一种真空袋压成型组件及真空袋压成型方法、纤维复合材料与流程

本发明涉及一种真空袋压成型组件及真空袋压成型方法，以及一种纤维复合材料。
背景技术：
：现有的真空袋压成型(vacuumbagprocess)工艺是一种使用由单面刚性预成型模和由弹性软膜制成的真空袋组合而成的闭合的预成型腔，将由纤维布预浸树脂而形成的预浸料填充于预成型腔内，然后对预成型腔内抽真空，借助负压抽吸使预浸料中吸附的树脂与纤维布更好的结合，通过真空吸力实现树脂对织物浸渍的液体模塑成型技术。通常，按照上述真空袋压成型的方法，将预浸料填充于预成型腔内，并抽真空压制预成型后，还需要将其整体置于烘箱中加热，使预浸料中的树脂固化，从而最终成型为所需复合材料。但是，上述方法成型效率低，完成一模产品需要约3小时，并且能耗高，每平方米产品耗电约22元。重要的是，受烘干设备空间限制，上述成型方法难以制作较大尺寸产品，大大限制了该方法的使用范围。技术实现要素：本发明所要解决的技术问题是针对现有技术中的真空袋压成型方法能耗高、效率低、受烘干设备空间限制而无法制作较大尺寸产品的问题，提供一种真空袋压成型组件。本发明解决上述技术问题所采用的技术方案如下：提供一种真空袋压成型组件，包括模具、面加热件和柔性的密封膜；所述密封膜可与所述模具密封连接，在密封膜和模具之间形成密闭的用于对待成型件进行成型处理的密封腔；所述面加热件设置于所述密封腔内并覆盖所述待成型件表面，以对所述待成型件的表面进行加热。同时，本发明还提供了一种真空袋压成型方法，包括如下步骤：s1、将待成型件置于模具上；s2、将面加热件覆盖于所述待成型件表面；s3、将密封膜与所述模具密封连接，在所述密封膜和模具之间形成密闭的密封腔；所述待成型件和面加热件均位于所述密封腔内；s4、对密封腔内抽真空，采用面加热件对所述待成型件进行加热，将所述待成型件固化成型。另外，本发明还提供了一种纤维复合材料，通过上述真空袋压成型方法制备得到。采用本发明提供的真空袋压成型组件进行真空袋压成型时，通过覆盖于待成型件表面的面加热件对待成型件进行加热固化，无需采用大型的烘干设备进行固化，大大降低了能耗，成本低；同时其加热固化效率高。重要的是，采用上述面加热件对待成型件进行固化时，不受空间约束，对于常规烘干设备无法处理的大尺寸产品而言，上述面加热件仍可有效的进行处理。本发明提供的真空袋压成型组件和真空袋压成型方法使用范围广。附图说明图1是本发明第一种实施方式提供的真空袋压成型组件使用状态的剖面结构示意图；图2是本发明第二种实施方式提供的真空袋压成型组件使用状态的剖面结构示意图；图3是本发明第三种实施方式提供的真空袋压成型组件使用状态的剖面结构示意图；图4是本发明提供的真空袋压成型组件中，均热层上电阻丝的布局示意图。说明书附图中的附图标记如下：1、模具；2、待成型件；3、面加热件；31、均热层；32、加热层；33、隔热层；4、密封膜；5、辅助密封膜；6、隔热密封膜；7、电阻丝；8、引线。具体实施方式为了使本发明所解决的技术问题、技术方案及有益效果更加清楚明白，以下结合附图及实施例，对本发明进行进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。在本发明的描述中，需要理解的是，术语“上”、“下”、“竖直”、“水平”、“顶”、“底”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。在本发明的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“设置”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。