本發(fā)明涉及一種纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的電阻加熱快速成型方法，更特別地說，是采用碳纖維薄氈作為電阻加熱單元，以玻璃纖維、玄武巖纖維等纖維增強(qiáng)熱塑性粒料或預(yù)浸料作為原材料，通過真空袋成型工藝(或模壓工藝)與加載電極組合進(jìn)行電阻自加熱成型。
背景技術(shù)：
：熱塑性復(fù)合材料憑借其優(yōu)異的性能，如：可回收、易修復(fù)、工藝時間短、抗沖擊性能好、成型過程無化學(xué)反應(yīng)更容易實現(xiàn)過程控制，在航空航天、汽車、建筑等諸多領(lǐng)域應(yīng)用前景廣闊。對于連續(xù)纖維及長纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料，傳統(tǒng)成型工藝有模壓成型工藝、真空袋成型工藝、熱壓罐成型工藝等等。熱塑性復(fù)合材料的傳統(tǒng)成型工藝均是采用外部熱源加熱，由外及內(nèi)進(jìn)行熱傳導(dǎo)。熱塑性基體樹脂如聚丙烯、尼龍、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜等，具有熱導(dǎo)率低、熔點高的特點，加熱熔融與降溫成型周期長、耗能大，導(dǎo)致生產(chǎn)效率低、成本高。因此發(fā)展新的熱塑性復(fù)合材料成型技術(shù)，對于縮短復(fù)合材料成型周期，提高能量利用率，降低制造成本，進(jìn)而推動熱塑性復(fù)合材料的規(guī)?；瘧?yīng)用有重要意義。目前針對碳材料自電阻加熱成型工藝，已有的相近專利如下：在中國專利申請?zhí)?00310113547.4(無權(quán))，申請日2013年11月17日，發(fā)明名稱為“碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的自電阻加熱成型方法”的專利申請中公開了一種導(dǎo)電性碳、石墨纖維增強(qiáng)樹脂基復(fù)合材料的自電阻加熱速成型及纖維增強(qiáng)的熱塑性復(fù)合材料的自電阻加熱焊接或修補(bǔ)的方法。其技術(shù)解決方法為充分利用碳纖維復(fù)合材料的自電阻，在壓力機(jī)械上、下臺面與預(yù)浸料之間分別安裝絕緣層，絕緣層與預(yù)浸料之間加裝電極，形成以預(yù)浸料為電阻的導(dǎo)電通道，成型、焊接、修補(bǔ)復(fù)合材料。美國格拉弗技術(shù)國際控股有限公司的專利US2003/037856發(fā)明名稱為“熱壓法制碳/碳復(fù)合材料”公開了一種成形復(fù)合材料的方法，其步驟包括：合并包括含碳纖維的增強(qiáng)材料與可碳化基質(zhì)材料從而形成混合物；將該混合物加熱到足以使至少一部分基質(zhì)材料熔融的溫度；加熱步驟包括：對混合物施加電流以便在混合物內(nèi)部產(chǎn)生熱；并在加熱該混合物的同時，對混合物施加至少35kg/cm2的壓力從而形成壓縮的復(fù)合材料；提高壓縮復(fù)合材料的密度：其方法是將可碳化材料引入到壓縮復(fù)合材料中的空洞中，隨后烘烤該壓縮復(fù)合材料以達(dá)到至少1.30g/cm3的密度；以及用處理組分浸漬該密度至少為1.30g/cm3的壓縮復(fù)合材料，其中所述處理組分包含金屬、金屬合金、硼、熱固化樹脂及其組合中的至少一種。在中國專利申請?zhí)?01410018321.4(有權(quán))，申請日2014年1月16日，發(fā)明名稱為“碳纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的加工系統(tǒng)及其采用液體成型工藝的可控碳纖維自加熱方法”的專利申請中公開了一種真空袋壓與加載電極的組合方法進(jìn)行纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的的成型工藝及裝置，其中纖維織物在加載正負(fù)電極的條件下實現(xiàn)了纖維自加熱。其技術(shù)解決方案是按照復(fù)合材料的真空輔助樹脂灌注工藝，在真空袋封裝模具中進(jìn)行導(dǎo)電連續(xù)纖維織物的鋪層，在織物鋪層過程時，在連續(xù)織物兩端鋪放正負(fù)電極。然后抽真空灌注樹脂，連接電源通電加熱，在真空袋壓下進(jìn)行復(fù)合材料的固化。再按照復(fù)合材料的一般工藝過程，冷卻、脫模，即可實現(xiàn)復(fù)合材料的成型。