一种部分变刚度智能模具一体化制备及使用方法技术

本发明专利技术公开了一种部分变刚度智能模具一体化制备及使用方法，所述模具包括辅助气囊、刚性部分、变刚度部分和加热膜，其中：所述辅助气囊的外表面交替设置有刚性部分和变刚度部分；所述加热膜固定在变刚度部分和辅助气囊之间；所述变刚度部分和刚性部分采用同种复合材料制成，且变刚度部分和刚性部分具有不同玻璃化转变温度，通过控制变刚度部分加热膜温度实现变刚度部分和刚性部分具有不同状态，使模具具有使用形状和脱模形状两种形状，两种形状之间通过辅助气囊的加热充气和加热吸气进行双向转变。该方法制备的部分变刚度智能模具实现了易脱模、可重复使用和更低耗能，在辅助气囊的协同下，能提供更强变形效果，对大型模具适用性更好。用性更好。用性更好。

【技术实现步骤摘要】
一种部分变刚度智能模具一体化制备及使用方法


[0001]本专利技术涉及一种形状记忆模具的制备方法，具体涉及一种部分变刚度智能模具一体化制备及使用方法。

技术介绍

[0002]现有的模具在使用过程中往往脱模困难，在脱模过程中往往伴随着模具的破坏；形状记忆模具在使用中虽然克服了一些传统模具的缺点，在脱模过程中往往需要模具整体全部进行形状记忆回复，此过程中存在大量没有必要的能量浪费。传统形状记忆模具依靠材料的形状记忆效应来实现两种形状之间的转变，但是对于大型模具而言，形状记忆提供的回复效果有限，不能实现模具的完全回复。