本发明提供的真空袋压成型组件包括模具、面加热件和柔性的密封膜；所述密封膜可与所述模具密封连接，在密封膜和模具之间形成密闭的用于对待成型件进行成型处理的密封腔；所述面加热件设置于所述密封腔内并覆盖所述待成型件表面，以对所述待成型件的表面进行加热。本发明提供的真空袋压成型组件中，模具为常规真空袋压成型工艺中的模具，本发明对其没有特殊要求。如本领域技术人员所公知的，模具表面具有用于成型得到所需形状的型腔。成型时，将待成型件(例如预浸料)置于该型腔内。同时，如常规的，型腔四周的模具表面可用于与密封膜密封连接。上述密封膜用于与模具连接，在密封膜和模具之间形成密闭的用于对待成型件进行成型处理的密封腔。可以理解的，上述密封膜为柔性薄膜，通常，该密封膜可采用袋膜。如现有的，密封膜上具有抽气口，抽气口上具有可封闭抽气口的阀体。通过该抽气口对密封膜和模具之间的密封腔进行抽真空处理，排出密封腔内的气泡，保证待成型件(例如预浸料)的致密度，通过外界大气压力经柔性的密封膜对密封 腔内的待成型件进行压制，将待成型件(例如预浸料)压贴在模具表面。本发明中采用的密封膜可以为现有技术中所采用的常规密封膜。根据本发明，上述真空袋压成型组件中还具有面加热件。上述面加热件通过其表面对待成型件进行加热。本发明中，面加热件用于在密封腔内对待成型件进行加热，从而实现低成本、高效的固化。具体的，上述面加热件结构可以为各种，只需能实现通过其整体表面对待成型件进行加热即可。本发明提供的第一中实施方式中，所述面加热件包括从下至上依次设置的均热层、加热层和隔热层。上述加热层用于发热。加热层可采用电加热材料，在通电的状态下进行发热。加热层可采用常规的各种材料，优选情况下，加热层采用柔性材质。本发明中，所述加热层为加热丝，所述加热丝材质为电阻丝、导电胶、ptc中的一种。采用加热丝作为加热层时，加热丝的可呈各种形态进行分布，只需能实现对均热层进行均匀加热即可，优选情况下，所述加热丝在均热层表面呈“弓”型分布。进一步优选情况下，所述加热丝的横截面积为0.5-2mm2。加热丝的间距及宽度可根据实际使用需要进行调整，具体调整方式为现有技术中所知晓的。为便于加工和操作，优选情况下，加热丝为电阻丝。电阻丝的电阻根据实际使用需要可进行调整，例如，本发明中，优选情况下，上述电阻丝的电阻率为4.5-7.5ω/m。所述均热层用于覆盖所述待成型件表面，以将加热层发出的热量传递至所述待成型件。可以理解的，本发明中，优选情况下，均热层可将加热层发出的热量均匀化，使均热层上各处具有大致相同的温度，然后将热量高效的传递至待成型件。均热层的作用在于均匀高效的传递热量，本发明中，均热层的热导率越高越好，优选情况下，所述均热层的热导率大于1w/mk，例如可以为1-2w/mk。上述均热层材质可以采用常规的各种，优选情况下，所述均热层为柔性材料，进一步优选情况下，所述均热层材质为导热硅胶、导热丁苯橡胶、导热三元乙丙橡胶、导热天然橡胶、导热丁基橡胶、导热丁腈橡胶、导热sbs橡胶、导热sebs橡胶中的一种。上述均热层所用的各种材质均可以为现有的，例如，在导热性较差的硅胶或橡胶等材料中添加导热填料，从而赋予其优异的导热性 能。常用的导热填料包括氧化铝、氧化硅、氧化镁、氧化锌、氮化铝、氮化硼、碳化硅等。本发明中，对于上述均热层，优选采用导热硅胶。对于导热硅胶，可通过导热组合物固化得到，例如，上述导热组合物可以包括乙烯基硅油、含氢硅油、氧化铝65-90wt％、硅烷偶联剂、催化剂、抑制剂等组分。本发明中，上述隔热层用于隔绝加热层与其上方空间之间的热量传递，减小热量流失，同时，还可对密封膜进行保护，避免密封膜受到加热层局部过高的温度而发生损伤，从而进一步避免密封腔内气密性受到破坏。可以理解的，上述隔热层的热导率越低越好，优选情况下，隔热层的热导率为0.2w/mk以下。