一种适用于制备水泥基压电复合材料的振动抽真空设备制造技术

本实用新型专利技术公开了一种适用于制备水泥基压电复合材料的振动抽真空设备，包括抽真空单元和振动单元；所述抽真空单元包括真空箱、设于真空箱上的抽气阀和进气阀、用于检测真空箱内气压的真空表、以及与进气阀连接的真空泵；所述振动单元包括振动器和固定于振动器上的振动台，所述振动器固定于所述真空箱内底部。采用本实用新型专利技术设备制备水泥基压电复合材料，工艺简单，耗时少，且所制备的水泥基压电复合材料无肉眼可见气泡和孔隙。和传统方法制备的水泥基压电复合材料相比，本实用新型专利技术设备所制备的水泥基压电复合材料的密实度可提高5%~10%。

【技术实现步骤摘要】
一种适用于制备水泥基压电复合材料的振动抽真空设备
本技术属于水泥基压电复合材料及相关材料的振动真空密实成型
，具体涉及一种适用于制备水泥基压电复合材料的振动抽真空设备。
技术介绍
压电复合材料，不仅克服了单相压电材料的缺点，并且兼有各相材料的优点。它是由压电相材料和非压电相材料按照一定的连通方式、一定的体积或质量比，以及一定的空间几何分布复合而构成的具有压电效应的复合材料。基于Newnham提出两相复合材料各组分之间的“连通性”概念，压电复合材料按照各相材料的不同连通方式，可以分为十种基本类型，0-0、0-1、0-2、0-3、1-1、1-2、1-3、2-2、2-3、3-3型，其中，第一个数字代表压电相，第二个数字代表非压电相。其中综合性能较好、较适合在智能材料结构中使用的压电复合材料主要有0-3型、2-2型和1-3型压电复合材料。常见的压电复合材料是由压电陶瓷和聚合物复合而成，具有良好的柔性和机械加工性能。压电复合材料中的聚合物基体可有效减小d33与d31间的耦合，使dh增加，而ε33较低，所以可大大提高gh。同时，由于聚合物基体的引入，压电复合材料的密度和声阻抗也相对降低，更容易与水、空气或人体组织匹配，被广泛应用于水声、医疗诊断、无损检测等领域。与传统的压电材料相比，以压电陶瓷为功能组分,水泥为基体复合而成的水泥基压电复合材料，其制备工艺简单，造价低，耐久性与混凝土相当，可以像一个大骨料一样埋在混凝土中，与混凝土具有较好的相容性，同时，其还具有压电性能优良、与混凝土结构的声学及力学相容性好、强度高、耐久性优等特点，非常适合监测混凝土内部的应力和应变分布。这里，传统压电材料包括压电陶瓷、压电聚合物和聚合物基压电复合材料。由于水泥基压电复合材料是两种或多种材料的组合，其填充密实程度对材料的性能、耐久性都有很大的影响。目前，水泥基压电复合材料主要采用切割-浇注法制备,以压电陶瓷为功能组分,水泥和水泥聚合物的混合物作为基体,制备1-3型及2-2型水泥基、水泥聚合物基压电复合材料。制备时，将基体充分搅拌，然后放入真空系统中抽真空，以消除搅拌过程中引入的气体；接着，浇注于装有功能组分的模具中进行振动，再将浇注基体后的水泥基复合材料置于真空系统中抽真空，从而尽可能减少水泥基压电复合材料中的气体。程新等人为提高水泥基压电复合材料的致密度，消除结构缺陷对压电性能的影响，采用压制成型法，以硫铝酸盐水泥为基体制备了水泥基压电复合材料。目前，水泥基压电复合材料的主要制备方法有：(1)采用单一的真空法制备，该方法工艺复杂繁琐，耗时多，需要多次抽真空，操作间断，缺乏连贯性，效果并不理想；(2)采用单一的振动器进行振动密实，单一的振动简单方便，但所制备的水泥基压电复合材料存在较多的孔隙和气泡，性能和耐久性不理想；(3)先对水泥或基体抽真空后进行浇筑，该方法工艺费时，且浇筑过程中难免再次引入气体，影响水泥基压电复合材料的质量；(4)先振动再抽真空，该方法耗时久，操作间断不连贯，影响水泥基压电复合材料的质量。由于水泥及其混合物都是细颗粒的粉状物质，其内部难免会有气体存在。水泥初凝时间较短，根据国家标准规定，硅酸盐水泥的初凝时间不早于45min。水泥基压电复合材料的制备过程中，容易出现水泥开始硬化固结，但水泥基压电复合材料内气体还来不及溢出，造成孔隙和气泡问题。单一的振动和单一的抽真空很难解决水泥基复合材料内存在气泡和孔隙的问题；先抽真空再振动和先振动再抽真空，工艺繁琐，间断不连贯，耗时久，气泡和孔隙问题仍然存在，而且还会影响水泥基压电复合材料的性能和耐久性。综合上述，目前的水泥基压电复合材料制备方法都难以获得理想的水泥基压电复合材料，从而限制了水泥基压电复合材料的应用。
技术实现思路
