技術領域

本發明涉及一種纖維增強復合材料的成形裝置及方法，更特別地說，是指一種采用真空袋壓與加載電極的組合方法進行纖維增強復合材料的成形及其裝置，纖維織物在加載正負電極的條件下實現了纖維自加熱。?

背景技術

2009年7月，化學工業出版社出版的《復合材料手冊》，益小蘇等主編。第314頁圖6.2-50介紹了真空袋壓法。真空袋壓法，此法是將手工鋪放好的未固化的制品，加蓋一層真空袋膜，制品處于真空袋膜和模具之間，密封周邊，抽真空使制品中的氣泡和揮發物排除。?

先進復合材料中的固化是成型過程中材料性能轉化的關鍵階段，一般需要較高的固化溫度和較長的固化周期。傳統的加熱方法都是利用熱傳導的原理，由外部提供熱源，由外及里對纖維增強材料進行傳導加熱。這種加熱方法的不足在于：?

一是，升溫速率低，到達目標溫度需要較長的升溫時間，增加了制造成本。?

二是，傳導加熱會造成由外及內的溫度梯度，尤其對于厚截面復合材料，厚度方向上的溫度梯度更為明顯。這種厚度方向上的溫度不均，再加上樹脂基體的固化反應放熱，首先造成固化過程難以控制，其次極易導致固化不均勻，嚴重降低復合材料的成型質量，甚至成型失敗。?

三是，能量利用率低，造成能量浪費。?

因此，發展新的加熱技術，縮短加熱時間，提高能量利用率，對于縮短復合材料的成型周期，降低制造成本，進而推動先進復合材料的規模化應用，都具有重要意義。?

在中國專利申請號200310113547.4，申請日2003年11月17日，發明名稱“碳纖維增強復合材料的自電阻加熱成型方法”。該專利申請中公開了一種導電性碳、石墨纖維增強樹脂基復合材料的自電阻加熱速成型及纖維增強的熱塑性復合材料的自電阻加熱焊接、或修補的方法。其技術解決方案是，按照復合材料的一般成型工藝，將連續碳纖維復合材料的預浸料鋪層，放入壓力機械里，在壓力機械上、下臺面與預浸料之間分別安裝絕緣層，在絕緣層與預浸料之間加裝電極，形成以預浸料為電阻的導電通道。然后接通交流電源，調整電壓，使電流值逐步達到預定數值，其中電流通量一般為0.02A/mm²，壓?力作用約3～5分鐘。再按照復合材料的一般成型工藝，冷卻，脫模，既可成型復合材料。在成型不同特殊形狀的復合材料時，將預浸料鋪入相應的金屬模具中，在金屬模具的上、下平面與壓力機械臺面之間加裝絕緣層，金屬模具的上、下平面做為電極與交流電源連接。?

發明內容

為了解決目前先進復合材料固化過程中存在的問題，本發明的目的之一是提供一種采用真空袋壓法與加載電極組合的制備纖維增強復合材料的加工系統，該系統是在真空袋壓模具中增加箔正負電極、樹脂灌注導管和抽真空導管，通過程序控制溫度調控器指導低壓調控器來進行纖維自加熱進行固化，纖維快速加熱，升溫速率可控，碳纖維增強復合材料成型過程簡單易操作。?

本發明的目的之二是提出一種采用真空袋壓法與加載電極組合的碳纖維自加熱方法，該方法采用箔正負電極實現液體成形過程中纖維的快速自加熱，能夠縮短固化時間和冷卻時間。?

本發明是一種采用液體成型工藝的可控碳纖維自加熱方法，其特征在于包括有下列步驟：?

步驟一：導電性纖維織物剪裁準備；?

導電性纖維織物可以是具有導電能力的碳基連續纖維織物；?

步驟二：真空袋壓法用模具準備；?

模具清理，將模具內表面清理平整，然后用分析純級丙酮清洗，待丙酮揮發后，得到表面平整潔凈的模具；?

步驟三：真空灌注用樹脂原料配制；?

在100重量份的樹脂主劑中加入0～20重量份的固化劑、0～20重量份的稀釋劑、0～3重量份的促進劑、0～4重量份的引發劑和0～10重量份的催化劑；然后在溫度為20～200℃條件下攪拌混合均勻，然后在真空壓力為0.05～0.09MPa下、抽真空處理10～60min后，得到真空灌注用樹脂原料；?

樹脂主劑是熱固性樹脂或者是熱塑性樹脂；?

熱固性樹脂可以是環氧樹脂、不飽和聚酯樹脂、氰酸酯樹脂等；熱塑性樹脂可以是聚氨酯、尼龍、環狀聚酯；?

步驟四：纖維織物及正負箔電極鋪層；?

在經步驟二處理后的模具上按照纖維織物鋪層方式進行鋪放纖維織物，并按照正負箔電極鋪放方式設置箔電極；?

步驟五：邊抽真空邊灌注樹脂；?

開啟真空泵，抽真空1～2min，然后放氣，重復抽真空放氣5～20次；?

開啟樹脂原料灌注閥門，控制閥門流速；?

在抽真空0.05～0.09MPa的條件下灌注樹脂；?