所述隔热层可采用常规的各种隔热保温材料，例如可以为保温棉、保温硅胶、保温丁苯橡胶、保温三元乙丙橡胶、保温天然橡胶、保温丁基橡胶、保温丁腈橡胶、保温sbs橡胶、保温sebs橡胶中的一种。本发明中，上述隔热层所采用的有机材料基体可以与上述均热层相同，例如均可采用丁苯橡胶、三元乙丙橡胶、天然橡胶、丁基橡胶、丁腈橡胶、sbs橡胶、sebs橡胶，不同的是，为实现良好的隔热保温效果，上述隔热层中无导热填料，或者，可在上述各种作为基体的有机材料中添加用于提高隔热保温效果的中添加空心微珠或者发泡剂，以便在隔热层内形成空心或多孔结构，起到隔热保温效果。对于上述空心微珠，其添加量为隔热层总体质量的5-50wt％，发泡剂的添加量为隔热层总体质量的1-5wt％。上述发泡剂可采用常规的各种物质，例如可采用n-亚硝基衍生物(如发泡剂h、亚硝基对苯二甲酰胺)、偶氮类发泡剂(偶氮二甲酰胺、偶氮二异丁腈等)、磺酰肼类发泡剂(obsh、3,3-二磺酰肼二苯砜、苯磺酰肼(bsh)、对甲苯磺酰肼(tsh)、2,4-甲苯二磺酰肼、对(n-甲氧基甲酰氨基)苯磺酰肼等。本发明中，隔热层优选为保温硅胶。对于保温硅胶，可通过隔热组合物固化得到，例如，上述隔热组合物可以包括乙烯基硅油、含氢硅油、催化剂、抑制剂。本发明中，上述隔热层优选采用柔性材料。当均热层、加热层和隔热层均为柔性材料时，面加热件即为柔性。柔性的面加热件可有效的与待成型件表面接触，提高加热效果。同时，在真空袋压成型过程中，待成型件(如预浸料)表面会发生局部收缩或变化，此时，柔性的面加热件可紧紧贴附于待成型件表面，随待成型件表面同步运动，从而利于实现提高加热效率和质量。根据本发明，可以理解的，在进行真空袋压成型处理前，上述真空袋压成 型组件中的面加热件、模具和密封膜相互分离。在进行真空袋压成型处理时，将各个部件依次装配即可。对于上述真空袋压成型组件，针对某一结构的产品，可在首次进行真空袋压成型处理前，制备上述面加热件。采用制作完成的面加热件通过真空袋压成型处理制备得到首个产品后，只需将面加热件取下，将密封膜去除。在后续生产该结构的产品时，上述面加热件可重复使用。具体的，上述面加热件可通过现有的各种方法制备得到，例如，将前述的导热组合物成型得到的片材铺设于型腔内具有待成型件的模具表面，或者，将上述导热组合物涂覆于型腔内具有待成型件的模具表面，然后将导热组合物固化即可。形成上述均热层后，在其表面铺设电阻丝。再铺设由隔热组合物成型得到的片材或涂覆隔热组合物并固化，形成隔热层。采用涂覆固化的方式制备隔热层时，可先涂覆一层并固化，然后再根据需要涂覆并固化多次，形成一定厚度(例如3-5mm)的隔热层，从而达到优异的隔热效果。在上述结构下，面加热件与密封膜相互分离。每次真空袋压成型处理后，需更换新的密封膜。图1示出了本发明提供的第一种实施方式下真空袋压成型组件的使用状态。具体的，该真空袋压成型组件包括模具1、面加热件2和密封膜4。模具1表面具有型腔(图中未示出)。待成型件2置于型腔内。面加热件3包括从下至上依次设置的均热层31、加热层32和隔热层33。均热层31为导热硅胶。加热层32为电阻丝7。如图4所示，作为加热层32的电阻丝7在均热层31表面呈“弓”字型往复分布。电阻丝7的两端通过引线8引出，并与外界电源电连接。隔热层33为保温硅胶。此时，隔热层33下表面上，电阻丝7覆盖区域以外的部分直接与均热层31结合。面加热件3的均热层31覆盖于待成型件2表面。密封膜4(可采用袋膜)同时覆盖面加热件3和模具1表面。密封膜4与模具1表面之间通过密封胶等方式密封连接，在密封膜4与模具1之间形成密闭的密封腔。与电阻丝7电连接的引线8穿过密封膜4与外界电源电连接。