[发明专利]一种用于复合材料真空灌注成型的液态树脂脱泡方法及装置

说明书

技术领域

本发明属于复合材料成型技术领域，主要涉及一种用于复合材料真空灌注成型的液态树脂脱泡方法及装置。

背景技术

成型工艺原理是：在复合材料模具中进行干纤维铺层，在干纤维铺层上表面铺设导流介质，然后将这些干铺层和导流介质连同模具一起建立真空密封系统，最后在真空压力下使得较低粘度的液态树脂通过导流介质的分散完全浸润铺层。这种成型方法具有无挥发、工作环境好、产品性能好等诸多优点。

但是，真空灌注工艺成型的复合材料中往往残留较多气泡，致使复合材料的性能整体下降。目前国内外为解决此问题，普遍采用真空系统在液态树脂灌注前将混入的气泡脱除，专利《用于风力机成型的树脂脱泡箱》(专利号200920068309.9)就是利用这种脱泡方式借助真空条件脱泡，如图1。

其基本脱泡原理和过程为：

液态树脂通过液态树脂混合设备1混合后，通过液态树脂流动通道2流到可搬运的液态树脂容器3。然后将可搬运的液态树脂容器3，搬运后放置在脱泡箱5中，通过真空气体流动通路6将脱泡箱5和真空泵8连接成一密闭真空系统，当真空表7达到一定压力，此时液态树脂中残留气泡4持续在真空压力下排除，通过真空泵8抽走，并维持一定时间后，液态树脂中残留气泡4大部分被排除后，将可搬运的液态树脂容器3搬运后放置到复合材料制品9附近进行真空灌注成型。

这种脱泡方法在进行少量液态树脂真空灌注成型具有一定的实用性。但在成型大型复合材料部件(例如：大型游艇、兆瓦级风力发电机叶片、大型客车顶棚、飞机机翼等)时，因这些部件体型较大，一次真空灌注成型所需求的液态树脂量一般为数吨，需要制造大型的脱泡箱、大型液态树脂存储容器、大型真空泵站才能满足一次使用的液态树脂用量，否则如果采用小型的脱泡箱、小型液态树脂存储容器、小型真空泵站，则需要数百次重复以上过程才能满足一次真空灌注，劳动强度大。而且该方法脱泡效率非常低(脱泡的时间短则不能达到脱泡的效果，脱泡时间长，则会导致液态树脂凝胶，粘度急速升高并最终固化，不能再用于真空灌注成型。因此该专利无法应用于复合材料产品实际连续生产。

其它传统脱泡方法则是采用连续毡、短切毡等容易集气的玻璃织物夹杂在铺层当中，用于收集液态树脂中的气泡，但气泡同样汇集在这些铺层织物中，同样导致铺层抗拉伸、抗弯曲、抗剪切、抗压缩性能薄弱，导致复合材料整体性能下降。

发明内容

本发明提出一种用于复合材料真空灌注成型的液态树脂脱泡方法及装置；解决传统液态树脂脱泡存在的脱泡效率低、劳动强度大、无法实现连续生产的问题。

本发明实现其发明目的采取下述技术方案：

一种复合材料真空灌注成型工艺液态树脂脱泡的方法，对液态树脂进行混合，并使混合后的液态树脂进入一个内置多层螺旋层流板的脱泡装置；所述的脱泡装置为持续的真空状态，混合后的液态树脂持续从所述脱泡装置的多层螺旋层流板流过，使液态树脂的表面积增大，即使液态树脂液面变为一个厚度极小的薄层，脱泡装置内的压差将混入液态树脂中的气泡体积瞬间放大，并由持续的真空迅速将这些气泡排除；经过脱泡处理的液态树脂通过液态树脂流动通道直接连接至复合材料真空灌注成型现场，对复合材料制品在真空状态进行灌注成型，实现液态树脂脱泡、灌注一体化。

一种用于复合材料真空灌注成型的液态树脂脱泡装置，主要包括有液态树脂混合设备、脱泡装置和将液态树脂与混合设备、将液态树脂与复合材料真空灌注成型现场连通的液态树脂流动通道；所述的脱泡装置主要由真空泵、多层螺旋层流板、阀门构成；所述的螺旋层流板为球形弧面结构，相邻的上下两个螺旋层流板的弧面相反；弧面表面分布液态树脂流动凹槽通道，所述的液态树脂流动凹槽通道为螺旋形；液态树脂流动凹槽通道中分布多个液态树脂流动孔，若干个螺旋层流板依次通过多层螺旋层流板组装连接轴连接组成脱泡装置内部的液态树脂流动机构，上层螺旋层流板的出口与下层螺旋层流板的入口对应设置，最上层螺旋层流板的入口与脱泡装置液态树脂的入口对应。

将已连接好的液态树脂流动机构整体放入脱泡装置内部，当液态树脂通过阀门进入最上层螺旋层流板时，液态树脂将依次在多层螺旋层流板上沿螺旋形液态树脂流动凹槽通道流动，部分液态树脂会通过均匀分布在螺旋层流板的凹槽通道上的液态树脂流动孔滴落至下一层螺旋层流板；这些流动和滴落的液态树脂由于表面积增大(相当于液态树脂液面变为一个厚度较小的薄层)，在脱泡装置内部持续真空压差作用下将混入液态树脂中的气泡体积瞬间放大，持续的真空迅速将这些气泡排除。当液态树脂逐渐流动和滴落至螺旋形层流板的最后一层时，液态树脂中的气泡已被排尽，可以进行液态树脂灌注。