專利名稱：一種樹脂基復合材料微波與低能電子束協同固化方法
技術領域：
本發明屬于樹脂基復合材料制造領域，涉及一種樹脂基復合材料固化方法，尤其是一種樹脂基復合材料微波與低能電子束協同固化方法。
背景技術：
由于樹脂基復合材料具有高比模量、高比強度、可設計性強、抗疲勞性能和耐腐蝕性能好等特點，因而在航空航天、船舶、汽車和能源等領域的應用越來越廣泛。電子束固化作為輻射固化的一種，相比于傳統的熱固化方式具有常溫固化速度快、構件殘余應力低、材料容易保存、成型過程能耗小以及模具成本低等優點，尤其是低能電子束固化方式相比高能電子束固化設備帶來的高維護、屏蔽和制造成本等問題顯示出了更好的優勢，因此在復合材料固化領域越來越受到重視。但是，由于低能電子束穿透能力有限，一次只能固化一定厚度的復合材料，因此厚度比較大的復合材料一般通過分層固化方式把一次整體固化分成多次進行固化成型，這不可避免地引起層間粘接性能比較低；此外，因樹脂基復合材料低能電子束固化方式具有常溫快速固化的特點，材料中的樹脂在固化過程中的粘度大而且流動性差，因此不能很好地與纖維表面粘接并且填充成型時產生的孔隙，進一步導致成型零件材料界面粘接性能差和層間強度低下；同時，根據時間-溫度-轉變原理，熱固性樹脂玻璃化溫度取決于分子流動性，因此常溫下通過低能電子束輻射固化的樹脂由于玻璃化轉變過快導致交聯程度低下，進而導致玻璃化溫度比較低。本發明提出一種樹脂基復合材料微波與低能電子束協同固化方法，可以有效提高低能電子束原位固化制造方法所得復合材料構件使用性能，在復合材料制造領域使用范圍比較廣泛。
發明內容
本發明的目的在于克服上述現有技術的缺點，提供一種樹脂基復合材料微波與低能電子束協同固化方法，該方法通過利用微波高效的“體加熱”效應使樹脂基復合材料在短時間內迅速升溫，促使纖維材料在高溫條件下進行熱膨脹，表面凹凸形貌特征變大；通過加熱提高樹脂分子的熱運動降低其粘度，使樹脂能夠在低能電子束固化之前通過充分的流動更好地填充纖維表面凹凸面并進行粘接，有效降低孔隙率；此外，通過微波加熱提高固化溫度，進而提高樹脂分子流動性，也能較好地解決低能電子束固化樹脂玻璃化溫度低等問題。 該方法可以有效提高低能電子束固化方法所得復合材料構件使用性能，在復合材料制造領域使用范圍比較廣泛。本發明的目的是通過以下技術方案來解決的一種樹脂基復合材料微波與低能電子束協同固化方法，將樹脂基復合材料通過微波加熱裝置進行加熱；經預熱的樹脂基復合材料通過低能電子束固化裝置在芯模上進行固化成型。所述微波加熱裝置微波輸出頻率為M50士50MHz，復合材料的微波加熱時間是 2 60s。
所述低能電子束固化裝置產生的低能電子束能量為150KeV 300KeV。所述復合材料是樹脂基碳纖維/玻璃纖維增強材料。具體方案是首先將復合材料通過微波加熱裝置進行加熱，使復合材料在短時間內迅速升溫， 促使纖維材料在高溫條件下進行熱膨脹，表面微觀凹凸形貌變大；此外，通過加熱提高樹脂分子的熱運動降低其粘度，使樹脂能夠通過充分的流動更好地與填充纖維表面空隙并進行粘接；此后再將該復合材料通過低能電子束固化裝置在芯模進行固化成型。所述微波加熱裝置微波輸出頻率為M50士50MHz，復合材料的微波加熱時間是 2 60s。所述低能電子束固化裝置產生的低能電子束能量為150KeV 300KeV。所述復合材料是樹脂基碳纖維/玻璃纖維增強材料。本發明具有以下有益效果1)本發明利用樹脂基復合材微波與低能電子束協調固化方法，能耗低、效率高、靈活性強，對提高復合材料界面粘接性能和層間強度有良好的效果。2)本發明通過樹脂基復合材微波與低能電子束協調固化方法，可以有效提高樹脂基復合材料玻璃化轉變溫度。