引线8穿过 密封膜4处密封，保证密封腔内的密封。根据本发明，在提供的第二种实施方式中，上述面加热件还可以仅包括均热层和加热层。均热层和加热层的结构和材质与第一种实施方式下的均热层和加热层相同，此处不再赘述。同时，本实施方式中，密封膜为柔性的隔热密封膜，其具体采用隔热材料。例如，此时具有隔热效果的隔热密封膜材质可与第一种实施方式中的面加热件中的隔热层相同，其具有低的热导率(0.2w/mk以下)，优选情况下，所述隔热密封膜为保温硅胶、保温丁苯橡胶、保温三元乙丙橡胶、保温天然橡胶、保温丁基橡胶、保温丁腈橡胶、保温sbs橡胶、保温sebs橡胶中的一种，更优选为保温硅胶。同时，该隔热密封膜面积与前文所述的常规隔热膜相同。并且，上述面加热件与隔热密封膜结合为一体，具体的，上述面加热件的加热层设置于所述隔热密封膜的下表面。此时，本实施方式中的真空袋压成型组件可视为将第一种实施方式中的面加热件中的隔热层制成密封膜的结构，并以该隔热层取代密封膜，同时实现常规密封膜和上述隔热层的作用。本实施方式中的面加热件的制作方式与第一种实施方式中的面加热件的制作方式基本相同，区别仅在于采用制备第一种实施方式中隔热层的方法制备本实施方式中的隔热密封膜。此时，在进行真空袋压成型处理时，与面加热件连接为一体的隔热密封膜可重复使用，简化了工艺，并进一步降低了成本。图2示出了本发明提供的第二种实施方式下真空袋压成型组件的使用状态。具体的，该真空袋压成型组件包括模具1、面加热件2和密封膜4。模具1表面具有型腔(图中未示出)。待成型件2置于型腔内。面加热件3包括从下至上依次设置的均热层31和加热层32。均热层31为导热硅胶。加热层32为电阻丝7。如图4所示，作为加热层32的电阻丝7在均热层31表面呈“弓”字型往复分布。电阻丝7的两端通过引线8引出，并与外界电源电连接。面加热件3的均热层31覆盖于待成型件2表面。面加热件3的上表面与隔热密封膜6结合。具体的，由于电阻丝7仅覆盖加热层32表面部分区域，因此，加热层32上表面上，电阻丝7覆盖区域以外 的部分直接与隔热密封膜6结合。隔热密封膜6为保温硅胶。隔热密封膜6同时覆盖面加热件3和模具1表面。隔热密封膜6与模具1表面之间通过密封胶等方式密封连接，在隔热密封膜6与模具1之间形成密闭的密封腔。与电阻丝7电连接的引线8穿过隔热密封膜6与外界电源电连接。引线8穿过隔热密封膜6处密封，保证密封腔内的密封。根据本发明，在提供的第三种实施方式中，可在前述的第一种或第二种实施方式基础上增加辅助密封膜。辅助密封膜具体可采用第一种实施方式中的密封膜。所述辅助密封膜设置于所述密封腔内并与所述模具密封连接，在辅助密封膜和模具之间形成密闭的隔离腔；所述待成型件位于所述隔离腔内，所述面加热件位于所述隔离腔外。图3示出了本发明提供的第三种实施方式下真空袋压成型组件的使用状态。与第一种实施方式相比，第三种实施方式中增加了辅助密封膜5。具体的，该真空袋压成型组件包括模具1、面加热件2、密封膜4和辅助密封膜5。模具1表面具有型腔(图中未示出)。待成型件2置于型腔内。辅助密封膜5(可采用袋膜)同时覆盖待成型件2和模具1表面。辅助密封膜5与模具1表面之间通过密封胶等方式密封连接，在辅助密封膜5与模具1之间形成密闭的隔离腔，上述待成型件2位于该隔离腔内。面加热件3包括从下至上依次设置的均热层31、加热层32和隔热层33。均热层31为导热硅胶。加热层32为电阻丝7。如图4所示，作为加热层32的电阻丝7在均热层31表面呈“弓”字型往复分布。电阻丝7的两端通过引线8引出，并与外界电源电连接。隔热层33为保温硅胶。此时，隔热层33下表面上，电阻丝7覆盖区域以外的部分直接与均热层31结合。面加热件3的均热层31覆盖于待成型件2上方的辅助密封膜5表面。