在中國專利申請?zhí)?01510817586.5(審中-實審)，申請日2015年11月23日，發(fā)明名稱為“樹脂基碳纖維復(fù)合材料的自阻電加熱固化方法”的專利申請中公開了一種樹脂基碳纖維復(fù)合材料的自阻電加熱固化方法，采用通電加熱碳纖維的方式提供樹脂固化所需的熱量，同時結(jié)合壓力罐提供的壓力成型，最終獲得所需要的零件。以上專利工藝均采用的是連續(xù)碳纖維作為加熱源和增強(qiáng)體，即復(fù)合材料產(chǎn)品需使用碳纖維作為原材料，才能采用這些工藝進(jìn)行成型。若采用玻璃纖維、玄武巖纖維等絕緣的增強(qiáng)體制備復(fù)合材料，則無法直接采用這些電阻加熱方法。目前，尚未有針對玻璃纖維、玄武巖纖維等非導(dǎo)電纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的電阻自加熱成型工藝。該類復(fù)合材料由于成本明顯低于碳纖維復(fù)合材料，在民用領(lǐng)域的應(yīng)用范圍和用量更大，更加迫切需要高效加熱成型技術(shù)。技術(shù)實現(xiàn)要素：本發(fā)明的目的在于實現(xiàn)長纖維及連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料電阻加熱成型，縮短熱塑性復(fù)合材料的成型周期，特別是以玻璃纖維、玄武巖纖維等絕緣的增強(qiáng)體制備復(fù)合材料。本發(fā)明的原理是以碳纖維薄氈作為電阻加熱單元，不依賴任何外部熱源，通過真空袋成型或模壓成型工藝，實現(xiàn)玻璃纖維、玄武巖纖維等纖維增強(qiáng)聚丙烯或尼龍等粒料及預(yù)浸料的電阻自加熱成型。本發(fā)明的技術(shù)方案為：一種以碳纖維薄氈作為加熱單元的熱塑性復(fù)合材料電阻加熱的快速成型方法及加工系統(tǒng)，加工系統(tǒng)包括真空袋封裝系統(tǒng)(或模壓系統(tǒng))、金屬電極、電壓調(diào)控裝置、程序溫度調(diào)控裝置、熱電偶。金屬電極通過導(dǎo)電銀膠固定在碳纖維薄氈兩端，將鋪層好的材料體系置于真空袋或模壓機(jī)模具中。通過電壓調(diào)控裝置對碳纖維薄氈通電加熱，并通過溫度控制裝置實現(xiàn)工藝溫度的調(diào)控。本發(fā)明采用如下具體技術(shù)方案：一種長纖維及連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的電阻自加熱快速成型方法，所述成型方法包括如下步驟：步驟一：碳纖維薄氈剪裁準(zhǔn)備；步驟二：熱塑性預(yù)浸料剪裁準(zhǔn)備或熱塑性粒料備料，所述熱塑性預(yù)浸料為纖維增強(qiáng)熱塑性樹脂；步驟三：碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料或粒料和電極的鋪層固定；步驟四：工裝準(zhǔn)備；將上述鋪設(shè)好的碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料或粒料材料體系、電極、模具、熱電偶組合在一起；連接熱電偶與程序控制溫度調(diào)控器，連接程序控制溫度調(diào)控器與電源；步驟五：加載電壓進(jìn)行熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品的成型。所述步驟一中碳纖維薄氈(CFFelt)單層厚度范圍為0.10mm～0.30mm，面密度范圍為10g/m2～50g/m2。所述步驟二中熱塑性預(yù)浸料(prepreg)單層厚度范圍為0.10mm～1.00mm。所述步驟二中熱塑性預(yù)浸料形式是長纖維增強(qiáng)形式或連續(xù)纖維增強(qiáng)形式；增強(qiáng)纖維種類為各類有機(jī)或無機(jī)纖維；熱塑性預(yù)浸料用基體可以是聚丙烯、尼龍、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜等熱塑性樹脂。所述增強(qiáng)纖維為玻璃纖維或玄武巖纖維等不導(dǎo)電纖維。在所述步驟三之前還有模具清理及輔助材料準(zhǔn)備步驟。所述步驟四為單層碳纖維薄氈作為加熱源或多層碳纖維薄氈作為加熱源。單層碳纖維薄氈作為加熱源時，在模具表面，將步驟一和步驟二中剪裁好的碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料按鋪層方式進(jìn)行鋪層，其中prepreg表示熱塑性預(yù)浸料，表示以碳纖維薄氈作為對稱中心，n(n＝1,2,3……)表示預(yù)浸料鋪層數(shù)，s表示對稱鋪層。