在铝合金法兰上，而常规的聚氨酯模弹性体在成型过程中，会对聚氨酯进行加热固化，聚氨酯弹性体的浇注模具与耐深海外压复合材料筒体在加热条件下的膨胀系数不同，通常浇筑模具的膨胀体积更大，而耐深海外压复合材料筒体固定在浇注模具内部，其两端的铝合金法兰被浇筑模具拉扯，尤其是铝合金法兰是粘接于耐深海外压复合材料筒体的两端的，在拉力下容易造成铝合金法兰脱落；另外，常规的聚氨酯模弹性体在装模、脱模过程中，易使铝合金法兰划伤，轻则影响产品外观，重则造成产品不密封导致产品报废。

鉴于此，目前亟待提供一种浇注型聚氨酯弹性体的浇注模具，以及聚氨酯弹性体的制备方法。

技术实现要素：

本发明的解决的技术问题在于现有技术中的聚氨酯弹性体的浇注模具安装、使用操作繁琐，在装模、成型、脱模过程中容易造成金属件脱落或划伤，且预热、固化的过程中受热不均匀的问题，进而提供一种安装使用操作简便、装模成型及脱模过程中均不会对金属件造成损伤、能够得到质量均一的聚氨酯弹性体的浇注模具。

本发明还提供了制备质量均一的聚氨酯弹性体的方法。

为了解决上述问题，本发明提供一种聚氨酯弹性体的浇注模具，包括：

模腔组件，所述模腔组件包括上模体与下模体，所述上模体与下模体适于扣合形成腔体，所述腔体适于成型耐外压复合材料筒体外表面的聚氨酯弹性体；

活块，所述活块位于所述上模体与下模体的端部，适于与耐外压复合材料筒体的端部贴合；

进出胶装置，所述进出胶装置设于所述模腔组件的端部，适于向所述模腔组件的腔体内填充聚氨酯；

加热装置，所述加热装置埋设于所述模腔组件中，适于对所述模腔组件的腔体加热。

优选地，所述活块包括上半环与下半环，所述上半环与所述下半环适于拼合形成圆环；所述上半环、所述下半环的内环面适于与耐外压复合材料筒体的外表面贴合，所述上半环、所述下半环的外环面适于与所述模腔组件的内壁贴合。

进一步优选地，所述模腔组件的端部设有环形槽，所述环形槽适于容纳所述活块；且所述活块适于装配于所述环形槽与所述耐外压复合材料筒体端部的法兰之间。

优选地，所述的聚氨酯弹性体的浇注模具，还包括锁紧装置，所述锁紧装置包括卡钩组件与卡嘴；所述卡钩组件与所述卡嘴分别安装于所述上模体与所述下模体上，所述卡钩组件适于卡套在所述卡嘴中。

进一步优选地，所述卡钩组件包括安装座、拉紧手柄、卡环，所述安装座安装于所述模腔组件上，所述拉紧手柄可转动地安装于所述安装座上；所述卡环与所述拉紧手柄通过连接杆连接，且所述卡环的端部设有调节螺母。

优选地，所述上模体的外表面还设置有把手；和/或

优选地，所述上模体与所述下模体扣合处设有密封槽，所述密封槽适于填充密封条。

优选地，所述进出胶装置包括进胶口与出胶口，所述进胶口、所述出胶口分别设置于所述模腔组件的两端，且所述进胶口设置于所述下模体上，所述出胶口设置于所述上模体上。

进一步优选地，所述进胶口的口径和所述出胶口的口径之比是(1.5-2.5)：1。

优选地，所述加热装置包括电热管与热电偶；所述电热管呈环形，均匀安装在所述模腔组件内部；所述热电偶设置于所述模腔组件内，适于采集所述模腔组件内部的温度。

本发明的聚氨酯弹性体的制备方法，采用所述的聚氨酯弹性体的浇注模具制成。

本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：

(1)本发明所述的聚氨酯弹性体的浇注模具，包括：模腔组件、活块、进出胶装置、加热装置。所述活块的设置，可防止所述模腔组件在聚氨酯弹性体加热固化过程中对置耐外压复合材料筒体端部的法兰产生拉伸力，在聚氨酯弹性体加热固化的过程中，所述模腔组件膨胀，进而使所述环形槽内的所述活块在所述环形槽的台阶面的推动下向所述耐外压复合材料筒体端部的法兰移动，而所述法兰则可对所述活块进行限位，使其不会掉落，由此实现了所述耐外压复合材料筒体端部的法兰与所述模腔组件的非刚性固定。并且，所述活块位于所述上模体与下模体的端部，适于与耐外压复合材料筒体的端部贴合，可保障所述模腔组件端部的密封性。所述活块为四氟乙烯尼龙等弹性材料制成，该材料硬度比铝合金低，铝合金的法兰安装在所述活块上，在装模、脱模过程中，可以保护铝合金的法兰不被划伤。

