一種復(fù)合材料制備方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備方法。這種復(fù)合材料的制備方法利用了射線透射加工技術(shù)，射線束攜帶足夠的能量透過上層材料，投射到上層材料與下層材料中間的夾層位置，處于夾層位置的是不同于上層材料和下層材料的、具有某種特定功能的材料，而且這種材料能夠高效地吸收射線束所攜帶的能量并將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，這種熱能在外加壓力作用下同時傳遞給與夾層材料相接觸的上層材料和下層材料并使之熔融。射線束移走之后，上層材料、夾層材料、下層材料被緊密連接起來，形成復(fù)合材料。如果夾層材料選用起增強(qiáng)作用的碳纖維，基體相選用樹脂材料，則上述加工能夠得到碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料。
【專利說明】一種復(fù)合材料制備方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備方法。這種復(fù)合材料的制備方法涉及射線透射加工技術(shù)。
[0002]所述射線透射加工技術(shù)，是指射線束攜帶足夠的能量透過上層材料，投射到上層材料與下層材料中間的夾層位置。
[0003]處于夾層位置的是不同于上層材料和下層材料的、具有某種特定功能的材料，而且這種材料能夠高效地吸收射線束所攜帶的能量并將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮堋?br> [0004]這種熱能在外加壓力作用下同時傳遞給與夾層材料相接觸的上層材料和下層材料并使之熔融。
[0005]射線束移走之后，上層材料、夾層材料、下層材料被緊密連接起來，形成復(fù)合材料?！颈尘凹夹g(shù)】
[0006]在透射技術(shù)中，有待連接的工件彼此鄰接的接觸面，在激光束的作用下熔化，隨后的冷卻中在壓力的作用下彼此實現(xiàn)連接，這種使用激光束的塑料焊接方法得到普遍公開。
[0007]專利文件EP1405713B1公開了一種激光裝置。在該激光裝置中，要么逐點地精確地在激光束入射處的位置上對工件進(jìn)行擠壓，要么面狀地在圍繞著激光束的入射處的區(qū)域中進(jìn)行擠壓，或者橫向于激光束的相對運動的線條對工件進(jìn)行擠壓。這樣，上下兩層工件緊密地壓合在一起并有效焊接。
[0008]專利文件200910139101.6公開了一種具有擺動的壓緊輥的激光裝置。在該激光裝置中，能夠旋轉(zhuǎn)的透明輥子同時具有聚焦激光束和壓緊被加工件的作用。
[0009]專利文件201010162571.7公開了一種熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料及其制備方法。該發(fā)明的制備方法是根據(jù)熱塑性樹脂的流變性能，利用熱輥熱壓連續(xù)化設(shè)備，通過調(diào)整加工溫度、加工壓力和加工時間等工藝條件得到界面結(jié)合性能較好的熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料。
[0010]專利文件200810176066.0公開了碳纖維復(fù)合材料的制造方法。其主要步驟如下:對碳纖維布進(jìn)行等離子體處理，而后將碳纖維布含浸于樹脂溶液中，最后熱壓經(jīng)含浸的碳纖維布以形成碳纖維板材。
[0011]專利文件200410018343公開了熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料片材及其制作方法和設(shè)備。其制作方法第一步先制備熱塑型預(yù)津帶，首先把碳纖維加張力展平成片、擠出熱塑性樹脂涂覆在碳纖維上，然后通過浸潰、輥壓定型，經(jīng)自然冷卻后牽引、收卷。第二步為拉擠熱塑成型，通過第一步的若干層預(yù)浸帶經(jīng)預(yù)熱、熱壓、成型然后冷卻定型、收卷、牽引，得到成品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0012]已有激光塑料焊接技術(shù)中，涂覆于上、下兩層樹脂之間的吸收劑其作用僅僅是吸收激光能量而使之轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，同時在壓力作用下使上、下兩層樹脂熔融并焊接到一起。[0013]已有樹脂基復(fù)合材料制備技術(shù)中，分布于樹脂基體中的、起增強(qiáng)作用的增強(qiáng)相或帶來附加功能的功能相，均是通過浸潰或外部傳入熱量而與基體樹脂熔融結(jié)合到一起。
