一种改善复合材料结构件流道下发白的导流管及方法与流程

本发明涉及真空灌注技术领域，尤其涉及一种改善复合材料结构件流道下发白的导流管及方法。

背景技术：

随着复合材料技术的飞速发展，用于纤维增强复合材料的大型结构件也在不断发展，如随着大型风力发电机组功率的提高，叶片的长度和重量不断增加，对材料性能的要求也越来越高，船舶的发展对复合材料性能的要求也在逐渐提升。

复合材料已经由木质、帆布、金属等发展为复合材料，其由基体和增强体组成，使各种材料在性能上取长补短，产生协同效应，满足不同的要求。复合材料强度和刚度大，重量轻，可设计型强，抗疲劳性能良好，减振性能良好，耐高温，安全性好，成型工艺简单，固化后残余应力很小。特别是纤维增强复合材料，其在力学性能、物理性能和化学性能等方面都明显优于单一材料。纤维增强复合材料主要由基体和增强纤维两大部分构成。基体通常使用热塑性树脂或热固性树脂，虽然这种材料的强度和模量都比较低，但由于其却有良好的粘弹性和弹塑性，可经受较大的应变，基体通过其和纤维表面上的粘结力、截面上的剪切应力，支撑纤维、传递载荷、均匀载荷。

复合材料作为大型结构件的重要组成部分，其质量决定着结构件的性能和寿命，而结构件的质量及性能主要由组成结构件的材料性能及加工成型工艺决定。对于选定材料的大型结构件如风力发电叶片及船舶等大型结构件来说，保证叶片或船舶的整体质量和性能的关键就取决于结构件的成型工艺。

目前风电叶片、船舶所用复合材料以玻璃纤维复合材料占主要地位，通过真空灌注工艺灌注而成，真空灌注工艺影响因素复杂多变，成型后的构件包含多种质量缺陷，而成型结构件灌注流道下发白现象尤为常见，且大部分原因为树脂管内树脂放热温度过高导致，这样的缺陷严重影响结构件的质量和性能，需要一种简单、方便、易于操作可行的方法来解决。

技术实现要素：

本发明为解决现有技术中的上述问题，提出一种改善复合材料结构件流道下发白的导流管及方法。

本发明所提供的改善复合材料结构件流道下发白的导流管及方法，旨在灌注结束后，在树脂放热阶段，温度升高使树脂管扁掉，流道内树脂流到玻纤结构层中，从而避免了树脂管内树脂放热对其下面玻纤结构层的影响，从而解决流道下发白的问题。

为实现上述目的，本发明采用以下技术方案：

本发明的第一个方面是提供一种改善复合材料结构件流道下发白的导流管，所述导流管采用耐温较低的材质，其室温条件下具有足够的硬度不变形，且在用于真空灌注时在高于室温的温度条件下可受热软化变形。

进一步地，在所述的改善复合材料结构件流道下发白的导流管中，所述高于室温的温度为50-90℃。

进一步优选地，在所述的改善复合材料结构件流道下发白的导流管中，所述导流管主要材质为pp、pe、pvc、pet中的一种或几种。

更进一步优选地，在所述的改善复合材料结构件流道下发白的导流管中，所述导流管的横截面为三角形结构、椭圆形结构、四边形结构或其它不规则结构。

更进一步较为优选地，在所述的改善复合材料结构件流道下发白的导流管中，所述三角形结构的导流管的横截面边长为5-60mm。

进一步地，在所述的改善复合材料结构件流道下发白的导流管中，所述三角形结构的导流管的厚度为1-5mm。

进一步优选地，在所述的改善复合材料结构件流道下发白的导流管中，所述三角形结构的导流管的顶角较为为60-150°。

本发明的第二个方面是提供一种用于改善复合材料结构件流道下发白的方法，采用上述所述导流管对复合材料结构件进行真空灌注。

进一步地，在所述的用于改善复合材料结构件流道下发白的方法中，所述复合材料结构件与所述导流管之间依次设有脱模布、打孔隔离膜、导流网层和垫板层。

进一步地，在所述的用于改善复合材料结构件流道下发白的方法中，所述导流管包覆在外层真空袋下进行真空灌注。

本发明采用上述技术方案，与现有技术相比，具有如下技术效果：

本发明提供了一种改善复合材料结构件流道下发白的导流管，将树脂导流管的材质设计为耐温较低的材质，这种材质的导流管在室温时具有一定的硬度而不变形，方便灌注；而在灌注结束升温固化阶段，导流管受热变软，在一定温度时在真空压力下发生软化扁掉，使得导流管内的树脂残留量会大大减少，从本质上改善了结构件流道下发白的问题；

此外，在现有复合材料结构件的真空灌注基础上，不用改变现有工艺的情况，只需更换导流管即可解决现有发白问题，本发明方法简单、方便且高效，可设计性很强，可以根据生产现场的实际情况调整导流管的形状，适合各种复合材料大型构件的真空灌注工艺，具有十分广阔的应用前景。

