真空压力浸渍纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法
【专利摘要】本发明提供真空压力浸渍纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法，包括以下几步：步骤1：在洁净的模具的成型面均匀涂覆脱模剂，放置经预加热的增强纤维，并抽真空；步骤2：根据配比将树脂混合，添加固化促进剂形成浸渍树脂，并抽真空出去水分和气体，备用；步骤3：加热模具至80℃，在真空条件下注入步骤2中制得的浸渍树脂，所述浸渍树脂注满模具，继续加热使树脂固化，然后一边施加压力一边向模具中不断输入浸渍树脂填充树脂固化后体积收缩的空间，并保温；步骤4：自然冷却到室温，脱模得到纤维增强树脂复合材料。本发明在加压条件下热固化树脂的同时，不断补充树脂以填充因固化后体积收缩产生的间隙，从而有效达到了提高制品致密度增强产品性能的目的。
【专利说明】真空压力浸渍纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及复合材料，具体而言，涉及一种真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法。
【背景技术】
[0002]纤维增强树脂复合材料，在民用和各个工程领域已被广泛应用。根据不同的应用条件，可以选用不同的材质和生产工艺，从而得到最佳的产品，应用的可靠性和经济性。在电工领域，一般均采用树脂加热固化的方法，如先将纤维增强材料浸溃树脂，加热干燥制成预浸料，再用层压，模压，捲压的方式，将预浸料加热固化成板，棒和管(筒)成品。此后又发展用纤维和织带并采用引拔和缠绕的(加热)连续成型的工艺制造棒、管和一些异形制品。由于这些制造方法是在大气条件下生产，受环境的影响较大，每种生产方法都需要专用的设备来生产特定外形的制品，而且制品表面光洁度不高，需要二次机加工和涂漆。
[0003]随着输配电电压的不断升高和城市内供电的安全要求不断升高，电力系统对开关，断路器提出了大容量，小型化和高可靠性的要求，当电器设备中的油绝缘改为SF6气体绝缘后，提高了可靠性，不燃不爆，延长了维修周期。断路器的体积已可缩小到原来的六分之一，但传统的“基材浸胶热压工艺”成型的制品，尤其是管(筒)形状的制品则因其中残存的低分子物，材质的不均一性、气隙、水份而影响了产品的耐压和机械性能。
【发明内容】
[0004]本发明解决了现有技术中的不足，提供一种真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法。
[0005]本发明的技术方案为:真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法，其特包括以下几步:
步骤1:在洁净的模具的成型面均匀涂覆脱模剂，放置经预加热的增强纤维，并抽真
空；
步骤2:根据配比将树脂混合，添加固化促进剂形成浸溃树脂，并抽真空出去水分和气体，备用;
步骤3:加热模具至80°C，在真空条件下注入步骤2中制得的浸溃树脂，所述浸溃树脂注满模具，继续加热使树脂固化，然后一边施加压力一边向模具中不断输入浸溃树脂填充树脂固化后体积收缩的空间，并保温；
步骤四:自然冷却到室温，脱模得到纤维增强树脂复合材料。
[0006]优选地,所述浸溃树脂的配方由质量分数计包括:50?90份树脂、10?60份固化剂和O?5份固化促进剂，所述树脂为双酚A树脂和双酚F树脂中的一种或其混合物，所述固化剂为甲基六氢苯酐和六氢苯酐中的一种或其混合物，所述固化促进剂为苄基二甲胺和三(二甲氨基甲基)苯酚中的一种或其混合物。
[0007]优选地，所述增强纤维为棉纤维、涤纶纤维、丙纶纤维、芳纶纤维、碳纤维和无碱玻璃纤维中的一种或其混合物，所述增强纤维的形态为原始纤维束、纸、网状和织物状中的一种或其组合形态。
[0008]优选地,所述抽真空形成的真空度为O?_760mmHg。
[0009]优选地，步骤2中所述的浸溃树脂备用状态为温度保持在30?60°C。
[0010]优选地，步骤3中所述的压力为O?10Kg/CM2。