采用多層碳纖維薄氈作為加熱源時，在模具表面，將步驟一和步驟二中剪裁好的碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料按鋪層方式進(jìn)行鋪層，即以碳纖維薄氈作為對稱面，熱塑性預(yù)浸料和碳纖維薄氈交替鋪層，其中prepreg表示熱塑性預(yù)浸料，CFFelt表示碳纖維薄氈，n(n＝1,2,3……)表示預(yù)浸料鋪層數(shù)，s表示對稱鋪層。所述步驟四中包括真空袋成型工藝或模壓成型工藝。本發(fā)明的更具體的技術(shù)方案為：一種長纖維及連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料的電阻自加熱快速成型方法，所述成型方法包括如下步驟：步驟一：碳纖維薄氈剪裁準(zhǔn)備；步驟二：熱塑性預(yù)浸料剪裁準(zhǔn)備或熱塑性粒料備料；步驟三：模具清理及輔助材料準(zhǔn)備；步驟四：碳纖維薄氈插入熱塑性預(yù)浸料鋪層或粒料中；步驟五：工裝準(zhǔn)備；將上述鋪設(shè)好的材料體系、電極、模具、熱電偶按照現(xiàn)有技術(shù)組合在一起；連接熱電偶與程序控制溫度調(diào)控器，連接程序控制溫度調(diào)控器與電源。步驟六：加載電壓進(jìn)行熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品的成型；(1)對于真空袋成型：依據(jù)設(shè)定的溫度、壓力等工藝參數(shù)，通過碳纖維薄氈進(jìn)行電阻加熱，使熱塑性樹脂基體熔融，并在真空壓力作用下流動、浸漬纖維，實現(xiàn)熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品的制備。(2)對于模壓成型：依據(jù)設(shè)定的溫度、壓力等工藝參數(shù)，通過碳纖維薄氈進(jìn)行電阻加熱，使熱塑性樹脂基體熔融，在模具壓力作用下流動、浸漬纖維，實現(xiàn)模壓制品成型。步驟七：冷卻。根據(jù)對產(chǎn)品性能和工藝時間要求，通過控制加熱功率和冷卻裝置兩種方式，調(diào)控冷卻速率。本發(fā)明制備熱塑性復(fù)合材料成型系統(tǒng)的優(yōu)點在于：(1)與傳統(tǒng)的加熱成型方法相比，本發(fā)明的方法可以在幾分鐘或更短時間內(nèi)實現(xiàn)長纖維及連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料快速加熱成型，縮短了熱塑性復(fù)合材料的成型周期，特別是以玻璃纖維、玄武巖纖維等絕緣的增強(qiáng)體制備復(fù)合材料，也可以在幾分鐘或更短時間內(nèi)實現(xiàn)長纖維及連續(xù)纖維增強(qiáng)熱塑性復(fù)合材料快速加熱成型。(2)本發(fā)明的方法使用的加工系統(tǒng)成本低，加工系統(tǒng)采用成本低的碳纖維薄氈作為電阻加熱單元，同時加熱加工成型過程中無需大型設(shè)備投入。(3)本發(fā)明的方法使用的加工系統(tǒng)耗能小，碳纖維熱電轉(zhuǎn)換效率高，節(jié)能效果好。(4)本發(fā)明系統(tǒng)通過增設(shè)溫度控制和電壓控制系統(tǒng)，實現(xiàn)了對工藝過程中溫度和電壓的監(jiān)控，并可以根據(jù)成型工藝需要調(diào)整電源的工作電壓來改變電阻加熱單元升降溫速率，便于工藝過程的控制。(5)本發(fā)明適用于不同厚度復(fù)合材料板材成型，不僅可實現(xiàn)復(fù)合材料薄板(＜5mm)電阻加熱成型，而且通過布置多層碳纖維薄氈、電極實現(xiàn)復(fù)合材料厚板(＞5mm)的電阻加熱成型。(6)本發(fā)明適用于不同形狀板材電阻加熱成型，既可以實現(xiàn)平面層板成型，亦可以實現(xiàn)多種形式異形曲面的成型。(7)本發(fā)明的方法采用低電壓加熱，操作安全。附圖說明圖1是本發(fā)明中加工系統(tǒng)的結(jié)構(gòu)示意圖。圖2是本發(fā)明中單層熱源加熱的鋪層結(jié)構(gòu)示意圖。圖3是本發(fā)明中多層熱源加熱的鋪層結(jié)構(gòu)示意圖。圖4是不同結(jié)構(gòu)形式示意圖。其中圖4.1平板結(jié)構(gòu)；圖4.2U型曲面結(jié)構(gòu)；圖4.3L型結(jié)構(gòu)；圖5是本發(fā)明溫度調(diào)控器中設(shè)置的加熱溫度曲線。1.銅電極1A.銅正電極1B.銅負(fù)電極2.