附图说明

图1为本发明一种改善复合材料结构件流道下发白的导流管的截面示意图；

图2为采用本发明改善复合材料结构件流道下发白的导流管进行真空灌注时的剖视结构图；

图3为采用本发明三角形导流管和常规导流管进行工艺验证前的实验图；

图4为图3所示工艺实验结束后的验证效果图。

具体实施方式

下面通过具体实施例对本发明进行详细和具体的介绍，以使更好的理解本发明，但是下述实施例并不限制本发明范围。

本发明实施例提供了一种改善复合材料结构件流道下发白的导流管，导流管采用耐温较低的材质，其室温条件下具有足够的硬度不变形，且在用于真空灌注时在高于室温的温度条件下可受热软化变形；本实施例将导流管的材质设计为耐温较低的材质，这种材质的导流管在室温时具有一定的硬度而不变形，方便灌注；而在灌注结束升温固化阶段，导流管受热变软，在一定温度时在真空压力下发生软化扁掉，使得导流管内的树脂残留量会大大减少，从本质上改善了结构件流道下发白的问题。

在本实施例改善复合材料结构件流道下发白的导流管中，高于室温的温度为50-90℃；优选为55-85℃；较优选为60-80℃；更优选为65-70℃，导流管主要材质为pp、pe、pvc、pet中的一种或几种的组合。即在进行真空灌注结束升温固化阶段时，导流管受高温灌注树脂的影响本体受热升温，当导流管本体温度为50-90℃、优选为55-85℃、较优选为60-80℃、更优选为65-70℃时，在真空压力下耐温较低的导流管本体发生软化扁掉，使得导流管内的树脂残留量会大大减少。

作为本发明的一个优选实施例，本实施例的改善复合材料结构件流道下发白的导流管中，导流管的横截面为三角形结构、椭圆形结构、四边形结构或其它不规则结构。优选地，如图1所示，导流管的横截面为三角形结构，三角形结构的导流管的横截面边长为5-60mm，优选为10-55mm，优选为15-50mm，较优选为20-40mm，更优选为25-35mm。三角形结构的导流管的厚度为1-5mm，优选为1.5-4.5mm，优选为2-4.5mm，较优选为2.5-4mm，更优选为3-3.5mm。此外，在实际应用的过程中，三角形结构的导流管的顶角大小过小或过大的都是不适宜的，优选地，三角形结构的导流管的顶角较为为60-150°较为适宜，更优选为100-120°，该角度下的三角形结构的导流管，既能在进行真空灌注开始时保持一定的初始硬度，又能使导流管在升温固化阶段软化扁掉。

本发明实施例还提供了一种用于改善复合材料结构件流道下发白的方法，其采用上述导流管对复合材料结构件进行真空灌注，本方法不用改变现有工艺的情况，只需将现有常规导流管更换为耐温较低的导流管即可解决现有复合材料结构件流道下发白的问题，且该方法简单、方便且高效，可设计性很强，可以根据生产现场的实际情况调整导流管的形状，如三角形结构、椭圆形结构、四边形结构或其它不规则结构等，以适合各种复合材料大型构件的真空灌注工艺。

此外，如图2所示用于改善复合材料结构件流道下发白的方法中，复合材料结构件1与导流管6之间依次设有脱模布2、打孔隔离膜3、导流网层4和垫板层5。且导流管6包覆在外层真空袋7下进行真空灌注，使在导流管内形成一定的真空负压，将耐温较低的导流管在外大气压的作用下发生压扁，以将导流管的树脂尽可能多的被挤压到下层的复合材料结构件1内。

如图3所示，为采用本发明三角形导流管和常规导流管进行工艺验证前的实验图，常温下的常规导流管较硬，可以承受一个大气压压力而不发生形变；整个导流管由两种不同的导流管串联组成，左侧为本发明耐温较低的三角导流管，右边为较硬的常规导流管，常温下两种导流管都比较较硬，均可以承受一个大气压压力而不发生形变。

如图4所示，为图3所示工艺实验结束后的验证效果图，如图所示，固化后的本分明三角形导流管塌下去并贴在导流网上，导流管内的树脂量减少，有效降低了导流管内的温度，实验过程中测得三角管导流管塌下去时导流管本体的温度为70℃。

本发明用于改善复合材料结构件流道下发白方法的工作原理为：常温时，本发明三角形导流管能像常规的较硬导流管一样用于真空灌注，即不会使工艺更复杂，也不会影响灌注速度；灌注结束后，复合材料结构件开始升温固化，整个结构件开始升温，三角形导流管由硬开始变软，在55℃以上时，三角树脂管开始承受不住真空压力，被压塌直至贴在纤维上，三角形的设计能让树脂管更容易被压平，同时里面的树脂尽量多的被压到下面纤维里面，这样可以避免导流管内树脂固化放热温度较高而影响流道下纤维固化的问题，从而改善结构件流道下发白的问题。

以上对本发明的具体实施例进行了详细描述，但其只是作为范例，本发明并不限制于以上描述的具体实施例。对于本领域技术人员而言，任何对本发明进行的等同修改和替代也都在本发明的范畴之中。因此，在不脱离本发明的精神和范围下所作的均等变换和修改，都应涵盖在本发明的范围内。