一种汽车用碳纤维后视镜外壳的微波固化成型方法及其产品技术

本发明专利技术公开一种汽车用碳纤维后视镜外壳的微波固化成型方法及其产品，属于复合材料固化技术领域。将在模具上铺层好的碳纤维预浸料用真空袋封装，并使用透波隔热材料将模具紧密包裹；通过控制模具在微波腔中进行往复直线运动，以及微波输出功率在600

【技术实现步骤摘要】
一种汽车用碳纤维后视镜外壳的微波固化成型方法及其产品


[0001]本专利技术属于复合材料固化
，具体涉及一种汽车用碳纤维后视镜外壳的微波固化成型方法及其产品。

技术介绍

[0002]碳纤维增强材料与树脂基体组成的材料称为碳纤维树脂复合材料或碳纤维增强塑料。碳纤维具有高的弹性模量、较强的抗拉强度和较好的高温性能。因此当碳纤维和一些树脂基体结合在一起组成复合材料时，在保持玻璃钢的许多优点的同时还在许多性能方面超过了原玻璃钢。碳纤维
‑
环氧树脂复合材料的强度和弹性模量都超过铝合金，甚至接近于高强度钢，比重小，因此它成为比强度与比模量最高的复合材料之一。碳纤维增强塑料在高温老化试验中的强度损失小，在抗冲击性能、抗疲劳性能、减摩耐磨性能、自润滑性、耐腐蚀性以及耐热性等方面都有显著优点。
[0003]目前广泛使用热压罐固化工艺进行碳纤维复合材料的固化，这种热固化成形方法存在着传热速度慢、温度梯度大、固化不均匀和固化速率低等问题，最重要的是该工艺存在能耗高、流程长的缺陷，不利于工业广泛的应用。但微波加热与传统加热不同，该技术是以电磁波穿透复合材料，从物质的内部开始进行整体加热。该技术具有加热迅速、可选择性加热、热惯性小、节能降耗等优势。将微波加热技术应用到碳纤维复合材料固化中有着巨大潜力，国内外研究人员也对微波加热固化碳纤维复材进行了大量研究，并取得了诸多研究成果。
[0004]例如，专利CN104149365提供了一种碳纤维复合材料轴类的微波固化方法，虽然研究的是异形结构，但该专利申请提出的工艺未涉及微波腔体内的平动。专利CN201610675566.3提供了一种碳纤维层合板的微波固化方法，该专利研究的并非异形结构，且其能耗损失也较为严重。