碳纖維薄氈3.熱塑性預(yù)浸料4.金屬模具5.真空泵6.真空管7.閥門8.熱電偶9.程序溫度控制器10.電源11.均溫鋁模具12.真空袋13.密封膠14.冷卻裝置具體實施方式下面結(jié)合附圖和具體實施例，進(jìn)一步闡述本發(fā)明。應(yīng)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)明的保護(hù)范圍。此外應(yīng)理解，在閱讀本發(fā)明講授的內(nèi)容之后，本領(lǐng)域技術(shù)人員可以對本發(fā)明做各種改動或修改，這些等價形式同樣屬于本申請所附權(quán)利要求書所限定的范圍。步驟一：碳纖維薄氈剪裁準(zhǔn)備。所選用的碳纖維薄氈單層厚度范圍為0.10mm～0.30mm，面密度范圍為10g/m2～50g/m2，具體尺寸大小和鋪層數(shù)根據(jù)實際需求確定。步驟二：熱塑性預(yù)浸料的剪裁準(zhǔn)備或粒料片材備料。所選用的熱塑性預(yù)浸料或粒料片材單層厚度范圍為0.10mm～1.00mm，具體尺寸大小和鋪層數(shù)根據(jù)實際需求確定。熱塑性預(yù)浸料是連續(xù)纖維增強(qiáng)形式的片材，粒料片材為長纖維增強(qiáng)形式的熱塑性性片材(LFT片材)；增強(qiáng)纖維種類可以為各類有機(jī)或無機(jī)纖維；熱塑性預(yù)浸料用基體可以是聚丙烯、尼龍、聚醚醚酮、聚碳酸酯、聚苯醚、聚砜等熱塑性樹脂。步驟三：模具清理及輔助材料準(zhǔn)備。(1)模具清理：將模具內(nèi)表面清理平整，然后用有機(jī)溶劑如乙醇、丙酮、汽油等清潔表面，并涂覆好脫模劑；(2)對于真空袋成型工藝，還需要準(zhǔn)備輔助材料。根據(jù)實際需要裁剪特定尺寸大小的真空袋，準(zhǔn)備好密封膠、抽真空導(dǎo)管等。步驟四：碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料(或粒料)和電極的鋪層固定。(1)采用單層碳纖維薄氈作為加熱源；在步驟三提及的模具表面，將步驟一和步驟二中剪裁好的碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料按鋪層方式進(jìn)行鋪層，其中prepreg表示熱塑性預(yù)浸料，表示以碳纖維薄氈作為對稱中心，n(n＝1,2,3……)表示預(yù)浸料鋪層數(shù)，s表示對稱鋪層。根據(jù)實際要求裁剪兩條寬度在10mm～20mm之間，長度大于碳纖維薄氈寬度的銅箔條作為加熱電極，鋪在碳纖維薄氈與預(yù)浸料(或粒料)之間，電極位于碳纖維薄氈的兩端。(2)采用多層碳纖維薄氈作為加熱源：在步驟三提及的模具表面，將步驟一和步驟二中剪裁好的碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料按鋪層方式進(jìn)行鋪層，即以碳纖維薄氈作為對稱面，熱塑性預(yù)浸料和碳纖維薄氈交替鋪層，其中prepreg表示熱塑性預(yù)浸料，CFFelt表示碳纖維薄氈，n(n＝1,2,3……)表示預(yù)浸料鋪層數(shù)，s表示對稱鋪層。根據(jù)實際需要裁剪多條寬度在10mm～20mm之間，長度大于碳纖維薄氈寬度的銅箔條作為加熱電極，鋪在碳纖維薄氈與預(yù)浸料之間，每一片薄氈鋪兩條電極，電極位于碳纖維薄氈的兩端。實際鋪層方式根據(jù)制件而定，實際加工制件結(jié)構(gòu)可以是平面層板、曲面板、異形板。步驟五：工裝準(zhǔn)備。對于真空袋成型工藝：(1)使用步驟三準(zhǔn)備好的真空袋、密封膠等輔助材料將步驟三和步驟四中準(zhǔn)備好的材料體系、電極、模具、熱電偶按照現(xiàn)有技術(shù)密封在一起；(2)開啟真空泵，抽真空1～2min，并檢查是否漏氣；(3)連接熱電偶與程序控制溫度調(diào)控器，連接程序控制溫度調(diào)控器與電源。對于模壓成型工藝：(1)將步驟三和步驟四準(zhǔn)備好的材料體系、熱電偶按實際情況固定在模具上。(2)連接熱電偶與程序控制溫度調(diào)控器，連接程序控制溫度調(diào)控器與電源。步驟六：加載電壓進(jìn)行熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品的制備。開啟程序控制溫度調(diào)控器和電源，根據(jù)工藝要求設(shè)定溫度和電壓，將電極連接電源進(jìn)行通電，通過碳纖維薄氈電阻加熱效應(yīng)，實現(xiàn)熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品電阻加熱成型。