本技術(shù)涉及復(fù)合材料的，特別是，涉及樹脂復(fù)合料件及其制造方法。

背景技術(shù)：

1、當(dāng)前，隨著航空、新能源和日用品等日益增長(zhǎng)的需要，復(fù)合材料的加工制造已經(jīng)進(jìn)入快速發(fā)展階段。復(fù)合材料在提高產(chǎn)品的性能方面，如減重和力學(xué)性能方面有較大的應(yīng)用空間。在加工制造的工藝方面，也對(duì)產(chǎn)品精度以及穩(wěn)定性的控制提出了更高的需求。固化在復(fù)合材料的加工制造工藝中是一個(gè)最為重要的工序，對(duì)于產(chǎn)品精度以及穩(wěn)定性的控制有較大的影響。

2、在復(fù)合材料的固化工藝方面，目前主流的固化方式有兩種。第一種是通過熱傳導(dǎo)的方式，主要是模具直接接觸式加熱，達(dá)到成型的目的。這種方式的熱效率較高，但是，特別是對(duì)于復(fù)雜截面的產(chǎn)品，模具的成本較高；第二種是通過輻射的方式，包含光輻射或電子束固化工藝等。后者對(duì)于設(shè)備存在一定要求，存在固化過程中表面和一定深度物料的由于輻射量衰減，進(jìn)而造成固化程度不一等問題。

3、超聲波固化具有不低于熱傳導(dǎo)固化的效率，且可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料表面和一定深度的同時(shí)固化，解決了固化過程中出現(xiàn)溫度梯度的問題，提高了產(chǎn)品精度和穩(wěn)定性等性能，還可以根據(jù)不同的樹脂以及不同超聲波的組合，實(shí)現(xiàn)不同的固化速度/結(jié)構(gòu)，提高了工藝的柔性。

4、在利用超聲波混料生產(chǎn)環(huán)氧樹脂基復(fù)合材料的方法(專利申請(qǐng)公布cn110815619a)中，主要是將超聲波應(yīng)用在了樹脂組分制備，固化劑組分的制備，雙組分按照一定比例進(jìn)行混合等工藝段。該發(fā)明通過超聲波的利用一方面可以避免因攪拌產(chǎn)生氣泡，減少了現(xiàn)有生產(chǎn)工藝中對(duì)物料脫除氣泡的操作步驟，并且氣泡的減少還能進(jìn)一步改善固化效果，避免固化后所形成的材料表面出現(xiàn)真空；另一方面，該發(fā)明專利申請(qǐng)還公開了超聲波能使物料均勻混合，在縮短混料時(shí)間的同時(shí)保證物料的混合均勻度。然而，在固化工藝段，該發(fā)明專利申請(qǐng)公開并沒有充分說明超聲波應(yīng)用的優(yōu)勢(shì)所在，只是提及了前端的混料工藝中使用超聲波可以改善后續(xù)的固化效果，但是固化的方式仍然采用前文提到的傳統(tǒng)工藝方式。

5、在mechanochemical?unzipping?of?insulating?polyladderene?tosemiconducting?polyacetylene(science，4aug?2017，vol?357,issue?6350，pp.475-479)中，披露了超聲波是對(duì)高分子施加機(jī)械力的常見方式，會(huì)在溶液中產(chǎn)生空洞，將高分子高速吸入，進(jìn)而使得高分子鏈中部受到拉力。將高分子溶液用超聲波處理，僅僅經(jīng)過20秒，無色高分子溶液就變成了淡藍(lán)色。

