专利名称：纤维复合材料的真空浸渍装置及方法
技术领域：
本发明涉及一种纤维复合材料的真空浸溃装置及方法，尤其涉及一种基于冷冻-熔融原理的纤维复合材料的真空浸溃装置及方法，属于浸溃设备技术领域。
背景技术：
纤维增强复合材料具有高比刚度、比强度的特点，广泛应用于军事、能源及交通运输等行业。真空浸溃是纤维复合材料制备流程中的重要环节。真空浸溃是在真空条件下，通过负压作用等将浸溃液浸溃到其他固体物质中，以达到改善固体物质的材料性能或满足某种特定要求的工艺技术。
目前，针对复合材料的浸溃法如中国专利CN102292201A《RTM成型方法、及纤维增强树脂成型体的制造方法》中公开了树脂基复合材料真空浸溃成型的方法；中国专利CN200810038149.3《在真空浸溃压力下纤维增强塑料制品的一次成型方法及其塑料制品》中公开了纤维增强材料制品的真空浸溃一次成型方法；中国专利CN 101186110A《风机叶片的真空浸溃工艺》中公开了一种风机叶片的真空浸溃工艺；中国专利CN 1568246A《真空浸溃用的设备和方法》中公开了一种对小件材料进行真空浸溃的方法；中国专利CN102505391 A《一种纤维复合材料的真空浸溃装置及方法》中公开了一种经纬交叠无织造复合材料的浸溃装置设备。
上述纤维复合材料真空浸溃装置中，基本原理可分为两类。一类方法通过真空装置将盛有纤维预制体的容器抽真空，然后利用负压将浸溃液从另外一个容器抽入浸溃腔。如:《RTM成型方法、及纤维增强树脂成型体的制造方法》、《在真空浸溃压力下纤维增强塑料制品的一次成型方法及其塑料制品》、《风机叶片的真空浸溃工艺》和《真空浸溃用的设备和方法》。这类方法容易发生管道堵塞，浸溃过程需要大量的浸溃液，不适用于昂贵的浸溃液(如:聚碳硅烷)。此外，如果浸溃液的抽吸流速控制不当，在强大的负压下容易吸入空气，降低了真空浸溃的效果。另一类方法通过机械装置控制纤维的升降来达到“先抽真空，后浸溃的目的”。这类方法需要复杂的机械装置，对传动装置的密封性能要求较高，否则不容易达到真空浸溃 的目的，导致纤维预制体内部还残留空气，浸溃后易产生气泡。
因此，确有必要对现有技术进行改进以解决现有技术之不足。发明内容
本发明提供一种纤维复合材料的真空浸溃装置及方法，其无需通过负压抽吸浸溃液，操作简单、易实现，无需大量浸溃液，且可以确保浸溃过程真空度。
本发明采用如下技术方案:一种纤维复合材料的真空浸溃装置，其包括:真空加热箱； 浸溃容器； 浸溃液容器架； 浸溃液容器，所述浸溃液容器与浸溃液容器架安装于一起，所述浸溃容器、浸溃液容器架及浸溃液容器均放置于所述真空加热箱中，所述纤维复合材料的真空浸溃装置还包括有装置于所述浸溃容器内的纤维预制体。
所述浸溃液容器架由四个柱子支撑，上部为一平板，平板中部设置有孔，所述孔径大于浸溃液容器开口直径。
所述浸溃液容器为锥形，所述浸溃液容器的开口通过所述浸溃液容器架的平板，且卡在平板上。
所述浸溃容器为金属方形容器。
本发明还采用如下技术方案:一种纤维复合材料的真空浸溃装置的使用方法，其包括有如下步骤: 将纤维预制体平整的铺放于浸溃容器内； 将浸溃液置于浸溃液容器内，然后进行冷冻处理，浸溃液形成固体； 将浸溃液容器开孔向下放置于浸溃液容器架上，开口通过浸溃液容器架平板中心的孔，依靠浸溃液容器下部卡在平板上； 将浸溃容器放入真空加热箱，然后将带有浸溃液容器的浸溃液容器架放置于浸溃容器上方； 将真空加热箱抽真空，并保持真空状态一段时间，然后加热直至冷冻浸溃液融化，融化后的浸溃液流到预制体上方表面并覆盖，实现真空浸溃。
本发明具有如下有益效果: (1).设备简单，容易实现； (2).不存在抽吸浸溃液的管道，无需清洗； (3).整个浸溃过程在一个密闭的真空加热箱内进行，不存在抽吸浸溃液的过程，易保证真空度。
图1为本发明纤维复合材料的真空浸溃装置的立体结构示意图。
其中: 1-真空加热箱、2-抽气口、3-纤维预制体、4-浸溃液容器架、5-浸溃液容器、6-浸溃液、7-浸溃容器、8-进气口。
