【技术实现步骤摘要】
本申请涉及复合材料应用，尤其涉及一种提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法。
技术介绍
1、碳纤维增强复合材料因其比强度高、比模量高、热膨胀系数小、耐高温、耐腐蚀和可设计性强等优异特性，在建筑领域、交通领域以及航空航天领域得到广泛使用。目前，碳纤维增强复合材料及其构件常在烘箱/热压罐中固化，然而，传统以烘箱/热压罐固化方法制备能耗大，温度均匀性控制难，进而导致复合材料固化不均匀，容易产生残余应力，从而使复合材料性能下降。因此，寻求一种高效低成本且能固化均匀的固化技术是成型高性能复合材料的重要途经。
2、碳纳米管(carbon nanotubes，cnt)薄膜电加热固化复合材料是利用cnt薄膜以夹层或包覆形式制备复合材料，进行电加热固化，cnt薄膜电加热固化具有固化时间短、能耗低等特点，是一种新型的复合材料加热固化方法。
3、相关技术中，如cn106671451a公开了一种利用cnt薄膜电加热原位固化复合材料的方法，该制备方法包括：将纤维制品与cnt薄膜层叠设置，形成复合材料预制体，将复合材料预制体置入真空成型装置，之后抽真空，再向复合材料预制体中的cnt薄膜通入电流，利用cnt薄膜具有高的电导率、加热稳定性和均匀性等特点，使该复合材料预制体中的cnt薄膜发热，从而使所述复合材料预制体被加热固化而形成纤维增强复合材料。
4、然而在实际使用时，cnt薄膜的发热量与其尺寸大小以及数量有关，且对于不同厚度的复合材料，所需要的cnt薄膜的数量也不同，因此控制cnt薄膜的尺寸大小以及数量对复合材料达
5、另外，电加热固化复合材料采用向cnt薄膜通入直流电使其发热进而固化复合材料，一般来说复合材料具有严格的固化制度，固化过程需要按照工艺曲线进行升温固化，电加热固化需要手动调控电源设备，使其温度按照固化工艺曲线进行，而一般复合材料的固化所需时间为几个小时至十几个小时不等，采用手动调节电压电流不仅效率低，而且手动调节的精度不高会导致固化过程不能严格按照固化工艺曲线进行，进而导致复合材料固化过程温度不均匀，导致残余应力的产生，进而降低复合材料产品性能。
6、综上所述，cnt薄膜电加热方法在成型复合材料时具有能耗低、固化温度均匀等优点，具有广大的应用前景，但迫切需要解决cnt薄膜电加热固化成型复合材料时如何调控固化温度均匀性以及如何控制温度效率低等问题，进而在降低能耗、提高生产效率的前提下成型出质量与性能均满足要求的复合材料构件。
技术实现思路
1、为了解决现有技术存在的上述技术问题，本申请提供了一种提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法，以克服现有技术中cnt薄膜电加热固化成型复合材料时如何调控固化温度均匀性以及如何控制温度效率低的问题。
2、为了实现上述目的，本申请实施例的技术方案是：
3、本申请的第一方面提供一种提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法，该方法包括：
4、提供一种碳纤维复合材料；
5、基于预置有pid控制模块的电源设备，对所述碳纤维复合材料进行固化处理；
6、获取所述电源设备反馈的实际温度；
7、基于预设pid算法，判断所述实际温度与目标温度是否一致；
8、若所述实际温度与所述目标温度不一致，所述pid控制模块对输出电流进行调控。
9、在一些实施例中，所述提供一种碳纤维复合材料，包括：提供至少一层尺寸为预浸料尺寸1.7倍的碳纳米管薄膜，并使银浆分别涂抹于铜箔电极和所述碳纳米管薄膜上，并使涂抹后的铜箔电极与涂抹后的碳纳米管薄膜层叠设置，得到碳纳米管薄膜电加热元件；
10、在预设角度内对所述预浸料沿长边方向进行单向铺叠且铺叠至中间层时，铺放至少一层所述碳纳米管薄膜电加热元件，以得到预成型体；
11、对所述预成型体、热电偶、电极和模具进行密封处理，得到碳纤维复合材料。
12、在一些实施例中，所述对所述碳纤维复合材料进行固化处理，包括：
13、在所述电源设备中输入所述碳纤维复合材料的固化工艺曲线，将所述电源设备的输出端与所述碳纤维复合材料的铜箔电极连接，并对所述预成型体通入直流电，以固化所述碳纤维复合材料。
14、在一些实施例中，所述预设pid算法包括：
15、
16、式中，kp、ki和kd分别表示比例系数、积分系数以及微分系数，j为pid输出的电流密度大小，e(t)为目标温度和控温点实际温度的差值。
17、在一些实施例中，当层合板厚度＜5mm时，所述碳纤维复合材料的面内温差为3～5℃。
18、在一些实施例中，当层合板厚度＞5mm时，所述碳纤维复合材料的面内温差为3～6℃。
19、与现有技术相比，本申请实施例的优点或有益效果至少包括：
20、本申请实施例提供的方法，采用电源设备的pid控制模块实现了对流入cnt薄膜电流大小的自动控制，利用pid自动控温模块对复合材料电加热过程中所需电流变化进行了精准控制，避免一般电加热过程中需要手动调节电流大小的情况，使复合材料的固化过程能够严格按照固化工艺曲线进行，进而调控复合材料的温度均匀性，使得复合材料固化度得以提高，成型出质量合格的构件，大大提高生产效率。
21、本申请采用1.7倍预浸料尺寸的cnt薄膜作为夹层直接固化到复合材料中，且针对不同厚度的预浸料匹配出最合适的cnt薄膜数量，利用cnt薄膜的高电导率和热导率，使复合材料具有更好的加热稳定性和均匀性，且采用电加热方式大大缩短了生产周期。
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1.一种提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法，其特征在于，所述提供一种碳纤维复合材料，包括：
3.根据权利要求1所述的提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法，其特征在于，所述对所述碳纤维复合材料进行固化处理，包括：
4.根据权利要求1所述的提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法，其特征在于，所述预设PID算法包括：
5.根据权利要求1所述的提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法，其特征在于，当层合板厚度＜5mm时，所述碳纤维复合材料的面内温差为3～5℃。
6.根据权利要求1所述的提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法，其特征在于，当层合板厚度＞5mm时，所述碳纤维复合材料的面内温差为3～6℃。
【技术特征摘要】
1.一种提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法，其特征在于，包括：
2.根据权利要求1所述的提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法，其特征在于，所述提供一种碳纤维复合材料，包括：
3.根据权利要求1所述的提高碳纤维复合材料固化度且温度可均匀调控方法，其特征在于，所述对所述碳纤维复合材料进行固化处理，包括：
4.根据权利要求1所述的提高碳纤维复...
【专利技术属性】
技术研发人员：李宏伟，李小龙，杨阔，潘宝宇，詹梅，张昕，
申请(专利权)人：西北工业大学，
类型：发明
国别省市：
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