對于模壓成型工藝，還需根據(jù)實際需要設(shè)置合適的合模壓力、保壓時間和模具溫度。在自加熱完成成型后，依據(jù)不同產(chǎn)品性能要求進(jìn)行冷卻，脫模，制得熱塑性復(fù)合材料層板。其中，程序控制溫度調(diào)控器根據(jù)熱電偶實時采集的實時溫度T實時與設(shè)定溫度T設(shè)定進(jìn)行比較，當(dāng)實時溫度T實時高于設(shè)定溫度T設(shè)定時，降低或停止電源功率輸出，在合理范圍內(nèi)控制成形溫度。步驟七：冷卻。根據(jù)對產(chǎn)品性能和工藝時間要求，通過控制加熱功率和冷卻裝置兩種方式，調(diào)控冷卻速率。本發(fā)明中的冷卻裝置為水循環(huán)冷卻系統(tǒng)。實施例1：單層碳纖維薄氈作為電阻加熱單元的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的自加熱成型。具體步驟如下：步驟一：碳纖維薄氈剪裁準(zhǔn)備。選取碳纖維分布均勻的面密度為10g/m2碳纖維薄氈，將碳纖維薄氈按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁1片。步驟二：熱塑性預(yù)浸料的剪裁準(zhǔn)備。選取厚度為0.30mm的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸料，將玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸料按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁6片。步驟三：真空袋壓法用模具清理及輔助材料準(zhǔn)備。(1)模具清理：將模具內(nèi)表面清理平整，然后用丙酮清潔模具表面；(2)準(zhǔn)備輔助材料：裁剪真空袋按；準(zhǔn)備好密封膠、脫模劑、抽真空導(dǎo)管等。步驟四：碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料和電極的鋪層固定。在步驟三提及的模具表面，將步驟一和步驟二中剪裁好的碳纖維氈和熱塑性預(yù)浸料按鋪層方式進(jìn)行鋪層。以寬度為10mm，長度為200mm的銅箔條作為電極，鋪在碳纖維薄氈與預(yù)浸料之間，電極位于碳纖維薄氈的兩端。同時在材料體系上下表面鋪均溫鋁片，最后用高溫膠帶固定。步驟五：工裝準(zhǔn)備。(1)使用步驟三準(zhǔn)備好的真空袋、密封膠等輔助材料將步驟三和步驟四中準(zhǔn)備好的材料體系、電極、模具、熱電偶按照現(xiàn)有技術(shù)密封在一起；熱電偶置于試樣表面，如圖2所示；(2)開啟真空泵，抽真空1～2min，并檢查是否漏氣；(3)連接熱電偶與程序控制溫度調(diào)控器，連接程序控制溫度調(diào)控器與電源。步驟六：加載電壓進(jìn)行熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品的制備。開啟程序控制溫度調(diào)控器和電源，設(shè)定工藝溫度為180℃和電壓為30V，將電極連接電源進(jìn)行通電，通過碳纖維薄氈電阻加熱效應(yīng)，實現(xiàn)熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品電阻加熱成型。步驟七：冷卻。打開試樣表面布控的冷卻裝置，對成型試樣進(jìn)行快速冷卻。冷卻過程保持真空壓，冷卻結(jié)束后關(guān)閉真空系統(tǒng)，打開真空袋，脫模后獲得熱塑性復(fù)合材料層板。根據(jù)上述實施例1的制備工藝，以碳纖維薄氈為電阻加熱單元，制備玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料層板，加熱成型周期在3分鐘以內(nèi)，消耗電能約為70W·h。額定功率為10kw的熱壓機(jī)3分鐘內(nèi)加工相同板材消耗電能約為500W·h。實施例2：三層碳纖維薄氈作為電阻加熱單元的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的自加熱成型。具體步驟如下：步驟一：碳纖維薄氈剪裁準(zhǔn)備。選取碳纖維分布均勻的面密度為10g/m2碳纖維薄氈，將碳纖維薄氈按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁3片。步驟二：熱塑性預(yù)浸料的剪裁準(zhǔn)備。