6、在direct?sound?printing(mohsen?habibi，shervin?foroughi，vahidkaramzadeh,muthukumaran?packirisamy,nature?communications，06apr?2022)中，公開了一種混合了固化劑(聚二甲基硅氧烷,pdms)的樹脂填充一個(gè)圓柱形、不透明外殼的腔室的技術(shù)方案。在填充腔室后，腔室被浸入一個(gè)水箱中，水箱作為聲波傳播到腔室內(nèi)的介質(zhì)(超聲束的焦點(diǎn)沿著一條計(jì)算好的路徑追蹤，深入液體聚合物前驅(qū)體18毫米。微小的氣泡開始出現(xiàn)在焦點(diǎn)路徑上的液體中，凝固的聚合物很快隨之出現(xiàn)。

7、盡管本領(lǐng)域取得了進(jìn)步，特別是在利用超聲波可聚焦性質(zhì)及其相關(guān)應(yīng)用方面取得了進(jìn)步，但仍然需要在許多領(lǐng)域中進(jìn)一步改進(jìn)，包括更常見的復(fù)合材料、特別是連續(xù)纖維增強(qiáng)復(fù)合材料的成型技術(shù)方面。

技術(shù)實(shí)現(xiàn)思路

1、本技術(shù)所要解決的技術(shù)問題是如何在樹脂復(fù)合料件的制造過程中通過施加超聲波及其與其它工藝的結(jié)合來固化樹脂復(fù)合料件。

2、為解決上述技術(shù)問題，根據(jù)本技術(shù)的一個(gè)方面，提供一種樹脂復(fù)合料件的制造方法，樹脂復(fù)合料件包括樹脂以及分層夾設(shè)在樹脂之間的增強(qiáng)材料，制造方法包括如下步驟：1)按預(yù)定配比制備包含樹脂、固化劑的液體物料；2)制備具有預(yù)定形狀和分層的增強(qiáng)材料，并且將液體物料施加在增強(qiáng)材料周圍；3)將增強(qiáng)材料浸潤(rùn)了液體物料后形成的樹脂復(fù)合料件中間體移動(dòng)至加熱模具中；4)對(duì)增強(qiáng)材料浸潤(rùn)了液體物料后形成的樹脂復(fù)合料件中間體進(jìn)行加熱固化；5)對(duì)增強(qiáng)材料浸潤(rùn)了液體物料后形成的樹脂復(fù)合料件中間體進(jìn)行超聲波固化；6)對(duì)增強(qiáng)材料浸潤(rùn)了液體物料后形成的樹脂復(fù)合料件中間體進(jìn)行熱對(duì)流固化。上述步驟4)加熱固化、5)超聲波固化、6)熱對(duì)流固化的先后實(shí)施順序根據(jù)樹脂復(fù)合料件中所用的樹脂、固化劑及其配比來確定。

3、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，樹脂復(fù)合料件的制造方法還可包括在所述液體物料中添加助劑。

4、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，樹脂復(fù)合料件中間體的制造工藝可包括拉擠工藝、預(yù)浸料工藝或3d打印工藝。

5、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，超聲波的頻率可為20-40khz，優(yōu)選地20khz、28khz、40khz。

6、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，樹脂可為乙烯基樹脂、環(huán)氧樹脂、聚氨酯樹脂或聚雙環(huán)戊二烯樹脂。

7、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，增強(qiáng)材料可包括玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、超分子量聚乙烯纖維及其網(wǎng)格或織物。

8、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，超聲波固化可包括對(duì)樹脂復(fù)合料件中間體的全部超聲波固化，也可包括對(duì)樹脂復(fù)合料件中間體的選擇區(qū)域超聲波固化。

9、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，樹脂復(fù)合料件中間體可包括不同區(qū)域上的不同樹脂材料，采用相同頻率的超聲波進(jìn)行超聲波固化。

10、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，對(duì)樹脂復(fù)合料件中間體進(jìn)行超聲波固化包括對(duì)樹脂復(fù)合料件中間體的不同區(qū)域進(jìn)行不同頻率的超聲波固化。

11、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，加熱固化可包括分段熱固化，分段熱固化可采用長(zhǎng)度分區(qū)和對(duì)應(yīng)的溫度分區(qū)。長(zhǎng)度分區(qū)可包括在長(zhǎng)度上的均分，溫度分區(qū)可包括在長(zhǎng)度分區(qū)上的溫度梯度分布。

