專利名稱：一種無樹脂覆蓋的三維正交機織復合材料的模塑成型方法
技術領域：
本發(fā)明屬于樹脂基復合材料制作及其成型領域，特別涉及一種無樹脂覆蓋的三維
正交機織復合材料的模塑成型方法。
背景技術：
復合材料是將兩種或多種不同的材料通過物理方法或化學方法復合而成的材料。 在復合材料中，各種原組成材料在性能上互補，使復合材料的綜合性能優(yōu)于原組成材料。復 合材料中的原材料分別增強體和基體。其中樹脂基纖維增強復合材料應用最廣、用量最大， 其具有比重小、比強度和比模量大，機械性能優(yōu)異等特點。其中，碳纖維增強復合材料、石墨 纖維增強復合材料等高性能纖維增強復合材料，已廣泛的應用于航空航天和原子能反應堆 領域。 樹脂基纖維增強復合材料的成型方法有手糊成型、噴射成型、纖維纏繞成型、模壓 成型、拉擠成型、樹脂傳遞模塑成型等等。其中，由于樹脂傳遞模塑成型技術具有可以制造 兩面光滑的制品，成型效率高的優(yōu)點，而且樹脂傳遞模塑成型為閉模操作，不污染環(huán)境，不 損害工人健康，原材料及能源消耗少，近年來被工業(yè)界廣泛采用。 傳統的樹脂傳遞模塑成型基本原理是將預制件鋪放入密閉的模腔內，用壓力將樹 脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強材料，然后固化，脫模成型。其中，閉模是由上下兩塊透明平 板由密封膠密封而成。在樹脂膠液注入模腔，浸透玻纖增強材料的過程中，復合材料預制件 被樹脂完全填充包裹，固化，脫模后形成上下兩面光滑平整的復合材料。然而，在某些應用 中，如電子產品以及智能復合材料領域，復合材料預制件表面材料的屬性很重要，樹脂覆蓋 在復合材料預制件的表面將會對智能復合材料或電子材料的性能產生重要影響。如在樹脂 增強金屬纖維復合材料中，復合材料表面的樹脂對其導熱和導電的性能會有很大的影響。

發(fā)明內容
本發(fā)明所要解決的技術問題是提供一種無樹脂覆蓋的三維正交機織復合材料的 模塑成型方法，該方法制備工藝簡單，成本低，軟模具可重復使用，經濟效益良好，在不影響 復合材料的物理性能和機械性能的前提下，解決了樹脂覆蓋對智能復合材料應用的影響。
本發(fā)明的一種無樹脂覆蓋的三維正交機織復合材料的模塑成型方法，包括
(1)軟模具的設計和制作 根據復合材料預制件的大小，設計出軟模具的尺寸；然后在玻璃板或塑料板上依 次粘附膠狀材料和塑料薄膜，最后在塑料薄膜上涂覆脫模劑，制得軟模具；
(2)復合材料預制件的固化成型 將模具根據復合材料預制件的需求壓于其表面并固定，用真空密封塑料膜和密封 膠帶將其密封，在1個標準大氣壓的真空壓力下將樹脂吸入密封腔內，浸潤在復合材料預 制件中，待浸潤完畢后，常 溫下放置8小時進行固化，脫模后，制得保留表面形態(tài)的復合材 料預制件。
所述步驟(1)中的復合材料預制件選自玻璃纖維、芳綸纖維、高強高模聚乙烯纖 維、銅絞線、銅絲束中的兩種進行三維正交機織所得； 所述步驟(1)中的塑料薄膜為聚四氟乙烯膜、聚酯薄膜、聚乙烯醇薄膜、聚乙烯薄 膜等； 所述步驟(1)中的脫模劑為有機硅脫模劑(市售)； 優(yōu)選的有機硅脫模劑為二甲基硅油，乳化硅油，甲基乙烯基硅橡膠或環(huán)氧樹脂用 脫模劑(由上海東恒化工有限公司提供)； 所述步驟(2)中的模具為軟模具或將其與硬模具配套使用。 本發(fā)明將傳統的樹脂傳遞模塑成型技術加以改進，具體的說是在樹脂傳遞模塑成 型方法固化預制件的過程中，將束縛預制件的硬膜具換成具有特殊屬性的軟模具，以保證 軟模具在樹脂浸潤的過程中緊緊的貼附在復合材料預制件表面，使樹脂無法覆蓋在預制件 的上方，從而使制成的復合材料可以完好的保留其預制件的表面形態(tài)，既保證了其良好的 機械物理性能，又可以發(fā)揮復合材料預制件表面材料的作用。脫模后，將軟膜具放置平整的 玻璃板上，并壓上重物，使其慢慢恢復到平整形態(tài)。待形態(tài)恢復后，軟模具可重復使用。該 方法可以改善復合材料在電子產品以及智能復合材料領域的應用，更好的發(fā)揮復合材料預 制件表面材料的屬性。 在復合材料制作過程中，軟模具和硬膜具可以根據復合材料的設計要求同時使 用。即，復合材料中某些特定的部分使用軟模具，使其表面無樹脂覆蓋；其余部分使用硬膜 具，使其表面平整。
有益效果 (1)本發(fā)明選擇具有特殊屬性的軟膜材料，使軟模具在一定壓強下可以適當變形， 但不會被壓入復合材料預制件內部； (2)軟模具可與硬模具同時使用，使復合材料表面的設計多樣化，保留了復合材料
預制件的表面形態(tài)，使復合材料表面的材料性能得以充分發(fā)揮； (3)該制備工藝簡單，成本低，軟模具可重復使用，經濟效益良好。


