激光掃描制備復(fù)合材料的制作方法
【專利摘要】本發(fā)明涉及一種復(fù)合材料的制備方法。這種復(fù)合材料的制備方法涉及手糊成型工藝，在起增強(qiáng)作用的增強(qiáng)相或帶來附加功能的功能相上涂刷已用溶劑溶解的基質(zhì)，基質(zhì)浸潤增強(qiáng)相或功能相，待溶劑揮發(fā)，置于激光器下進(jìn)行掃描，增強(qiáng)相或功能相將激光的能量轉(zhuǎn)化為熱能，并將熱能迅速的傳遞給浸潤增強(qiáng)相或功能相的基質(zhì)，基質(zhì)發(fā)生熔融、交聯(lián)，重新填充由于溶劑揮發(fā)所留下的微孔，隨著激光頭的移動(dòng)，熔融區(qū)由于激光射線或其它能量的射線的移除，迅速固化，令基質(zhì)完全進(jìn)入到增強(qiáng)相或功能相中，形成了復(fù)合材料。
【專利說明】激光掃描制備復(fù)合材料
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本發(fā)明涉及激光掃描制備復(fù)合材料的技術(shù)，這種復(fù)合材料的制備技術(shù)涉及手糊復(fù)合材料成型技術(shù)和激光掃描加工技術(shù)。
【背景技術(shù)】
[0002]手糊復(fù)合材料成型技術(shù)，是指在增強(qiáng)相上涂刷基質(zhì)溶液或基質(zhì)熔融體，溶液或熔融體浸潤到增強(qiáng)相纖維束內(nèi)并填滿各處空隙，隨著溶劑的揮發(fā)或熔融體的冷卻，基質(zhì)將增強(qiáng)相固結(jié)起來形成復(fù)合材料
[0003]在傳統(tǒng)的復(fù)合材料制備工藝中，共有16種復(fù)合材料成型工藝，其中手糊成型是其中的一種。傳統(tǒng)的手糊成型存在弊端:當(dāng)溶劑揮發(fā)，排除氣泡的過程中，會(huì)導(dǎo)致氣體殘留，留下微孔，基質(zhì)不完全浸入增強(qiáng)相中，使最終形成的復(fù)合材料的強(qiáng)度值偏低，應(yīng)用領(lǐng)域范圍受到限制。
[0004]專利文件201010270282.9公開了一種聚合物基復(fù)合材料的手糊成型工藝，其包括材料準(zhǔn)備、產(chǎn)品制作、后固化三個(gè)過程:所述產(chǎn)品制作過程為先將兩塊增強(qiáng)用纖維布用膠水固定包裹在泡沫芯兩頭，然后對整個(gè)泡沫芯進(jìn)行全長噴膠并包裹一層增強(qiáng)用纖維布，最后，采用同樣的方式包裹若干層增強(qiáng)用纖維布或者包裹一層表面氈。
[0005]專利文件201210139083.3公開了一種熱塑性復(fù)合材料、制備方法及其應(yīng)用。該復(fù)合材料是由包括以下重量份的組分制成:預(yù)浸料I?99份和熱塑性組合物或熱塑性樹脂I?99份。制備方法如下:把I?99份熱塑性組合物或熱塑性樹脂加入注塑機(jī)加料斗中，同注塑模具中已有的I?99份預(yù)浸料一起，注塑成型。
[0006]專利文件200410018343公開了熱塑性樹脂基碳纖維復(fù)合材料片材及其制作方法和設(shè)備。其制作方法第一步先制備熱塑型預(yù)浸帶，首先把碳纖維加張力展平成片、擠出熱塑性樹脂涂覆在碳纖維上，然后通過浸潰、輥壓定型，經(jīng)自然冷卻后牽引、收卷。第二步為拉擠熱塑成型，通過第一步的若干層預(yù)浸帶經(jīng)預(yù)熱、熱壓、成型然后冷卻定型、收卷、牽引，得到成品。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0007]為了克服傳統(tǒng)手糊工藝氣泡殘留，基質(zhì)浸入不完全而導(dǎo)致的復(fù)合材料強(qiáng)度降低的弊端，本發(fā)明提供一種激光掃描制備復(fù)合材料的技術(shù)，使手糊工藝和激光掃描結(jié)合在一起，利于制備出一種強(qiáng)度較高的復(fù)合材料。
[0008]具體方法是:首先，利用基質(zhì)溶液或熔融體對功能或增強(qiáng)相進(jìn)行手糊以使基質(zhì)與功能或增強(qiáng)相初步結(jié)合形成結(jié)合體，而后對結(jié)合體進(jìn)行激光掃描，功能或增強(qiáng)相吸收激光光能并將之轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮芏鴾囟壬?，與之接觸的基質(zhì)材料受熱熔融并充分浸潰了功能或增強(qiáng)相，從而使復(fù)合材料得到強(qiáng)化。