[0014]本發(fā)明的主要特點是:用起增強(qiáng)作用的增強(qiáng)相或帶來附加功能的功能相，取代僅僅是吸收激光能量而使之轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿奈談瑥亩诩す饽芰炕蚱渌渚€能量與外加壓力的聯(lián)合作用下，最終得到增強(qiáng)相或功能相與基體樹脂復(fù)合而成的復(fù)合材料。
[0015]如果起增強(qiáng)作用的增強(qiáng)相選用的是碳纖維一維束或二維布或三維織物，基體相選用的是樹脂材料，則上述加工能夠得到碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料。
【專利附圖】

【附圖說明】
[0016]下面借助于在附圖中示出的實施例對本發(fā)明進(jìn)行詳細(xì)解釋。本發(fā)明的其他特征可以從以下對本發(fā)明的實施例所做的說明中結(jié)合權(quán)利要求和附圖來獲得。
[0017]本發(fā)明的單個特征在此可以僅僅自身或者多個一起在本發(fā)明的不同實施方式中得到實現(xiàn)。其中:
圖1是基于氣流壓緊激光焊接技術(shù)的一種復(fù)合材料的制備方法實施例。圖中，(6)為能夠吸收射線能量而將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿牟牧?，并且這種材料同時還具有增強(qiáng)樹脂基體的作用，或同時具有為復(fù)合材料帶來其他特殊功能的作用，壓緊力由氣流(2)和模板(9)提供。
[0018]圖2是基于直接接觸壓緊激光焊接技術(shù)的一種復(fù)合材料的制備方法實施例。圖中，(6)為能夠吸收射線能量而將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿牟牧希⑶疫@種材料同時還具有增強(qiáng)樹脂基體的作用，或同時具有為復(fù)合材料帶來其他特殊功能的作用，壓緊力由加工頭(5a)和模板(9 )提供。
[0019]圖3是基于具有聚光功能的透明壓緊輥壓緊激光焊接技術(shù)的一種復(fù)合材料的制備方法實施例。圖中，(13)為具有聚光功能的透明壓緊輥，(6)為能夠吸收射線能量而將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿牟牧?，并且這種材料同時還具有增強(qiáng)樹脂基體的作用，或同時具有為復(fù)合材料帶來其他特殊功能的作用，壓緊力由壓緊輥(13)和模板(9)提供。
【具體實施方式】
[0020]在圖1中，進(jìn)氣管(I)與加工頭(5)連通，把氣流(2)導(dǎo)入加工頭(5)中。從圖1可以看出，工頭(5)下端開設(shè)有出氣口。
[0021]氣流(2)從加工頭(5)下端的出氣口噴出，垂直或接近垂直作用于上層被加工材料(7)的待加工區(qū)域上表面。
[0022]在氣流(2)產(chǎn)生的壓力的作用下，上層被加工材料(7)向下變形，貼附于吸收材料
(6)的上表面，同時使得吸收材料(6)的下表面與下層被加工材料(8)的上表面緊密壓合，下層被加工材料(8)的下表面貼附于模板(9)上。
[0023]此時，經(jīng)鏡片(3 )投射下來的射線束(4)透過上層被加工材料(7 )，被吸收材料(6 )高效吸收，這種吸收使射線束(4)攜帶的能量轉(zhuǎn)化為熱能。
[0024]此熱能使得與分別吸收材料(6)上下表面接觸的上層被加工材料(7)、下層被加工材料(8 )在兩個接觸面上迅速熔化，并在氣流(2 )的壓緊力作用下熔合。
[0025]隨著加工頭(5)按前進(jìn)方向(10)發(fā)生運動，吸收材料(6)與上層被加工材料(7)、下層被加工材料(8)的熔合區(qū)因射線束移除而迅速降溫固化。[0026]固化后，具有功能的吸收材料(6)與上層被加工材料(7)、下層被加工材料(8)牢固連接起來，形成具有上、下兩層基體和中間功能層的復(fù)合材料。
[0027]疊層重復(fù)上述操作，可以制備出多層復(fù)合材料。
