一种微波加热固化连接碳纤维复合材料的方法技术

本发明专利技术公开一种微波加热固化连接碳纤维复合材料的方法，属于碳纤维复合材料连接技术领域。通过将胶膜和单向T800碳纤维预浸料均匀铺在两块碳纤维复合材料上，再铺上脱模布、隔离膜、透气毡，然后包裹真空袋，并在真空袋上部放置碳化硅颗粒，最后包裹透波保温材料，在微波设备中微波加热，树脂受热发生固化交联反应，将碳纤维复合材料连接，通过上述方法得到的连接后的碳纤维复合材料具有优异的拉伸和抗弯曲性能，有效提高了微波加热技术在连接高性能复合材料中的可行性和稳定性。性能复合材料中的可行性和稳定性。性能复合材料中的可行性和稳定性。

【技术实现步骤摘要】
一种微波加热固化连接碳纤维复合材料的方法


[0001]本专利技术属于碳纤维复合材料连接
，尤其涉及一种微波加热固化连接碳纤维复合材料的方法。

技术介绍

[0002]碳纤维复合材料是碳纤维按照一定的方向排布，然后用树脂或者其它粘合材料紧密连接成一条的复合材料。碳纤维复合材料兼具强度高、韧性高、比重轻等特点，是一种力学性能优异的新材料，在国防军工和民用方面都有广泛的应用。
[0003]除了一体成型，碳纤维复合材料的构件高强度连接是行业里面临的重要课题，碳纤维复合材料无法像金属那样进行“焊接”，所以选择粘合材料(粘合剂)进行粘结是重要的连接手段。但粘合剂面临的一个最大的问题就是强度问题，德国汉高出品的Loctite EA 9432NA用于碳纤维复合材料粘结的单组份环氧树脂粘合剂，价位很高，需求量和使用量非常大，但其拉伸强度仅为39Mpa。
[0004]铆接即铆钉连接，是利用轴向力将零件铆钉孔内钉杆墩粗并形成钉头，使多个零件相连接的方法，目前除了焊接，铆接是材料连接中常用的工艺，但是在其工艺过程中，对连接基体进行打孔操作时会破坏基体表面并可能在基体周围产生裂纹，这对基体材料的力学性能均一性具有不利影响，并削弱被连接件截面强度15％～20％。
[0005]热压罐固化是目前用于加热固化碳纤维/环氧树脂预浸料最常用的工艺，该工艺通过高压热空气在腔体内的循环将碳纤维复合材料预浸料加压、加热以完成固化成型。然而由于热压罐属于高压力容器，其结构复杂，制造成本高，且热压罐固化工艺流程长、能耗高，导致碳纤维/环氧树脂预浸料的固化成本居高不下。因此，本领域亟需一种能耗低、流程短且粘结强度高的碳纤维复合材料固化连接方法。