技术实现思路

[0003]本专利技术的目的是提供一种部分变刚度智能模具一体化制备及使用方法，该方法制备的部分变刚度智能模具实现了易脱模、可重复使用和更低耗能，在辅助气囊的协同下，能提供更强变形效果，对大型模具适用性更好。
[0004]本专利技术的目的是通过以下技术方案实现的：一种部分变刚度智能模具，包括辅助气囊、刚性部分、变刚度部分和加热膜，其中：所述辅助气囊的外表面交替设置有刚性部分和变刚度部分，变刚度部分的面积小于刚性部分的面积，辅助气囊的上端设置有充气管；所述加热膜固定在变刚度部分和辅助气囊之间；所述变刚度部分和刚性部分采用同种复合材料制成，且变刚度部分和刚性部分具有不同玻璃化转变温度，通过控制变刚度部分加热膜温度实现变刚度部分和刚性部分具有不同状态，使模具具有使用形状和脱模形状两种形状，两种形状之间通过辅助气囊的加热充气和加热吸气进行双向转变。
[0005]一种上述部分变刚度智能模具一体化制备方法，包括如下步骤：步骤一、在辅助气囊表面变刚度部分固定加热膜，将纤维缠绕在辅助气囊表面，加以固定，将辅助气囊充气完全占据阴模空间，采用真空树脂注入成型技术将树脂注入辅助气囊和阴模中间空间，和纤维完全浸润，形成复合材料；步骤二、将辅助气囊和阴模放入烘箱中进行第一阶段固化，控制固化温度为60~130℃，固化时间为3~8 h，此时变刚度部分和刚性部分Tg均为50~100℃；步骤三、将变刚度部分进行遮光处理，使用UV对刚性部分进行第二阶段固化，UV的波长和强度由光引发剂的种类和用量决定，控制固化时间为10~60 min，此时刚性部分的Tg升高到100~180℃，刚性部分的Tg高于变刚度部分的Tg，完成部分变刚度智能模具制作。
[0006]一种上述部分变刚度智能模具的使用方法，包括如下步骤：步骤一、在辅助气囊表面变刚度部分固定加热膜，将纤维缠绕在辅助气囊表面，加以固定，将辅助气囊充气完全占据阴模空间，采用真空树脂成型技术将树脂体系注入辅助
气囊和阴模中间空间，和纤维完全浸润，形成复合材料；步骤二、将辅助气囊和阴模放入烘箱中进行第一阶段固化，控制固化温度为60~130℃，固化时间为3~8 h，此时变刚度部分和刚性部分Tg均为50~100℃；步骤三、将变刚度部分进行遮光处理，使用UV对刚性部分进行第二阶段固化，控制固化时间为10~60 min，此时刚性部分的Tg升高到100~180℃，刚性部分的Tg高于变刚度部分的Tg，完成部分变刚度智能模具制作；步骤四、通过控制变刚度部分加热膜电压控制变刚度部分的温度保持在60~100℃，此时达到变刚度部分的Tg，变刚度部分变软，通过吸气，通过变刚度部分回缩使得模具直径变小，从使用形状转变为脱模形状；步骤五、将模具脱出后，再次使用加热膜加热到60~100℃，将辅助气囊充气，帮助模具从脱模形状转变为使用形状，再次使用。
[0007]相比于现有技术，本专利技术具有如下优点：1、本专利技术的方法适用于大型复杂形状模具的制备，解决了难脱模和能源浪费问题。
[0008]2、本专利技术制备的智能模具中包含变刚度部分和刚性部分，变刚度部分可以改变模具直径，从而更容易脱模。通过加热充气和加热吸气可以实现两种形态之间转变，对比传统形状记忆模具，部分变刚度智能模具两种形态之间转变所需的能量更低，通过气囊的辅助变形可以实现大型复杂形状模具的脱模，在耗能和制备大型模具方面更具优势。
附图说明
[0009]图1为部分形状记忆智能模具。
具体实施方式
[0010]下面结合附图对本专利技术的技术方案作进一步的说明，但并不局限于此，凡是对本专利技术技术方案进行修改或者等同替换，而不脱离本专利技术技术方案的精神和范围，均应涵盖在本专利技术的保护范围中。
[0011]本专利技术提供了一种部分变刚度智能模具一体化制备方法，该方法制备的部分变刚度智能模具由辅助气囊1、刚性部分2、变刚度部分3和加热膜组成，其中：辅助气囊1的外表面交替设置有刚性部分2和变刚度部分3（变刚度部分相对于刚性部分而言面积非常小），辅助气囊1的上端设置有充气管；加热膜固定在变刚度部分3和辅助气囊1之间；辅助气囊和模具是一体式设计，模具具有两个形状，两种形状之间可以通过加热充气和加热吸气实现双向转变；变刚度部分3和刚性部分2采用同种复合材料制成，控制不同固化程度从而控制变刚度部分3和刚性部分2拥有不同玻璃化转变温度（Tg），聚合物或其复合材料的玻璃化转变温度是其由玻璃态向橡胶态转变的温度，当材料高于此温度，材料的刚度出现明显变化，材料出现软化，通过控制变刚度部分加热膜温度就能实现变刚度部分材料处在不同状态，再加以辅助气囊协助实现此部分向内回缩，达到减小模具直径效果。
[0012]具体实验过程如下：
1、树脂体系以由树脂基体、第一阶段交联剂、第一阶段催化剂和第二阶段引发剂构成。其中：树脂基体为热敏性树脂，包含但不仅限于环氧树脂、聚氨酯、丙烯酸酯等一种或者多种，用量按100份计算；第一阶段交联剂为胺类固化剂和硫醇类固化剂中的一种或者多种，用量为树脂基体的30~80 mol%；第一阶段催化剂为碱性试剂，用量为树脂基体的0.1~2 mass%，一般可用于催化第一阶段反应即可；第二阶段引发剂为自由基引发剂和阳离子引发剂等中的一种或者多种，用来引发自由基固化或阳离子固化，用量为树脂基体的0.5~5 mass%。将配置好的树脂体系在真空干燥箱中除气泡，备用。
[0013]2、首先设计阴模，在辅助气囊表面变刚度部分固定加热膜，将纤维缠绕在辅助气囊表面，加以固定，将辅助气囊充气完全占据阴模空间，采用真空树脂成型技术将树脂体系注入辅助气囊和阴模中间空间，和纤维完全浸润形成纤维复合材料，胶含量应控制在30~80 mass%。放在80℃烘箱中热固化3~8 h，完成第一阶段复合材料的固化，此时变刚度部分和刚性部分的Tg均为50~100℃。将变刚度部分进行遮光处理，使用UV进行第二阶段固化，均匀照射10
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60 min，未遮挡部分由于进行了第二阶段固化，所以交联密度进一步提高，所以Tg将会进一步升高到100~180℃，此时刚性部分的Tg高于变刚度部分的Tg，刚性部分和变刚度部分的比例可以根据使用环境或者使用要求进行调节，此时完成部分变刚度智能模具制作。
[0014]3、通过控制变刚度部分加热PI膜电压控制温度保持在60~100℃，此时由于只达到变刚度部分的Tg，所以只有此部分变软，通过吸气，使得模具直径变小本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
mass%，第二阶段引发剂的用量为树脂基体的0.5~5 mass%；步骤二、将辅助气囊和阴模放入烘箱中进行第一阶段固化，此时变刚度部分和刚性部分Tg均为50~100℃；步骤三、将变刚度部分进行遮光处理，使用UV对刚性部分进行第二阶段固化，此时刚性部分的Tg升高到100~180℃，刚性部分的Tg高于变刚度部分的Tg，完成部分变刚度智能模具制作；步骤四、通过控制变刚度部分加热膜电压控制变刚度部分的温度保持在60~100℃，此时达到变刚度部分的Tg，变刚度部分变软，通过吸气，通过变刚度部分回缩使得模具直径变小，从使用形状转变为脱模形状；步骤五、将模具脱出后，再次使用加热膜加热到60~100℃...

【专利技术属性】
技术研发人员：张东杰，孙新超，刘宇艳，王万成，贾磊，成中军，谢志民，
申请(专利权)人：哈尔滨工业大学，
类型：发明
国别省市：