[0011]优选地，步骤3中所述的保温状态为在130?180°C保持温度3?8小时。
[0012]优选地，所述模具为板形、棒形、管形或SF6断路器拉杆的形状。
[0013]优选地，所述的复合材料为板材、棒材、管材或带裙边的拉杆。
[0014]本发明的解决了现有技术的缺陷，具有以下有益效果:
1、本发明是在真空压力浸溃下纤维增强树脂复合材料的一次成型方法，在生产过程能避免大气对制品的影响，有效提闻制品机电性能。
[0015]2、本发明根据真空除气原理，设计了一可控的真空压力系统和一种真空压力浸溃(VPI)—次成型的纤维增强树脂复合材料的新方法，该方法具有步骤简单、易操作的优点。
[0016]3、本发明的制备过程是:将增强纤维材料先行加热，并抽真空排除纤维间隙内吸附的水份和残留的气体，再在真空条件下浸溃经真空处理的树脂，然后在加压条件下热固化树脂的同时，不断补充树脂以填充因固化后体积收缩产生的间隙，从而有效达到了提高制品致密度增强产品性能的目的。
[0017]4、本发明利用真空压力浸溃(VPI)工艺一次成型的纤维增强树脂复合材料在制品的生产过程中不使用有机溶剂，与传统的上胶预浸体加热压工艺相比，不需要重复加热，不污染环境，有益于环境保护和节约能源。
【专利附图】
【附图说明】
图1是本发明实施例中的真空压力控制系统流程图。
图2是不同工艺制备的复合材料制品在高电压下的放电量的对比图。
图3是本发明制备复合材料板材、棒材、管材的截面图。
图4是本发明中带有裙边增加爬电距离的拉杆结构示意图。
图5是本发明的一次成型带螺纹的拉杆的结构示意图。
【具体实施方式】
[0018]为了使本【技术领域】的人员更好地理解本发明，并使本发明的上述优点能够更加明显易懂，下面结合具体实施例对本发明作进一步详细的说明。
[0019]实施例1:
步骤1:先将外模的内腔，芯轴的外圆和端封法兰做清理并涂上脱模剂，然后将棉纤维布平整地卷在芯轴上，当卷至外模的内腔尺寸时，裁断玻布；将包绕玻布的芯轴放入外模的内腔，密封面垫密封垫片后，用螺栓将端封法兰与外模紧固密封，将模具I加热并抽真空至O mmHgo
[0020]步骤2:根据表I中对应的配比将树脂混合，添加固化促进剂形成浸溃树脂，并抽真空出去水分和气体，保温在30°C下备用。
[0021]步骤3:加热模具至80°C，在真空条件下注入步骤2中制得的浸溃树脂，所述浸溃树脂注满模具，继续加热使树脂固化，然后一边施加压力一边向模具中不断输入浸溃树脂填充树脂固化后体积收缩的空间，并在130°C下保温3小时。
[0022]步骤四:自然冷却到室温，脱模得到纤维增强树脂复合材料。
[0023]实施例2
步骤1:先将外模的内腔，芯轴的外圆和端封法兰做清理并涂上脱模剂，然后将涤纶纤维布平整地卷在芯轴上，当卷至外模的内腔尺寸时，裁断玻布；将包绕玻布的芯轴放入外模的内腔，密封面垫密封垫片后，用螺栓将端封法兰与外模紧固密封，将模具I加热并抽真空至 _380mmHg。
[0024]步骤2:根据表I中对应的配比将树脂混合，添加固化促进剂形成浸溃树脂，并抽真空出去水分和气体，保温在40°C下备用。
[0025]步骤3:加热模具至80°C，在真空条件下注入步骤2中制得的浸溃树脂，所述浸溃树脂注满模具，继续加热使树脂固化，然后一边施加压力一边向模具中不断输入浸溃树脂填充树脂固化后体积收缩的空间，并在150°C下保温5小时。
[0026]步骤4:自然冷却到室温，脱模得到纤维增强树脂复合材料。
[0027]实施例3
步骤1:先将外模的内腔，芯轴的外圆和端封法兰做清理并涂上脱模剂，然后将碳纤维布平整地卷在芯轴上，当卷至外模的内腔尺寸时，裁断玻布；将包绕玻布的芯轴放入外模的内腔，密封面垫密封垫片后，用螺栓将端封法兰与外模紧固密封，将模具I加热并抽真空至 _760mmHg。
[0028]步骤2:根据表I中对应的配比将树脂混合，添加固化促进剂形成浸溃树脂，并抽真空出去水分和气体，保温在60°C下备用。
[0029]步骤3:加热模具至80°C，在真空条件下注入步骤2中制得的浸溃树脂，所述浸溃树脂注满模具，继续加热使树脂固化，然后一边施加压力一边向模具中不断输入浸溃树脂填充树脂固化后体积收缩的空间，并在180°C下保温8小时。