技术实现思路

[0006]本专利技术的目的是提供一种微波加热固化连接碳纤维复合材料的方法，以解决上述现有技术存在的问题，使连接后的碳纤维复合材料具有优异的拉伸和抗弯曲性能，有效提高了微波加热技术在连接高性能复合材料中的可行性和稳定性。
[0007]为实现上述目的，本专利技术提供一种微波加热固化连接碳纤维复合材料的方法，所述碳纤维复合材料利用交联材料，通过微波加热进行连接，加热过程在密封环境下进行往复直线运动；微波传热介质包括碳化硅材料；所述碳化硅材料包括碳化硅模具和碳化硅颗粒；所述交联材料包括胶膜和碳纤维预浸料；所述碳纤维复合材料连接方式为首尾连接。
[0008]优选的，所述胶膜中含有玻璃纤维以及树脂；所述碳纤维预浸料中含有碳纤维和树脂；所述碳纤维复合材料中含有碳纤维和树脂。
[0009]优选的所述树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、双马来亚酰胺树脂或改性树脂中的一种或几种。
[0010]优选的，胶膜中采用的玻璃纤维包括无碱、耐化学、高碱、中碱、高强度、高弹性模
量或抗碱玻璃纤维。
[0011]优选的，一种微波加热固化连接碳纤维复合材料的方法包括以下步骤：将两块碳纤维复合材料首尾连接，放置于碳化硅模具上，依次将胶膜、碳纤维预浸料铺在所述碳纤维复合材料上，再依次铺上脱模布、隔离膜、透气毡，然后用真空袋包裹，并在所述真空袋上放置碳化硅颗粒，最后包裹上透波保温材料，微波加热，加热过程在密封环境下进行往复直线运动，使碳纤维复合材料固化连接。
[0012]优选的，所述碳纤维复合材料中的碳纤维为T300碳纤维，所述碳纤维预浸料中的碳纤维为T800碳纤维。
[0013]优选的，所述胶膜的铺设厚度为0.12
‑
0.36mm。
[0014]优选的，所述碳纤维预浸料的铺设厚度为0.06
‑
0.48mm。
[0015]优选的，所述透波保温材料包括保温石棉布、微晶玻璃、氧化铝保温砖或硅酸铝保温砖中的一种或多种；所述透波保温材料的厚度为20～50mm。
[0016]优选的，所述微波加热的频率为2.45GHz的连续功率，加热时间为180
‑
200min。
[0017]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：本专利技术从传热原理着手，选择吸波性能优异的碳化硅模具、碳化硅颗粒、胶膜中的玻璃纤维和碳纤维，采用简易的微波加热方式，将热能传递到树脂并达到其交联温度，使其发生固化交联反应，从而将碳纤维复合材料连接，连接后的碳纤维复合材料具有优异的拉伸和抗弯曲性能。
[0018]本专利技术提供的一种微波加热固化连接碳纤维复合材料的方法的应用不拘泥于微波加热设备形式，具有较强的适应性，有效提高了微波加热技术在连接高性能复合材料中的可行性和稳定性。
附图说明
[0019]为了更清楚地说明本专利技术实施例或现有技术中的技术方案，下面将对实施例中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本专利技术的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动性的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0020]图1为实施例1
‑
5中热扩散速率调控方式示意图，其中1为碳化硅模具，2为碳纤维复合材料，3为T800碳纤维/环氧树脂预浸料，4为碳化硅颗粒，5为真空管，6为保温石棉布，7为真空袋，8为胶膜，9为密封胶带；
[0021]图2为实施例1
‑
5连接的碳纤维复合材料的拉伸强度比较示意图；
[0022]图3为实施例1
‑
5连接的碳纤维复合材料的抗弯曲强度比价示意图；
[0023]图4为实施例4的微波加热过程工艺图。
具体实施方式
[0024]现详细说明本专利技术的多种示例性实施方式，该详细说明不应认为是对本专利技术的限制，而应理解为是对本专利技术的某些方面、特性和实施方案的更详细的描述。
[0025]应理解本专利技术中所述的术语仅仅是为描述特别的实施方式，并非用于限制本专利技术。另外，对于本专利技术中的数值范围，应理解为还具体公开了该范围的上限和下限之间的每个中间值。在任何陈述值或陈述范围内的中间值以及任何其他陈述值或在所述范围内的中
间值之间的每个较小的范围也包括在本专利技术内。这些较小范围的上限和下限可独立地包括或排除在范围内。
[0026]除非另有说明，否则本文使用的所有技术和科学术语具有本专利技术所述领域的常规技术人员通常理解的相同含义。虽然本专利技术仅描述了优选的方法和材料，但是在本专利技术的实施或测试中也可以使用与本文所述相似或等同的任何方法和材料。本说明书中提到的所有文献通过引用并入，用以公开和描述与所述文献相关的方法和/或材料。在与任何并入的文献冲突时，以本说明书的内容为准。
[0027]在不背离本专利技术的范围或精神的情况下，可对本专利技术说明书的具体实施方式做多种改进和变化，这对本领域技术人员而言是显而易见的。由本专利技术的说明书得到的其他实施方式对技术人员而言是显而易见的。本申请说明书和实施例仅是示例性的。
[0028]关于本文中所使用的“包含”、“包括”、“具有”、“含有”等等，均为开放性的用语，即意指包含但不限于。
[0029]本专利技术实施例中的室温指的是25
±
2℃。<本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种微波加热固化连接碳纤维复合材料的方法，其特征在于，将所述碳纤维复合材料利用交联材料，通过微波加热进行连接，加热过程在密封环境下进行往复直线运动；微波传热介质包括碳化硅材料；所述碳化硅材料包括碳化硅模具和碳化硅颗粒；所述交联材料包括胶膜和碳纤维预浸料；所述碳纤维复合材料连接方式为首尾连接。2.根据权利要求1所述方法，其特征在于，所述胶膜中含有玻璃纤维以及树脂；所述碳纤维预浸料中含有碳纤维和树脂；所述碳纤维复合材料中含有碳纤维和树脂。3.根据权利要求2所述方法，其特征在于，所述树脂包括酚醛树脂、环氧树脂、双马来亚酰胺树脂或改性树脂中的一种或几种。4.根据权利要求1
‑
3任一项所述方法，其特征在于，包括以下步骤：将两块碳纤维复合材料首尾连接，放置于碳化硅模具上，依次将胶膜、碳纤维预浸料铺在所述碳纤维复合材料上，再依次铺上脱模布、隔离膜、透气毡，然后用真空袋包裹，并在所述...

【专利技术属性】
技术研发人员：郭胜惠，朱小宝，周俊文，陈楷华，郭永静，陈静，杨黎，侯明，
申请(专利权)人：昆明理工大学，
类型：发明
国别省市：