密封膜4(可采用袋膜)同时覆盖面加热件3和模具1表面。密封膜4与模具1表面之间通过密封胶等方式密封连接，在密封膜4与模具1之间形成密闭的密封腔。与电阻丝7电连接的引线8穿过密封膜4与外界电源电连接。引线8穿过 密封膜4处密封，保证密封腔内的密封。同时，本发明还提供了真空袋压成型方法，包括如下步骤：s1、将待成型件置于模具上；s2、将面加热件覆盖于所述待成型件表面；s3、将密封膜与所述模具密封连接，在所述密封膜和模具之间形成密闭的密封腔；所述待成型件和面加热件均位于所述密封腔内；s4、对密封腔内抽真空，采用面加热件对所述待成型件进行加热，将所述待成型件固化成型。上述步骤s1为现有技术中的常规步骤，本发明中不再赘述。对于上述步骤s2，如前所述，当针对某一结构的产品，首次进行真空袋压成型时，需制作面加热件。后续重复制作该产品时，可重复使用该面加热件。上述面加热件的具体结构和制作方法如前文所述，此处不再赘述。对于上述步骤s3，可按常规方法布置密封膜，从而在所述密封膜和模具之间形成密闭的密封腔。由于面加热件需通电，连通面加热件和外界电源的引线需穿过上述密封膜，在引线穿过密封膜之处需密封。具体密封工艺和方法为现有的。如步骤s4，通过密封膜上的抽气口催密封腔内进行抽真空处理，使大气压缩密封膜，并逐渐对面加热件和待成型件施压。并且对面加热件通电，使其发热，对待成型件进行加热，使其固化成型。以第一种实施方式结构的真空袋压成型组件为例，经真空袋压成型得到产品后，将密封膜揭下，将面加热层取下，取出产品，更换新的密封膜后重复上述操作即可。以第二种实施方式结构的真空袋压成型组件为例，经真空袋压成型得到产品后，将隔热密封膜连同面加热层取下，取出产品，重复上述操作即可。以第二种实施方式结构的真空袋压成型组件为例，只需在上述步骤s1之后s2之前将辅助密封膜覆盖于所述待成型件表面，并将辅助密封膜与所述模具密封连接，在所述辅助密封膜和模具之间形成密闭的隔离腔。所述待成型件位于所述隔离腔内。其余操作与第一种实施方式相同。经真空袋压成型得到产品后，将密封膜揭下，将面加热层取下，再揭下辅助密封膜，取出产品，更换新的密封膜和辅助密封膜后重复上述操作即可。对于上述第一至第三种实施方式下的真空袋压成型组件的结构，前文已详 细描述，此处不再赘述。以预浸料为待成型件为例，本发明提供的真空袋压成型组件及真空袋压成型方法与常规烘箱加热固化方法对比如表1所示：表1项目本发明烘箱加热面积(m2)0.168功率(w)49072000时间(h)0.752.5实际耗电量(度)0.3675180单位面积耗电量(度/m2)2.29687522.5单位面积电费(元/m2)2.29687522.5通过表1可以看出，本发明提供的真空袋压成型组件及真空袋压成型方法可明显提高成型效率，降低能耗，并且占用面积小，使用方便。并且，通过普通烘箱加热这一工艺进行成型时，受限于烘箱尺寸，难以制备大件。目前市面上大多工业烤箱尺寸为4-10m2，该规格温度上限可达150℃。更大规格的为烤房，通常温度只能到40-50℃。若待成型件(如预浸料)通过该烤房固化，则生产效率非常低。而本发明提供的真空袋压成型组件及真空袋压成型方法不受烤箱规格限制，可方便的制备大件制品。同时，本发明还提供了采用上述第一至第三种实施方式的真空袋压成型方法制备得到的纤维复合材料。以常用的预浸料作为待成型件为例，上述纤维复合材料包括纤维布及附着于纤维布上的树脂。以上所述仅为本发明的较佳实施例而已，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内所作的任何修改、等同替换和改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。当前第1页12