(2)本发明所述的聚氨酯弹性体的浇注模具，还包括锁紧装置，所述锁紧装置为锁紧搭扣，通过搭扣连接可以完成模具的快速拆装，节约生产时间，提高生产效率。

(3)本发明所述的聚氨酯弹性体的浇注模具，所述加热装置的设置，可为聚氨酯弹性体成型的预热和固化提供热量。尤其是，所述加热装置包括电热管与热电偶；所述电热管呈环形，均匀安装在所述模腔组件内部；所述热电偶设置于所述模腔组件内，适于采集所述模腔组件内部的温度。所述加热装置9还包括外设的温控器。通过所述温控器设定好所需温度后，所述电热管开始工作，并通过所述热电偶实时采集所述模腔组件内腔体的温度，通过控制器控制所述电热管的加热功率，当达到设定温度后，则进入保温程序。通过所述加热装置的自动温控可以精准的控制加热与保温，提供稳定的热量，进而能够得到质量均一的聚氨酯弹性体。

附图说明

图1为本发明实施例中的聚氨酯弹性体的浇注模具的结构示意图。

图2为图1所示的聚氨酯弹性体的浇注模具的闭合状态结构示意图；

图3为图1所示的聚氨酯弹性体的浇注模具的锁紧装置的结构示意图。

图中，1-上模体；11-把手；12-销钉孔；2-下模体；21-密封槽；22-销钉；3-耐外压复合材料筒体；31-法兰；4-活块；41-上半环；5-卡钩组件；51-安装座；52-拉紧手柄；53-卡环；54-连接杆；55-调节螺母；6-卡嘴；7-进胶口；8-出胶口；9-加热装置；91-热电偶；92-温控器。

具体实施方式

下面将结合本发明实施例中的附图，对本发明实施例中的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。

需要说明的是，本发明各实施例中未注明具体条件者，按照常规条件或制造商建议的条件进行。所用试剂或仪器未注明生产厂商者，均为可以通过市购获得的常规产品。不同厂家、型号的原料并不影响本发明技术方案的实施及技术效果的实现。

本实施例所述的聚氨酯弹性体的浇注模具，包括：模腔组件、活块、进出胶装置、加热装置。

所述模腔组件包括上模体1与下模体2，所述上模体1与下模体2适于扣合形成腔体，所述腔体适于成型耐外压复合材料筒体3外表面的聚氨酯弹性体。作为本实施例的具体设计方式，所述上模体1上设有销钉孔12；所述下模体2上设有销钉22，所述销钉22适于插入所述销钉孔12中，以实现所述上模体1与所述下模体2的扣合。为便于所述上模体1与所述下模体2的拆卸、安装，所述上模体1的外表面还设置有把手11。为保障所述上模体1与所述下模体2扣合处的密封性，所述上模体1与所述下模体2扣合处设有密封槽21，所述密封槽21适于填充密封条。本实施例中，所述密封条为发泡三元乙丙橡胶制成。上述密封结构的设置，可防止聚氨酯弹性体浇注过程和固化过程中胶料外漏，保证胶料充满所述腔体。本实施例中，所述密封槽21为设置于所述下模体2边沿处的翻边，适于与所述上模体1的翻边构成密封结构。需要说明的是，对于实现本发明的目的而言，所述上模体1、所述下模体2的材料并不唯一，本实施例中，所述上模体1、所述下模体2均为5crmnmo的合金材料，这种材料的高温稳定性更好，可以更好的保证产品批次间尺寸的稳定。

为防止所述模腔组件在聚氨酯弹性体加热固化过程中因受热膨胀而对置于所述腔体内部的所述耐外压复合材料筒体3端部的法兰31产生拉伸力，所述模腔组件的端部设有环形槽，所述环形槽适于容纳所述活块4；且所述活块4适于装配于所述环形槽与所述耐外压复合材料筒体3端部的法兰之间。即在聚氨酯弹性体加热固化的过程中，所述模腔组件膨胀，进而使所述环形槽内的所述活块4在所述环形槽的台阶面的推动下向所述耐外压复合材料筒体3端部的法兰31移动，而所述法兰31则可对所述活块进行限位，使其不会掉落，由此实现了所述耐外压复合材料筒体3端部的法兰31与所述模腔组件的非刚性固定。

所述活块4位于所述上模体1与下模体2的端部，适于与耐外压复合材料筒体3的端部贴合。作为本实施例的优选实现方式，所述活块包括上半环41与下半环(图中未示出)，所述上半环41与所述下半环结构相同，两者适于拼合形成圆环；所述上半环41、所述下半环的内环面适于与耐外压复合材料筒体3的外表面贴合，所述上半环41、所述下半环的外环面适于与所述模腔组件的内壁贴合。所述上半环4、所述下半环分别与耐外压复合材料筒体3的外表面、所述模腔组件的内壁贴合，可保障所述模腔组件端部的密封性。所述活块4可以在所述上模体1与下模体2的一端设置，也可在所述上模体1与下模体2的两端设置。本实施例中，所述上模体1与下模体2的两端均设有所述活块4。对于实现本发明的目的而言，所述活块4的材质也不唯一，本实施例中，所述活块4为四氟乙烯尼龙制成，该材料硬度比铝合金低，铝合金的法兰31安装在所述活块4上，在装模、脱模过程中，可以保护铝合金的法兰31不被划伤。