選取厚度為0.30mm的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸料，將玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸料按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁12片。步驟三：真空袋壓法用模具清理及輔助材料準(zhǔn)備。(1)模具清理：將模具內(nèi)表面清理平整，然后用丙酮清潔模具表面；(2)準(zhǔn)備輔助材料：裁剪真空袋按；準(zhǔn)備好密封膠、脫模劑、抽真空導(dǎo)管等。步驟四：碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料和電極的鋪層固定。在步驟三提及的模具表面，將步驟一和步驟二中剪裁好的碳纖維氈和熱塑性預(yù)浸料按鋪層方式進(jìn)行鋪層。以寬度為10mm，長度為200mm的銅箔條作為電極，鋪在碳纖維薄氈與預(yù)浸料之間，電極位于碳纖維薄氈的兩端。同時在材料體系上下表面鋪均溫鋁片，最后用高溫膠帶固定。步驟五：工裝準(zhǔn)備。(1)使用步驟三準(zhǔn)備好的真空袋、密封膠等輔助材料將步驟三和步驟四中準(zhǔn)備好的材料體系、電極、模具、熱電偶按照現(xiàn)有技術(shù)密封在一起；熱電偶置于試樣表面，如圖2所示；(2)開啟真空泵，抽真空1～2min，并檢查是否漏氣；(3)連接熱電偶與程序控制溫度調(diào)控器，連接程序控制溫度調(diào)控器與電源。步驟六：加載電壓進(jìn)行熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品的制備。開啟程序控制溫度調(diào)控器和電源，設(shè)定工藝溫度為180℃和電壓為30V，將電極連接電源進(jìn)行通電，通過碳纖維薄氈電阻加熱效應(yīng)，實現(xiàn)熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品電阻加熱成型。步驟七：冷卻。打開試樣表面布控的冷卻裝置，對成型試樣進(jìn)行快速冷卻。冷卻過程保持真空壓，冷卻結(jié)束后關(guān)閉真空系統(tǒng)，打開真空袋，脫模后獲得熱塑性復(fù)合材料層板。實施例3：單層碳纖維薄氈作為電阻加熱單元的連續(xù)玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的自加熱成型。具體步驟如下：步驟一：碳纖維薄氈剪裁準(zhǔn)備。選取碳纖維分布均勻的面密度為10g/m2碳纖維薄氈，將碳纖維薄氈按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁1片。步驟二：熱塑性預(yù)浸料的剪裁準(zhǔn)備。選取厚度為0.30mm的連續(xù)玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸料，將玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯預(yù)浸料按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁6片。步驟三：真空袋壓法用模具清理及輔助材料準(zhǔn)備。(1)模具清理：將模具內(nèi)表面清理平整，然后用丙酮清潔模具表面；(2)準(zhǔn)備輔助材料：裁剪真空袋按；準(zhǔn)備好密封膠、脫模劑、抽真空導(dǎo)管等。步驟四：碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料和電極的鋪層固定。在步驟三提及的模具表面，將步驟一和步驟二中剪裁好的碳纖維氈和熱塑性預(yù)浸料按鋪層方式進(jìn)行鋪層。以寬度為10mm，長度為200mm的銅箔條作為電極，鋪在碳纖維薄氈與預(yù)浸料之間，電極位于碳纖維薄氈的兩端。同時在材料體系上下表面鋪均溫鋁片，最后用高溫膠帶固定。步驟五：工裝準(zhǔn)備。(1)使用步驟三準(zhǔn)備好的真空袋、密封膠等輔助材料將步驟三和步驟四中準(zhǔn)備好的材料體系、電極、模具、熱電偶按照現(xiàn)有技術(shù)密封在一起；熱電偶置于試樣表面，如圖2所示；(2)開啟真空泵，抽真空1～2min，并檢查是否漏氣；(3)連接熱電偶與程序控制溫度調(diào)控器，連接程序控制溫度調(diào)控器與電源。