[0028]圖2是本發(fā)明的另一個實施例。光源(11)發(fā)射射線經(jīng)聚光鏡(12)匯聚并穿過上層被加工材料(7)，被吸收材料(6)吸收而轉(zhuǎn)化為熱能。
[0029]此熱能使得分別與吸收材料(6)上下表面接觸的上層被加工材料(7)、下層被加工材料(8)在兩個接觸面上迅速熔化，并在加工頭(5a)的壓緊力作用下熔合。
[0030]隨著加工頭(5a)按前進(jìn)方向(10)發(fā)生運動，吸收材料(6)與上層被加工材料(7)、下層被加工材料(8)的熔合區(qū)因射線束移除而迅速降溫固化，形成復(fù)合材料。
[0031 ] 圖3是本發(fā)明的第三個實施例。光源(11)發(fā)射射線先經(jīng)聚光鏡(12 )匯聚，后穿過壓緊輥(13)并進(jìn)一步匯聚，最后穿過上層被加工材料(7)，被吸收材料(6)吸收而轉(zhuǎn)化為熱倉泛。
[0032]此熱能使得分別與吸收材料(6)上下表面接觸的上層被加工材料(7)、下層被加工材料(8)在兩個接觸面上迅速熔化，并在壓緊輥(13)的壓緊力作用下熔合。
[0033]隨著加工頭(5b)按前進(jìn)方向(10)發(fā)生運動，吸收材料(6)與上層被加工材料(7)、下層被加工材料(8)的熔合區(qū)因射線束移除而迅速降溫固化，形成復(fù)合材料。
【權(quán)利要求】
1.用起增強(qiáng)作用的增強(qiáng)相或帶來附加功能的功能相，取代僅僅是吸收激光能量而使之轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿奈談?，從而在激光能量或其他射線能量與外加壓力的聯(lián)合作用下，最終得到增強(qiáng)相或功能相與基體樹脂復(fù)合而成的復(fù)合材料，其特征是:在氣流(2)產(chǎn)生的壓力的作用下，上層被加工材料(7)向下變形，貼附于吸收材料(6)的上表面，同時使得吸收材料(6)的下表面與下層被加工材料(8)的上表面緊密壓合，下層被加工材料(8)的下表面貼附于模板(9)上，經(jīng)鏡片(3)投射下來的射線束(4)透過上層被加工材料(7)，被吸收材料(6)高效吸收，這種吸收使射線束(4)攜帶的能量轉(zhuǎn)化為熱能，此熱能使與吸收材料(6)上下表面接觸的上層被加工材料(7)、下層被加工材料(8)分別在兩個的接觸面上迅速熔化，并在氣流(2)的壓緊力作用下熔合，隨著加工頭(5)按前進(jìn)方向(10)發(fā)生運動，吸收材料(6)與上層被加工材料(7)、下層被加工材料(8)的熔合區(qū)因射線束移除而迅速降溫固化，兼具吸收功能以外功能的吸收材料(6)與上層被加工材料(7)、下層被加工材料(8)牢固連接起來，形成具有上、下兩層基體和中間功能層的復(fù)合材料。
2.按權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料制備方法，其特征是:吸收材料(6)除具有對射線的吸收功能，能夠使射線的能量轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芡?，還兼具某種特定功能。
3.按權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料制備方法，其特征是:如果兼具吸收功能的吸收材料(6)選用碳纖維，上層被加工材料(7)、下層被加工材料(8)選用樹脂，則最終制備的為碳纖維增強(qiáng)樹脂復(fù)合材料。
4.按權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料制備方法，其特征是:疊層重復(fù)按權(quán)利要求1所述操作過程，能夠制備出多層復(fù)合材料。
5.按權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料制備方法，其特征是:加工頭(5a)提供的壓緊力為直接接觸壓緊力。
6.按權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料制備方法，其特征是:壓緊輥(13)同時起到聚光和壓緊的雙重作用，其材質(zhì)為透過射線性能良好的透光材料，其外形為球形或鼓形或圓柱形。
【文檔編號】B29C65/14GK103660286SQ201310596682
【公開日】2014年3月26日 申請日期:2013年11月25日 優(yōu)先權(quán)日:2013年11月25日
【發(fā)明者】王瑛瑋, 曹延君, 王耀民 申請人:王瑛瑋