所述进出胶装置设于所述模腔组件的端部，适于向所述模腔组件的腔体内填充聚氨酯。作为本实施例的具体设计方式，所述进出胶装置包括进胶口7与出胶口8，所述进胶口7、所述出胶口8分别设置于所述模腔组件的两端，且所述进胶口7设置于所述下模体2上，所述出胶口8设置于所述上模体1上。所述进胶口7在浇注过程中使胶液进入所述腔体，所述出胶口8在浇注过程中使多余的胶液排出所述腔体；

由于胶料粘度较大，且胶料混合后操作时间较短，为保证聚氨酯胶料混合后在反应前完成浇注，所述进胶口7的口径是所述出胶口8的口径之比为(1.5-2.5)：1。这样的设置，也可在排胶过程造成压差，有利于聚氨酯胶料中的气泡排出，提高聚氨酯弹性体的质量。本实施例中，所述进胶口7的口径是所述出胶口8的口径之比为2：1。

所述加热装置9埋设于所述模腔组件中，适于对所述模腔组件的腔体加热。作为本实施例的优选实现方式，所述加热装置9包括电热管与热电偶91；所述电热管呈环形，均匀安装在所述模腔组件内部；所述热电偶91设置于所述模腔组件内，适于采集所述模腔组件内部的温度。所述加热装置9还包括外设的温控器92。通过所述温控器92设定好所需温度后，所述电热管开始工作，并通过所述热电偶91实时采集所述模腔组件内腔体的温度，通过控制器控制所述电热管的加热功率，当达到设定温度后，则进入保温程序。通过所述加热装置9的自动温控可以精准的控制加热与保温，为聚氨酯弹性体成型的预热和固化提供稳定的热量。

为保障所述上模体1与所述下模体2之间扣合的紧密度，进而保证聚氨酯外形尺寸，所述的聚氨酯弹性体的浇注模具还包括锁紧装置，所述锁紧装置为锁紧搭扣，通过搭扣连接可以完成模具的快速拆装，节约生产时间，提高生产效率。本实施例中，所述锁紧装置包括卡钩组件5与卡嘴6；所述卡钩组件5与所述卡嘴6分别安装于所述上模体1与所述下模体2上，所述卡钩组件5适于卡套在所述卡嘴6中。为实现所述上模体1与所述下模体2之间扣合的紧密度的调节，所述卡钩组件5的优选设计方式如下：所述卡钩组件5包括安装座51、拉紧手柄52、卡环53。所述安装座51安装于所述模腔组件上，本实施例中，所述安装座51安装于所述下模体2上，所述拉紧手柄52可转动地安装于所述安装座51上，本实施例中，可转动地安装为螺钉安装；所述卡环53与所述拉紧手柄52通过连接杆54连接，且所述卡环53的端部设有调节螺母55。通过旋紧或旋松所述调节螺母55实现所述卡钩组件5与所述卡嘴6卡合的松紧度。

本实施例所述的聚氨酯弹性体的浇注模具的使用方法如下：将所述活块4的下半环置于所述下模体2的所述环形槽中，再将所述耐外压复合材料筒体3置于所述下模体2的腔体内，在所述耐外压复合材料筒体3的法兰31处放置所述上半环41，将所述上模体1扣合于所述下模体2上，并所述锁紧装置锁紧。然后，通过所述进胶口7向腔体内注入聚氨酯胶料，再通过所述加热装置对所述腔体加热，实现所述聚氨酯弹性体的浇注成型。

本实施例还提供一种聚氨酯弹性体的浇注方法，具体包括如下步骤：

s1、取本实施例所述的聚氨酯弹性体的浇注模具，将进胶口7、出胶口8分别装到上模体1、下模体2上，并将所述上模体1、所述下模具2、所述活块4打好脱模剂；在密封槽21里安装密封条，把所述下模具2两端的所述活块4装到环形槽上，再将耐外压复合材料筒体3置于所述下模体2的腔体内，且所述耐外压复合材料筒体3两端的法兰通过所述活块4固定，把所述活块4的上半环41安装到所述法兰31上，将所述上模体1扣合于所述下模体2上，并所述锁紧装置锁紧；

s2、将进胶口7通过进胶管与聚氨酯浇注机连通，将出胶口8通过出胶管与排胶盆连接；

s3、打开加热装置的温控器92，设置预热温度，进行预热；

s4、待模腔组件的腔体达到设定温度后，打开所述聚氨酯浇注机阀门，并打开所述进胶口7、所述出胶口8的阀门，开始浇注，待所述出胶口8排出的胶没有气泡后，关闭所述出胶口8的阀门，继续加压注胶，0.5-5min后关闭所述聚氨酯浇注机的阀门和所述进胶口7的阀门；

s5、对所述温控器92设置固化温度，进入固化；

s6、完成固化后，停止加热，使所述模腔组件的腔体降温，打开所述模腔组件，取出产品，修整毛边，即完成聚氨酯弹性体的浇注。

显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。