步驟六：加載電壓進(jìn)行熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品的制備。開啟程序控制溫度調(diào)控器和電源，設(shè)定工藝溫度為180℃和電壓為30V，將電極連接電源進(jìn)行通電，通過碳纖維薄氈電阻加熱效應(yīng)，實現(xiàn)熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品電阻加熱成型。步驟七：冷卻。打開試樣表面布控的冷卻裝置，對成型試樣進(jìn)行快速冷卻。冷卻過程保持真空壓，冷卻結(jié)束后關(guān)閉真空系統(tǒng)，打開真空袋，脫模后獲得熱塑性復(fù)合材料層板。根據(jù)上述實施例3的制備工藝，以碳纖維薄氈為電阻加熱單元，制備玄武巖纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料層板，加熱成型周期在3分鐘以內(nèi)，消耗電能約為70W·h。額定功率為10kw的熱壓機(jī)3分鐘內(nèi)加工相同板材消耗電能約為500W·h。實施例4：單層碳纖維薄氈作為電阻加熱單元的連續(xù)玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料的自加熱成型。具體步驟如下：步驟一：碳纖維薄氈剪裁準(zhǔn)備。選取碳纖維分布均勻的面密度為10g/m2碳纖維薄氈，將碳纖維薄氈按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁1片。步驟二：熱塑性預(yù)浸料的剪裁準(zhǔn)備。選取厚度為0.30mm的連續(xù)玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮預(yù)浸料，將玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮預(yù)浸料按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁6片。步驟三：真空袋壓法用模具清理及輔助材料準(zhǔn)備。(1)模具清理：將模具內(nèi)表面清理平整，然后用丙酮清潔模具表面；(2)準(zhǔn)備輔助材料：裁剪真空袋按；準(zhǔn)備好密封膠、脫模劑、抽真空導(dǎo)管等。步驟四：碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料和電極的鋪層固定。在步驟三提及的模具表面，將步驟一和步驟二中剪裁好的碳纖維氈和熱塑性預(yù)浸料按鋪層方式進(jìn)行鋪層。以寬度為10mm，長度為200mm的銅箔條作為電極，鋪在碳纖維薄氈與預(yù)浸料之間，電極位于碳纖維薄氈的兩端。同時在材料體系上下表面鋪均溫鋁片，最后用高溫膠帶固定。步驟五：工裝準(zhǔn)備。(1)使用步驟三準(zhǔn)備好的真空袋、密封膠等輔助材料將步驟三和步驟四中準(zhǔn)備好的材料體系、電極、模具、熱電偶按照現(xiàn)有技術(shù)密封在一起；熱電偶置于試樣表面，如圖2所示；(2)開啟真空泵，抽真空1～2min，并檢查是否漏氣；(3)連接熱電偶與程序控制溫度調(diào)控器，連接程序控制溫度調(diào)控器與電源。步驟六：加載電壓進(jìn)行熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品的制備。開啟程序控制溫度調(diào)控器和電源，設(shè)定工藝溫度為390℃和電壓為50V，將電極連接電源進(jìn)行通電，通過碳纖維薄氈電阻加熱效應(yīng)，實現(xiàn)熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品電阻加熱成型。步驟七：冷卻。打開試樣表面布控的冷卻裝置，對成型試樣進(jìn)行快速冷卻。冷卻過程保持真空壓，冷卻結(jié)束后關(guān)閉真空系統(tǒng)，打開真空袋，脫模后獲得熱塑性復(fù)合材料層板。根據(jù)上述實施例4的制備工藝，以碳纖維薄氈為電阻加熱單元，制備玄武巖纖維增強(qiáng)聚醚醚酮復(fù)合材料層板，加熱成型周期在10分鐘以內(nèi)，消耗電能約為240W·h。額定功率為10kw的熱壓機(jī)10分鐘內(nèi)加工相同板材消耗電能約為1700W·h。實施例5：三層碳纖維薄氈作為電阻加熱單元的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯復(fù)合材料的自加熱成型。