[0009]所用的功能或增強(qiáng)相是具有某種特定功能的材料，而且這種材料能夠吸收激光能并將其轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，這種熱能迅速地傳遞給浸入到功能或增強(qiáng)相纖維束內(nèi)的基質(zhì)上，使其熔融，填充由于溶劑揮發(fā)留下的微孔并增加基質(zhì)與增強(qiáng)相之間的附著力，從而明顯地提高了復(fù)合材料的性能。隨后，熔融區(qū)由于激光的移除溫度降低迅速固化，基質(zhì)完全的浸入到增強(qiáng)相里，形成復(fù)合材料。
[0010]本發(fā)明的主要特點(diǎn)是:用手糊成型工藝和激光掃描技術(shù)結(jié)合，用起吸收激光能量而使之轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿脑鰪?qiáng)相或帶來附加功能的功能相，在激光能量的作用下，最終得到功能或增強(qiáng)相與基體牢固復(fù)合而成的復(fù)合材料。
[0011]如果重復(fù)上述操作，可以獲得多層復(fù)合材料。
[0012]在需要加厚或減薄的部位，可以方便地任意增加或減少復(fù)合的層數(shù)。
【專利附圖】

【附圖說明】
附圖是激光掃描制備復(fù)合材料示意圖，(I)是激光器；(2)是激光束；(3)是上層功能或增強(qiáng)相；(4)是下層功能或增強(qiáng)相；(5)是模板；(6)是激光掃描方向。
實(shí)施方式
[0013]在模板(5)的表面上，處于上層的功能或增強(qiáng)相(3)被基質(zhì)溶液或熔融體糊附于處于下層的功能或增強(qiáng)相(4)上，初步結(jié)合形成結(jié)合體，隨后，激光器(I)發(fā)射激光束(2)投射到上層功能或增強(qiáng)相(3)上，上層功能或增強(qiáng)相(3)把激光束(2)所攜帶的激光能轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮?，使與之接觸的基質(zhì)發(fā)生熔融并充分浸潤之，這一過程能夠排出基質(zhì)內(nèi)溶劑揮發(fā)留下的微小氣孔，并能夠增加基質(zhì)與功能或增強(qiáng)相(3)的結(jié)合強(qiáng)度，明顯提高復(fù)合材料的性能。
[0014]激光器(I)按著方向(6)逐行對功能或增強(qiáng)相(3)與基質(zhì)的初步結(jié)合體進(jìn)行掃描，就能夠在保留手糊復(fù)合材料優(yōu)點(diǎn)的基礎(chǔ)上，使復(fù)合材料具備與模具制備復(fù)合材料相當(dāng)?shù)男阅堋?br> [0015]重復(fù)操作，可以獲得任意的多層復(fù)合材料。
【權(quán)利要求】
1.利用起增強(qiáng)作用的增強(qiáng)相或帶來附加功能的功能相的吸收激光能量而使之轉(zhuǎn)變?yōu)闊崮艿奶匦?，采用手糊成型方式在增?qiáng)相或功能相上涂刷事先配制好的基質(zhì)溶液，平鋪在已經(jīng)涂好脫模劑的模具上，進(jìn)行激光掃描，在激光能量或其他射線能量作用下，最終得到增強(qiáng)相或功能相與基體復(fù)合而成的復(fù)合材料，其特征是:在增強(qiáng)相或功能相上涂刷基質(zhì)，靜置片刻，基質(zhì)浸入到增強(qiáng)相或功能相里，待溶劑揮發(fā)，增強(qiáng)相或功能相上留下微孔，材料初步成型，然后進(jìn)行激光掃描，增強(qiáng)相或功能相吸收激光的能量將其轉(zhuǎn)化為熱能并傳遞給浸潤增強(qiáng)相或功能相的基質(zhì)，基質(zhì)受熱熔融，繼續(xù)流動(dòng)，填充了溶劑揮發(fā)所留下的微孔，使基質(zhì)完全的浸入到增強(qiáng)相或功能相中，由于激光頭的運(yùn)動(dòng)，熔化區(qū)因?yàn)榧す馍渚€的移除而迅速固化，形成一種激光掃描手糊成型的復(fù)合材料。
2.按權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料制備方法，其特征是:疊層重復(fù)按權(quán)利要求1所述操作過程，能夠制備出層數(shù)可調(diào)的復(fù)合材料。
3.按權(quán)利要求1所述的一種復(fù)合材料制備方法，其特征是:在需要加厚或減薄的部位，可以方便地任意增加或減少復(fù)合的層數(shù)。
【文檔編號(hào)】B29C35/08GK103950208SQ201410189243
【公開日】2014年7月30日 申請日期:2014年5月7日 優(yōu)先權(quán)日:2014年5月7日
【發(fā)明者】王瑛瑋, 程文竹, 侯婷, 曹延君 申請人:王瑛瑋