本技术的目的是提供一种可显著减少水泥基压电复合材料中的气泡和孔隙、从而提高水泥基压电复合材料密实度的、适用于制备水泥基压电复合材料的振动抽真空设备。本技术提供的一种适用于制备水泥基压电复合材料的振动抽真空设备，包括抽真空单元和振动单元；所述抽真空单元包括真空箱、设于真空箱上的抽气阀和进气阀、用于检测真空箱内气压的真空表、以及与进气阀连接的真空泵；所述振动单元包括振动器和固定于振动器上的振动台，所述振动器固定于所述真空箱内底部。进一步的，所述真空箱带支撑架。进一步的，所述真空箱的箱门和顶部均设有视窗，且视窗四周设有软密封圈。进一步的，所述真空箱设有用来实现密封并能使振动器外接电源的密封航空插头。进一步的，所述振动器和所述真空箱内底部间设有减震件。进一步的，所述振动器固定于所述真空箱内底部，具体为：所述振动器底部边缘均匀固定有若干带孔连接钢板，所述真空箱内底部固定有与若干带孔连接钢板一一对应的Z型带孔钢板，通过连接件紧固连接带孔连接钢板和其对应的Z型带孔钢板。进一步的，所述振动台边缘设有边缘保护件。和现有技术相比，本技术具有如下优点和有益效果：由于水泥初凝时间较短，在水泥基压电复合材料的制备过程中会出现水泥已开始硬化固结，但水泥基压电复合材料内气体还来不及溢出，从而造成所制备的水泥基压电复合材料中存在一定量的孔隙和气泡等。采用本技术设备制备水泥基压电复合材料，工艺简单，耗时少，且所制备的水泥基压电复合材料无肉眼可见气泡和孔隙。和传统方法制备的水泥基压电复合材料相比，本技术设备所制备的水泥基压电复合材料的密实度可提高5％～10％。附图说明图1为实施例中振动真空设备的侧剖图；图2为实施例中所采用密封航空插头的正视图；图3为实施例中所采用密封航空插头的立体图。图中：1-抽气阀，2-进气阀，3-真空表，4-真空箱，5-模具，6-振动台，7-振动器，8-螺栓，9-带孔连接钢板，10-Z型带孔钢板，11-密封航空插头，12-外接线，13-支撑架，14-减震件。具体实施方式为了更清楚地说明本技术实施例和/或现有技术中的技术方案，下面将对照附图说明本技术的具体实施方式。显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本技术的实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图，并获得其他的实施方式。另，涉及方位的属于仅表示各部件间的相对位置关系，而不是绝对位置关系。参照图1，本实施例中振动抽真空设备包括抽真空单元和振动单元；所述抽真空单元包括真空箱4、设于真空箱4上的抽气阀1和进气阀2、用于检测真空箱4内气压的真空表3、以及与进气阀2连接的真空泵(未在图中画出)。所述振动单元包括振动器7和固定于振动器7上的振动台6，所述振动器7固定于所述真空箱4内底部。本实施例中，为更好地支撑真空箱4，所述真空箱4带有支撑架13。为便于观察真空箱4内部情况，所述真空箱4的箱门和顶部均设有视窗，所述视窗采用抗震玻璃，为保护玻璃，同时保证密封真空箱4，视窗四周设有软密封圈。为方便开关箱门，所述真空箱4的箱门采用弹性橡胶盖，采用铰链旋转式，方便开关，其开关时旋转空间小，省力。为方便通过所述振动器7的外接线12，同时保证真空箱4的密封性，所述真空箱4设有用来通过外接线12的密封航空插头11，其用来实现密封和外接电源的作用。所述密封航空插头11见图2～3。为减弱振动器7的振动和产生的噪声，所述振动器7和所述真空本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种适用于制备水泥基压电复合材料的振动抽真空设备，其特征是，包括：抽真空单元和振动单元；所述抽真空单元包括真空箱、设于真空箱上的抽气阀和进气阀、用于检测真空箱内气压的真空表、以及与进气阀连接的真空泵；所述振动单元包括振动器和固定于振动器上的振动台，所述振动器固定于所述真空箱内底部。

【技术特征摘要】
1.一种适用于制备水泥基压电复合材料的振动抽真空设备，其特征是，包括：抽真空单元和振动单元；所述抽真空单元包括真空箱、设于真空箱上的抽气阀和进气阀、用于检测真空箱内气压的真空表、以及与进气阀连接的真空泵；所述振动单元包括振动器和固定于振动器上的振动台，所述振动器固定于所述真空箱内底部。2.如权利要求1所述的一种适用于制备水泥基压电复合材料的振动抽真空设备，其特征是：所述真空箱带支撑架。3.如权利要求1所述的一种适用于制备水泥基压电复合材料的振动抽真空设备，其特征是：所述真空箱的箱门和顶部均设有视窗，且视窗四周设有软密封圈。4.如权利要求1所述的一种适用于制备水泥基压电复合材料的振动抽真空设备...

【专利技术属性】
技术研发人员：李应卫，姜清辉，丁绍华，马永力，
申请(专利权)人：武汉大学，
类型：新型
国别省市：湖北,42