圖1為樹脂傳遞模塑成型中的硬模具和軟模具的設計； 圖2為實施例1制備的三維正交機織復合材料效果圖(其中a整體效果圖，b側 視圖)。
具體實施例方式
下面結合具體實施例，進一步闡述本發(fā)明。應理解，這些實施例僅用于說明本發(fā)明 而不用于限制本發(fā)明的范圍。此外應理解，在閱讀了本發(fā)明講授的內容之后，本領域技術人 員可以對本發(fā)明作各種改動或修改，這些等價形式同樣落于本申請所附權利要求書所限定 的范圍。 實施例1 設計并制作具有高強度、高導熱性、高導電性的三維正交機織復合材料
1.選擇適宜的材料作為復合材料的增強體
根據高強度、高導熱性、高導電性的要求，選擇玻璃纖維和細銅絞線作為復合材料 的增強體。玻璃纖維是一種高強度、高模量的高性能纖維，細銅絞線具有一定的力學性能和 良好的導電、導熱性。兩者織造成為復合材料的增強體，可以獲得良好的力學性能和導通性 能。 2.設計并織造三維正交機織物作為復合材料的預制件 設計的三維機織物由七層的經緯紗構成，經緯紗均為玻璃纖維，垂直捆綁紗為細 銅絞線。根據經緯紗的粗細和三維機織物的層數控制三維織物的厚度；根據每層經紗數目 和粗細控制三維織物的寬度；根據緯密、緯紗粗細和織造循環(huán)數來控制織物的長度。
確定好復合材料預制件的設計材料和織造參數后，用三維正交織機織造復合材料 的預制件。 3.設計并制作軟模具 首先，選擇真空密封膠，聚四氟乙烯膜作為制作軟模具的主要材料。根據復合材料 預制件的大小，計算出軟模具的尺寸。將真空密封膠粘在透明塑料板上，再將聚四氟乙烯膜 貼附在真空密封膠上，在聚四氟乙烯膜表面涂抹環(huán)氧樹脂用脫模劑(由上海東恒化工有限 公司提供，型號HD-918)，軟模具制作完畢。 4.通過樹脂傳遞模塑成型方法應用軟模具制作具有特殊性能的三維正交機織復 合材料 將軟模具壓在復合材料預制件的上下表面并固定后，用真空密封塑料膜和密封膠 帶將其密封。選擇常溫條件下固化的乙烯基樹脂，在一個大氣壓的真空壓強下將樹脂吸入 密封腔內，浸潤在復合材料預制件中。待浸潤完畢后，放置常溫下8小時進行固化，固化后 脫模。具有高強度、高導熱性、高導電性的三維正交機織復合材料制作完畢。
權利要求
一種無樹脂覆蓋的三維正交機織復合材料的模塑成型方法，包括(1)軟模具的設計和制作根據復合材料預制件的大小，設計出軟模具的尺寸；然后在玻璃板或塑料板上依次粘附膠狀材料和塑料薄膜，最后在塑料薄膜上涂覆脫模劑，制得軟模具；(2)復合材料預制件的固化成型將模具根據復合材料預制件的需求壓于其表面并固定，用真空密封塑料膜和密封膠帶將其密封，在1個標準大氣壓的真空壓力下將樹脂吸入密封腔內，浸潤在復合材料預制件中，待浸潤完畢后，常溫下放置8小時進行固化，脫模后，制得保留表面形態(tài)的復合材料預制件。
2. 根據權利要求1所述的一種無樹脂覆蓋的三維正交機織復合材料的模塑成型方法， 其特征在于所述步驟(1)中的復合材料預制件選自玻璃纖維、芳綸纖維、高強高模聚乙烯 纖維、銅絞線、銅絲束中的兩種進行三維正交機織所得。
3. 根據權利要求1所述的一種無樹脂覆蓋的三維正交機織復合材料的模塑成型方法， 其特征在于所述步驟(1)中的膠狀材料為真空密封膠體、塑性凝膠或工業(yè)橡皮泥。
4. 根據權利要求1所述的一種無樹脂覆蓋的三維正交機織復合材料的模塑成型方法， 其特征在于所述步驟(1)中的塑料薄膜為聚四氟乙烯膜、聚酯薄膜、聚乙烯醇薄膜或聚乙 烯薄膜。
5. 根據權利要求1所述的一種無樹脂覆蓋的三維正交機織復合材料的模塑成型方法， 其特征在于所述步驟(1)中的脫模劑為有機硅脫模劑。
6. 根據權利要求1所述的一種無樹脂覆蓋的三維正交機織復合材料的模塑成型方法， 其特征在于所述步驟(2)中的模具為軟模具或將其與硬模具配套使用。
全文摘要
本發(fā)明涉及一種無樹脂覆蓋的三維正交機織復合材料的模塑成型方法，包括根據復合材料預制件的大小，設計出軟模具的尺寸，然后在玻璃板或塑料板上依次粘附膠狀材料和塑料薄膜，最后在塑料薄膜上涂覆脫模劑，制得軟模具；根據復合材料預制件的需求，將模具壓于其表面并固定，密封后，在真空壓力下將樹脂吸入密封腔內，浸潤在復合材料預制件中，待浸潤完畢后，常溫下放置8小時進行固化，脫模后，制得保留表面形態(tài)的復合材料預制件。該方法制備工藝簡單，成本低，軟模具可重復使用，在不影響復合材料的物理性能和機械性能的前提下，保留了復合材料預制件的表面形態(tài)，使復合材料表面的材料性能得以充分發(fā)揮。
文檔編號B29C70/44GK101767460SQ20101002245
公開日2010年7月7日 申請日期2010年1月6日 優(yōu)先權日2010年1月6日
發(fā)明者姚瀾, 許福軍, 邱夷平 申請人:東華大學