技术实现思路

[0005]针对上述现有技术存在的问题，本专利技术旨在提供一种汽车用碳纤维后视镜外壳的微波固化成型方法及其产品。在保证产品完全固化的同时，固化工艺周期较常规固化过程节能34％左右。
[0006]为实现上述目的，本专利技术提出如下技术方案：
[0007]一种汽车用碳纤维后视镜外壳的微波固化成型方法，包括以下步骤：
[0008]在模具上依次铺设碳纤维预浸料、脱模布、隔离膜和透气毡，采用真空袋将模具进行封装，然后在真空袋外层包裹透波隔热材料，在保持真空的条件下，通过控制模具在微波腔中进行往复直线运动，并采用阶梯式递增的输出功率进行微波固化成型，实现汽车用碳纤维后视镜外壳在微波场中均匀加热固化，得到汽车用碳纤维后视镜外壳。
[0009]进一步地，在模具中铺设材料之前，需要在模具内表面涂刷三遍脱模剂。
[0010]进一步地，所述模具的材料为聚四氟乙烯、石英或刚玉。
[0011]进一步地，所述碳纤维预浸料为T300碳纤维/环氧树脂。
[0012]进一步地，所述透波隔热材料为石棉布。用于降低加热固化成型过程中的热量损失。
[0013]进一步地，真空环境中的真空度在100
‑
200mbar之间。
[0014]进一步地，所述微波固化仪器为昆明理工大学实验室自制改装，内含可往复运动的支架且有6个微波输入口由6个磁控管控制。
[0015]进一步地，所述往复直线运动的运动速率为0.01m/s，运动路程在200mm范围内。在往复直线运动过程中，正向运动方向设定为从炉门向内部运动；往复模式固定为先进行正向运动，再切换为反向运动，且每次正向与反向运动进行切换时停顿1s。
[0016]进一步地，所述微波固化成型中，微波输出功率为600
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1200W，微波辐照时间为100
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300min。
[0017]进一步地，所述真空袋外层还设有测温光纤探针，共有6个测温光纤探针，对应连接6根测温光纤，测温光纤另一端引出至微波腔外。粘贴在真空袋表面的测温光纤探针与透波隔热材料之间需要铺一层真空袋防止光纤探头污染。
[0018]本专利技术还提供一种利用上述方法制备得到的汽车用碳纤维后视镜外壳。
[0019]与现有技术相比，本专利技术的有益效果为：
[0020]1、本专利技术在微波场中对复杂形状(同时包括曲面和平面)的碳纤维进行固化成型，对比其他微波固化层合板，在固化更加复杂的结构上实现了突破。且通过水平运动的方式改善了碳纤维预浸料微波加热过程中各区域温度分布的均匀性，采用该工艺可以简化微波传输系统的设计，有效降低了操作难度，有利于确保微波固化工艺参数的可靠性；
[0021]2、通过使用透波隔热材料包裹真空袋和模具，减小了微波加热过程模具及碳纤维向周围环境散热造成的热量损失，有效提高了微波能的利用率；
[0022]3、通过对微波输出功率及物料运动轨迹的精确调控，将微波加热碳纤维复合材料过程中层合板各区域之间的温差有效控制在25℃以内，确保了碳纤维复合材料汽车后视镜的平整度和固化度；
[0023]4、与常规固化产品相比，本专利技术制备的成品为1:1真实尺寸的汽车后视镜，可以将技术应用于生活，且微波固化在确保复合材料零件完全固化的同时，可节约30％左右的能耗；
[0024]5、本专利技术工艺简单可靠，获得的汽车用碳纤维后视镜外壳表面光滑平整，形状稳定，为复合材料微波固化技术的工业应用提供了技术支撑。
附图说明
[0025]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的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
[0026]图1为本专利技术微波固化仪器设备示意图；其中，
①
、
②
、
③
、
④
、
⑤
、
⑥
为磁控管控制的微波输入口；
[0027]图2为本专利技术模具摆放位置图；其中，1为支架，2为模具；
[0028]图3为实施例1制备汽车用碳纤维后视镜外壳微波固化封装方式示意图；其中，1为模具；2为碳纤维预浸料；3为脱模布；4为隔离膜；5为透气毡；6为保温棉；7为测温光纤探针；8为真空袋；9为真空管；
[0029]图4为实施例1制备汽车用碳纤维后视镜外壳中测温光纤布置方式示意图；
[0030]图5是实施例1制备的汽车用碳纤维后视镜外壳的升温曲线及微波功率变化图。
具体实施方式
[0031]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。
[0032]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本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种汽车用碳纤维后视镜外壳的微波固化成型方法，其特征在于，包括以下步骤：在模具上依次铺设碳纤维预浸料、脱模布、隔离膜和透气毡，采用真空袋将模具进行封装，然后在真空袋外层包裹透波隔热材料，在保持真空的条件下，通过控制模具在微波腔中进行往复直线运动，并采用阶梯式递增的输出功率进行微波固化成型，实现汽车用碳纤维后视镜外壳在微波场中均匀加热固化，得到汽车用碳纤维后视镜外壳。2.根据权利要求1所述的汽车用碳纤维后视镜外壳的微波固化成型方法，其特征在于，所述模具的材料为聚四氟乙烯、石英或刚玉。3.根据权利要求1所述的汽车用碳纤维后视镜外壳的微波固化成型方法，其特征在于，所述碳纤维预浸料为T300碳纤维/环氧树脂。4.根据权利要求1所述的汽车用碳纤维后视镜外壳的微波固化成型方法，其特征在于，所述透波隔热材料为石棉布。5.根据权利要求1所述的汽车用碳纤维...

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