圖1為本發明提出的樹脂基復合材料微波與低能電子束協同固化方法示意圖；其中1為樹脂基復合材料；2為微波加熱裝置；3為輸送輥；4低能電子束固化裝置；5為芯模。圖2為纖維經過微波預熱，其表面凹凸形貌變化示意圖；圖3為纖維表面和樹脂分子粘接情況示意圖。
具體實施例方式下面結合附圖對本發明做進一步詳細描述參照圖1、圖2和圖3，該種樹脂基復合材料微波與低能電子束協同固化方法是這樣實現的首先將復合材料通過微波設備進行加熱，使其上的樹脂粘度降低并充分流動并填充孔隙；此后再將該復合材料通過低能電子束進行固化成型。進一步，上述復合材料是樹脂基碳纖維/玻璃纖維增強材料，微波設備微波輸出頻率為M50士50MHz，復合材料微波加熱時間是2 60s使樹脂材料能夠充分流動，低能電子束能量為150KeV 300KeV。具體做法是將樹脂基復合材料通過微波加熱裝置進行加熱2 60s左右；經預熱的樹脂基復合材料由輸送輥輸送至芯模表面，最終通過低能電子束固化裝置進行固化完成最終成型。綜上所述，本發明利用微波高效的“體加熱”效應使復合材料在短時間內迅速升溫，促使纖維材料在高溫條件下進行熱膨脹，表面微觀孔隙變大；此外，通過加熱提高樹脂分子的熱運動降低其粘度，使樹脂能夠在低能電子束固化之前通過充分的流動更好地與填充纖維表面空隙并進行粘接；此外，這也能很好地解決低能電子束固化樹脂玻璃化溫度低等問題，可以有效提高低能電子束固化制造方法所得復合材料構件使用性能，在復合材料制造領域使用范圍比較廣泛。 以上內容是結合具體的優選實施方式對本發明所作的進一步詳細說明，不能認定本發明的具體實施方式
僅限于此，對于本發明所屬技術領域的普通技術人員來說，在不脫離本發明構思的前提下，還可以做出若干簡單的推演或替換，都應當視為屬于本發明由所提交的權利要求書確定專利保護范圍。
權利要求
1.一種樹脂基復合材料微波與低能電子束協同固化方法，其特征在于將樹脂基復合材料通過微波加熱裝置進行加熱；經預熱的樹脂基復合材料通過低能電子束固化裝置固化成型。
2.基于權利要求1所述的固化方法，其特征在于所述微波加熱裝置微波輸出頻率為 M50士50MHz，復合材料的微波加熱時間是2 60s。
3.基于權利要求1所述的固化方法，其特征在于所述低能電子束固化裝置產生的低能電子束能量為150KeV 300KeV。
4.基于權利要求1所述的固化方法，其特征在于所述復合材料是樹脂基碳纖維/玻璃纖維增強材料。
全文摘要
本發明公開了一種樹脂基復合材料微波與低能電子束協同固化方法，首先利用微波對樹脂基復合材料預浸帶進行加熱以促進樹脂與纖維良好的潤濕性；經預熱的樹脂基復合材料通過低能電子束固化裝置進行固化成型。本發明利用樹脂基復合材微波與低能電子束協調固化方法，能耗低、效率高、靈活性強，對提高復合材料界面粘接性能和層間強度有良好的效果。
文檔編號B29C35/08GK102212200SQ20111012611
公開日2011年10月12日 申請日期2011年5月17日 優先權日2011年5月17日
發明者盧秉恒, 李滌塵, 段玉崗, 迪力穆拉提·阿卜力孜 申請人:西安交通大學