具体实施方式
请参照图1所示，本发明纤维复合材料的真空浸溃装置包括:真空加热箱1、浸溃容器7、浸溃液容器架4和浸溃液容器5。其中浸溃液容器架4由四个柱子支撑，上部为一平板，平板中部有孔，孔径稍大于浸溃液容器5开口直径。浸溃液容器5为锥形，开口可通过浸溃液容器架4的平板，依靠锥形瓶下部卡在平板上。浸溃容器7为金属方形容器，内装有纤维复合材料(即纤维预制体3)。整个装置放在真空加热箱I内，真空加热箱I还包括有抽气口 2和进气口 8。
使用时，将纤维复合材料(即纤维预制体3)平整的铺放于浸溃容器7内；将浸溃液6置于浸溃液容器5内，然后进行冷冻处理,浸溃液6形成固体；将浸溃液容器5开孔向下放置于浸溃液容器架4上，浸溃液容器5开口通过浸溃液容器架4平板中心的孔，浸溃液容器5依靠浸溃液容器5下部卡在平板上。由于浸溃液6冷冻成固体，不会流出。将浸溃容器7放入真空加热箱I内，然后将带有浸溃液容器5的浸溃液容器架4放置于浸溃容器7上方，形成如图1所示的样子；关闭进气口 8，采用真空泵从抽气口 2抽气，直至将真空加热箱I内气压抽至2Pa，并保持这一气压状态一段时间。然后关闭抽气口 2，加热真空加热箱I直至冷冻浸溃液6融化，融化后的浸溃液流到纤维预制体3上方表面并覆盖和充满浸溃容器7。待纤维预制体3充分浸溃后，解除真空加热箱内的压力，打开真空加热箱，即可取出纤维预制体3。本发明纤维复合材料的真空浸溃装置，其无需通过负压抽吸浸溃液，操作简单、易实现，无需大量浸溃液，且可以确保浸溃过程真空度。以上所述仅是本发明的优选实施方式，应当指出，对于本技术领域的普通技术人员来说，在不脱离本发明原理的前提下还可以作出若干改进，这些改进也应视为本发明的保护范围 。
权利要求
1.一种纤维复合材料的真空浸溃装置，其包括: 真空加热箱； 浸溃容器； 浸溃液容器架； 浸溃液容器，所述浸溃液容器与浸溃液容器架安装于一起，所述浸溃容器、浸溃液容器架及浸溃液容器均放置于所述真空加热箱中，其特征在于:所述纤维复合材料的真空浸溃装置还包括有装置于所述浸溃容器内的纤维预制体。
2.如权利要求1所述的纤维复合材料的真空浸溃装置，其特征在于:所述浸溃液容器架由四个柱子支撑，上部为一平板，平板中部设置有孔，所述孔径大于浸溃液容器开口直径。
3.如权利要求2所述的纤维复合材料的真空浸溃装置，其特征在于:所述浸溃液容器为锥形，所述浸溃液容器的开口通过所述浸溃液容器架的平板，且卡在平板上。
4.如权利要求3所述的纤维复合材料的真空浸溃装置，其特征在于:所述浸溃容器为金属方形容器。
5.一种如权利要求4所述的纤维复合材料的真空浸溃装置的使用方法，其特征在于: 将纤维预制体平整的铺放于浸溃容器内； 将浸溃液置于浸溃液容器内，然后进行冷冻处理，浸溃液形成固体； 将浸溃液容器开孔向下放置于浸溃液容器架上，开口通过浸溃液容器架平板中心的孔，依靠浸溃液容器下部卡在平板上； 将浸溃容器放入真空加热箱，然后将带有浸溃液容器的浸溃液容器架放置于浸溃容器上方； 将真空加热箱抽真空，并保持真空状态一段时间，然后加热直至冷冻浸溃液融化，融化后的浸溃液流到预制 体上方表面并覆盖，实现真空浸溃。
全文摘要
一种纤维复合材料的真空浸渍装置，其包括真空加热箱、浸渍容器、浸渍液容器架及浸渍液容器，所述浸渍液容器与浸渍液容器架安装于一起，所述浸渍容器、浸渍液容器架及浸渍液容器均放置于所述真空加热箱中，所述纤维复合材料的真空浸渍装置还包括有装置于所述浸渍容器内的纤维预制体，本发明纤维复合材料的真空浸渍装置，其无需通过负压抽吸浸渍液，操作简单、易实现，无需大量浸渍液，且可以确保浸渍过程真空度。
文档编号B29B15/14GK103231465SQ201310136670
公开日2013年8月7日 申请日期2013年4月19日 优先权日2013年4月19日
发明者高希光, 宋迎东, 李龙 申请人:南京航空航天大学