具體步驟如下：步驟一：碳纖維薄氈剪裁準(zhǔn)備。選取碳纖維分布均勻的面密度為10g/m2碳纖維薄氈，將碳纖維薄氈按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁3片。步驟二：熱塑性預(yù)浸料的剪裁準(zhǔn)備。選取厚度為0.30mm的連續(xù)玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯預(yù)浸料，將玻璃纖維增強(qiáng)聚碳酸酯預(yù)浸料按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁12片。步驟三：真空袋壓法用模具清理及輔助材料準(zhǔn)備。(1)模具清理：將模具內(nèi)表面清理平整，然后用丙酮清潔模具表面；(2)準(zhǔn)備輔助材料：裁剪真空袋按；準(zhǔn)備好密封膠、脫模劑、抽真空導(dǎo)管等。步驟四：碳纖維薄氈、熱塑性預(yù)浸料和電極的鋪層固定。在步驟三提及的模具表面，將步驟一和步驟二中剪裁好的碳纖維氈和熱塑性預(yù)浸料按鋪層方式進(jìn)行鋪層。以寬度為10mm，長度為200mm的銅箔條作為電極，鋪在碳纖維薄氈與預(yù)浸料之間，電極位于碳纖維薄氈的兩端。同時在材料體系上下表面鋪均溫鋁片，最后用高溫膠帶固定。步驟五：工裝準(zhǔn)備。(1)使用步驟三準(zhǔn)備好的真空袋、密封膠等輔助材料將步驟三和步驟四中準(zhǔn)備好的材料體系、電極、模具、熱電偶按照現(xiàn)有技術(shù)密封在一起；熱電偶置于試樣表面，如圖2所示；(2)開啟真空泵，抽真空1～2min，并檢查是否漏氣；(3)連接熱電偶與程序控制溫度調(diào)控器，連接程序控制溫度調(diào)控器與電源。步驟六：加載電壓進(jìn)行熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品的制備。開啟程序控制溫度調(diào)控器和電源，設(shè)定工藝溫度為300℃和電壓為50V，將電極連接電源進(jìn)行通電，通過碳纖維薄氈電阻加熱效應(yīng)，實現(xiàn)熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品電阻加熱成型。步驟七：冷卻。打開試樣表面布控的冷卻裝置，對成型試樣進(jìn)行快速冷卻。冷卻過程保持真空壓，冷卻結(jié)束后關(guān)閉真空系統(tǒng)，打開真空袋，脫模后獲得熱塑性復(fù)合材料層板。實施例6：單層碳纖維薄氈作為電阻加熱單元的長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯復(fù)合材料的自加熱成型。具體步驟如下：步驟一：碳纖維薄氈剪裁準(zhǔn)備。選取碳纖維分布均勻的面密度為10g/m2碳纖維薄氈，將碳纖維薄氈按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁1片。步驟二：長玻璃纖維增強(qiáng)聚丙烯粒料片材(LFT-PP片材)的準(zhǔn)備。選取厚度為0.20mm的LFT-PP片材，將LFT片材按尺寸100mm*120mm進(jìn)行剪裁，剪裁6片。步驟三：模具清理。將模具內(nèi)表面清理平整，然后用丙酮清潔模具表面；步驟四：碳纖維薄氈、LFT片材和電極的鋪層固定。在步驟三提及的模具表面，將步驟一和步驟二中剪裁好的碳纖維氈和LFT片材按鋪層方式進(jìn)行鋪層。以寬度為10mm，長度為200mm的銅箔條作為電極，鋪在碳纖維薄氈與LFT片材之間，電極位于碳纖維薄氈的兩端。同時在材料體系上下表面鋪均溫鋁片，最后用高溫膠帶固定。步驟五：工裝準(zhǔn)備。將步驟四提及的材料體系、電極等固定到模壓模具中，再將整個系統(tǒng)轉(zhuǎn)移至壓機(jī)中；連接熱電偶與程序控制溫度調(diào)控器，連接程序控制溫度調(diào)控器與電源。步驟六：加載電壓進(jìn)行熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品的制備。開啟程序控制溫度調(diào)控器和電源，設(shè)定工藝溫度為180℃和電壓為30V，將電極連接電源進(jìn)行通電。同時開啟壓機(jī)進(jìn)行加壓，通過碳纖維薄氈電阻加熱效應(yīng)，實現(xiàn)熱塑性復(fù)合材料產(chǎn)品電阻加熱成型。步驟七：冷卻。打開壓機(jī)的冷卻裝置，對成型試樣進(jìn)行快速冷卻。脫模后獲得熱塑性復(fù)合材料層板。當(dāng)前第1頁1 2 3