[發(fā)明專利]一種異種樹脂梯度連續(xù)編織碳纖維復(fù)合材料制備裝置及方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202110243346.4
• 申請(qǐng)日: 2021-03-05
• 公開（公告）號(hào): CN112959689B
• 公開（公告）日: 2022-05-24
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 莊蔚敏;楊曉文;施宏達(dá);王恩銘;王相超;肖璐
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 吉林大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C70/06
• 分類號(hào): B29C70/06;B29C70/30;B29C70/44;B29C70/54;B29C33/58;B29C35/02;B29C69/00
• 代理公司: 北京遠(yuǎn)大卓悅知識(shí)產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11369
• 代理人: 劉小嬌

1.一種異種樹脂梯度連續(xù)編織碳纖維復(fù)合材料制備方法，其特征在于，使用的異種樹脂梯度連續(xù)編織碳纖維復(fù)合材料制備裝置，包括：

下模，其頂部中心處具有凹陷的模腔；

上模，其同軸設(shè)置在所述下模上方，所述上模具有中心通孔；

密封圈，其設(shè)置在所述上模與所述下模之間，并且所述密封圈圍繞所述模腔設(shè)置；

壓頭，其同軸設(shè)置在所述中心通孔中，并且能在驅(qū)動(dòng)裝置的驅(qū)動(dòng)下沿所述中心通孔軸向移動(dòng)；

第一儲(chǔ)液罐；

第一導(dǎo)液管，其嵌入式設(shè)置在所述上模中；所述第一導(dǎo)液管的一端與所述第一儲(chǔ)液罐連通，另一端與所述模腔的一端連通；

第二儲(chǔ)液罐；

第二導(dǎo)液管，其嵌入式設(shè)置在所述上模中；所述第二導(dǎo)液管的一端與所述第二儲(chǔ)液罐連通，另一端與所述模腔的另一端連通；

抽氣裝置；

抽氣管，其嵌入式設(shè)置在所述壓頭中；所述抽氣管的一端連接在所述抽氣裝置上，另一端與所述模腔頂部的中心處連通；

三組加熱管，其嵌入式設(shè)置在所述下模中，并靠近所述模腔的底面設(shè)置；所述三組加熱管沿所述模腔的軸向依次布設(shè)；

其中，一組所述加熱管的位置與所述壓頭的位置相對(duì)應(yīng)，另外兩組所述加熱管分別對(duì)應(yīng)壓頭兩側(cè)的區(qū)域設(shè)置；

所述制備方法包括如下步驟：

步驟一、制備編織角呈梯度連續(xù)變化的碳纖維編織布；

步驟二、在模腔內(nèi)壁涂抹脫模劑，將多塊所述碳纖維編織布逐層疊放在所述模腔中；將上模放置在下模上，封閉模腔將多塊所述碳纖維編織布?jí)簩?shí)并抽氣至真空；

步驟三、將第一樹脂溶液和第二樹脂溶液分別放置在第一儲(chǔ)液罐中和第二儲(chǔ)液罐中，打開第一導(dǎo)液管和第二導(dǎo)液管上的導(dǎo)流閥，在氣壓作用下樹脂流出浸潤(rùn)多層所述碳纖維編織布，直至抽氣管抽到樹脂溶液時(shí)，關(guān)閉所述導(dǎo)流閥并停止抽氣；

步驟四、將所述三組加熱管設(shè)置不同的加熱溫度，對(duì)所述碳纖維編織布進(jìn)行加熱固化；并且驅(qū)動(dòng)所述壓頭下行，對(duì)所述壓頭對(duì)應(yīng)的碳纖維編織布加壓；

步驟五、停止加壓及加熱，并自然冷卻，得到所述異種樹脂梯度連續(xù)編織碳纖維復(fù)合材料；

在所述步驟四中，將對(duì)應(yīng)所述壓頭位置的加熱管的溫度設(shè)置為：

式中，T_A為第一導(dǎo)液管一側(cè)的加熱管的溫度，單位：℃；T_B為第二導(dǎo)液管一側(cè)的加熱管的溫度，單位：℃；T₀為總固化時(shí)間，單位：h；t為已固化時(shí)間，單位：h。

2.根據(jù)權(quán)利要求1所述的異種樹脂梯度連續(xù)編織碳纖維復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述制備裝置還包括：

余液收集裝置，其與所述抽氣裝置連接，用于收集抽氣裝置抽出的多余液體。

3.根據(jù)權(quán)利要求2所述的異種樹脂梯度連續(xù)編織碳纖維復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述三組加熱管鋪滿所述模腔的底面對(duì)應(yīng)的區(qū)域。

4.根據(jù)權(quán)利要求3所述的異種樹脂梯度連續(xù)編織碳纖維復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述第一樹脂溶液由第一環(huán)氧樹脂和第一固化劑混合制備得到；所述第一環(huán)氧樹脂和所述第一固化劑的重量份數(shù)比為100:10～15；

其中，所述第一環(huán)氧樹脂為縮水甘油醚環(huán)氧樹脂，所述第一固化劑為偏苯三酸酐。

5.根據(jù)權(quán)利要求4所述的異種樹脂梯度連續(xù)編織碳纖維復(fù)合材料制備方法，其特征在于，所述第二樹脂溶液由第二環(huán)氧樹脂和第二固化劑混合制備得到；所述第二環(huán)氧樹脂和所述第二固化劑的重量份數(shù)比為100:20～25；

其中，所述第二環(huán)氧樹脂為雙酚S縮水甘油醚環(huán)氧樹脂或鄰苯二甲酸二縮水甘油酯環(huán)氧樹脂，所述第二固化劑為十二碳二元酸或孟烷二胺。

6.根據(jù)權(quán)利要求5所述的異種樹脂梯度連續(xù)編織碳纖維復(fù)合材料制備方法，其特征在于，在所述步驟四中，對(duì)應(yīng)所述第一導(dǎo)液管一側(cè)的加熱管的溫度設(shè)置為80℃；對(duì)應(yīng)所述第二導(dǎo)液管一側(cè)的加熱管的溫度設(shè)置為115℃。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的異種樹脂梯度連續(xù)編織碳纖維復(fù)合材料制備方法，其特征在于，在所述步驟四中，總固化時(shí)間為2h。

8.根據(jù)權(quán)利要求7所述的異種樹脂梯度連續(xù)編織碳纖維復(fù)合材料制備方法，其特征在于，在所述步驟四中，控制所述壓頭隨所述碳纖維編織布的壓力為：

式中，T₀為總固化時(shí)間，單位：h；t為已固化時(shí)間，單位：h。