[0030]步骤四:自然冷却到室温，脱模得到纤维增强树脂复合材料。
[0031]实施例4
步骤1:先将外模的内腔，芯轴的外圆和端封法兰做清理并涂上脱模剂，然后将无碱玻璃纤维布平整地卷在芯轴上，当卷至外模的内腔尺寸时，裁断玻布；将包绕玻布的芯轴放入外模的内腔，密封面垫密封垫片后，用螺栓将端封法兰与外模紧固密封，将模具I加热并抽真空至-760mmHg。
[0032]步骤2:根据表I中对应的配比将树脂混合，添加固化促进剂形成浸溃树脂，并抽真空出去水分和气体，保温在60°C下备用。
[0033]步骤3:加热模具至80°C，在真空条件下注入步骤2中制得的浸溃树脂，所述浸溃树脂注满模具，继续加热使树脂固化，然后一边施加压力一边向模具中不断输入浸溃树脂填充树脂固化后体积收缩的空间，并在180°C下保温8小时。
[0034]步骤四:自然冷却到室温，脱模得到纤维增强树脂复合材料。
[0035]表1:浸溃树脂配方表单位(％)
【权利要求】
1.一种真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法，其特征在于，包括以下几步: 步骤1:在洁净的模具的成型面均匀涂覆脱模剂，放置经预加热的增强纤维，并抽真空； 步骤2:根据配比将树脂混合，添加固化促进剂形成浸溃树脂，并抽真空出去水分和气体，备用; 步骤3:加热模具至80°C，在真空条件下注入步骤2中制得的浸溃树脂，所述浸溃树脂注满模具，继续加热使树脂固化，然后一边施加压力一边向模具中不断输入浸溃树脂填充树脂固化后体积收缩的空间，并保温； 步骤4:自然冷却到室温，脱模得到纤维增强树脂复合材料。
2.根据权利要求1所述的真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法，其特征在于，所述浸溃树脂的配方由质量分数计包括:50?90份树脂、10?60份固化剂和O?5份固化促进剂，所述树脂为双酚A树脂和双酚F树脂中的一种或其混合物，所述固化剂为甲基六氢苯酐和六氢苯酐中的一种或其混合物，所述固化促进剂为苄基二甲胺和三(二甲氨基甲基)苯酚中的一种或其混合物。
3.根据权利要求2所述的真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法，其特征在于，所述增强纤维为棉纤维、涤纶纤维、丙纶纤维、芳纶纤维、碳纤维和无碱玻璃纤维中的一种或其混合物，所述增强纤维的形态为原始纤维束、纸、网状和织物状中的一种或其组合形态。
4.根据权利要求1所述的真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法，其特征在于，所述抽真空形成的真空度为O?-760mmHg。
5.根据权利要求1所述的真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法，其特征在于，步骤2中所述的浸溃树脂备用状态为温度保持在30?60°C。
6.根据权利要求1所述的真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法，其特征在于，步骤3中所述的压力为O?10Kg/CM2。
7.根据权利要求6所述的真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法，其特征在于，步骤3中所述的保温状态为在130?180°C保持温度3?8小时。
8.根据权利要求1所述的真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法，其特征在于，所述模具为板形、棒形、管形或SF6断路器拉杆的形状。
9.根据权利要求1-8所述的真空压力浸溃纤维增强树脂复合材料一次成型的制备方法制备的纤维增强树脂复合材料，其特征在于，所述的复合材料为板材、棒材、管材或带裙边的拉杆。
【文档编号】B29C70/44GK103434144SQ201310293940
【公开日】2013年12月11日 申请日期:2013年7月15日 优先权日:2013年7月15日
【发明者】王峰 申请人:吴江固德电材系统有限公司