12、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，加熱固化的溫度可為90℃至130℃。

13、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，熱對(duì)流固化采用的烘箱溫度可為60℃。

14、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，固化劑可包括包含釕和氮雜環(huán)卡賓的催化劑(參見中國(guó)發(fā)明專利申請(qǐng)公布cn201280036442)或胺類固化劑。

15、根據(jù)本技術(shù)的實(shí)施例，樹脂復(fù)合料件可包括板材、橫截面為預(yù)定形狀的型材和具有預(yù)定形狀的構(gòu)件。

16、根據(jù)本技術(shù)的另一個(gè)方面，提供一種樹脂復(fù)合板材，其采用如上所述的制造方法生產(chǎn)。

17、根據(jù)本技術(shù)的再一個(gè)方面，提供一種樹脂復(fù)合型材，其采用如上所述的制造方法生產(chǎn)。

18、根據(jù)本技術(shù)的又一個(gè)方面，提供一種樹脂復(fù)合構(gòu)件，其采用如上所述的制造方法生產(chǎn)。

19、與現(xiàn)有技術(shù)相比，根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的樹脂復(fù)合料件及其制造方法至少具有如下有益效果：

20、1.在根據(jù)本技術(shù)實(shí)施例的樹脂復(fù)合料件的制造方法中，在增強(qiáng)材料夾設(shè)在樹脂之中后，進(jìn)行熱固化、超聲波固化和熱對(duì)流固化的三種固化工藝，并且三種固化工藝的順序可根據(jù)樹脂的不同而排列其前后實(shí)施順序或同時(shí)實(shí)施三種固化工藝，從而根據(jù)所生產(chǎn)產(chǎn)品所需的理化性能指標(biāo)的要求選擇性地對(duì)三種固化工藝排列組合，適當(dāng)應(yīng)用，以達(dá)到預(yù)期效果。

21、2.超聲波固化具有不低于熱傳導(dǎo)固化的固化效率，且可以實(shí)現(xiàn)復(fù)合材料表面和一定深度的同時(shí)固化，解決了固化過程中出現(xiàn)溫度梯度的問題，提高了產(chǎn)品精度和穩(wěn)定性等性能。

22、3.使用同一超聲波，可以基于不同的樹脂，實(shí)現(xiàn)不同的固化速度/結(jié)構(gòu)。

23、4.使用同一樹脂，可以基于不同的超聲波波長(zhǎng)，實(shí)現(xiàn)不同的固化速度/結(jié)構(gòu)。

24、5.通過超聲波針對(duì)不同樹脂進(jìn)行固化，可以一次成型，大大減少了工藝步驟以及降低了工藝復(fù)雜性。

25、6.超聲波可以通過介質(zhì)或者也可以直接把超聲波換能器裝模具上作用于樹脂，對(duì)該樹脂進(jìn)行固化，形成相應(yīng)的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，完成樹脂與間隔介質(zhì)之間的結(jié)合，實(shí)現(xiàn)相應(yīng)的功能需求。

26、7.基于不同的樹脂，可以采用同一的超聲波實(shí)現(xiàn)不同固化的交聯(lián)結(jié)構(gòu)。根據(jù)不同的應(yīng)用需求，將不同的樹脂注入到對(duì)應(yīng)的模具中。通過施加某一頻率的超聲波，不同的樹脂產(chǎn)生對(duì)應(yīng)的交聯(lián)反應(yīng)，生成不同的交聯(lián)結(jié)構(gòu)，最終導(dǎo)致不同軟硬度以及相應(yīng)的不同性能。這樣，可以實(shí)現(xiàn)同一超聲波的作用下，最終產(chǎn)品可實(shí)現(xiàn)不同部分的不同軟硬度/彈性設(shè)計(jì)。