一种用于加热玻璃钢模具的制备方法及步骤

　　

　　本发明涉及加热玻璃钢模具领域，尤其涉及一种用于加热玻璃钢模具的制备方法，可应用于复合材料生产的手糊工艺、真空导入成型工艺、树脂传递(RTM)成型工艺等玻纤增强树脂基复合材料模具的制作。

　　背景技术：

　　玻纤增强树脂基复合材料模具具有制造成本低，加工方便、生产周期短等优点，被玻纤增强树脂基复合材料生产企业广泛应用。但是由于玻纤增强树脂基复合材料为导热系数较低的材料，且制作成模具后，模具面积非常大，不能使用现有的金属加热管方式进行加热，玻纤增强树脂脂复合材料为热变形温度非常低的材料，其热变形温度只有120℃，使用金属管或金属丝的加热方式，容易导致局部温度会超过200℃，从而损伤玻纤增强树脂基复合材料制作的模具。

　　目前玻纤增强树脂基复合材料模具的加热方式有热水通过铜管循环加热、热油通过铜管循环加热、烘箱通过热风整体对玻纤增强树脂基复合材料模具加热这三种方式。目前玻纤增强树脂基复合材料的加热方式存在的缺点是：1、使用热水循环或者热油循环，制作的玻纤增强树脂基复合材料模具达到30mm以上，使模具的重量急剧加大，造成模具搬运困难。2、铜管预埋到模具中，如果铜管损坏出现渗漏的现象，则对模具本身造成腐蚀，导致模具报废。3、热水循环和热油循环的加热方式，对于形状复杂的模具不能实现均匀布管，从而不能实现加热均匀。

　　当然目前国外对玻纤增强树脂基复合材料的模具加热方式比较先进的为金属编织电热布加热，但是电热布的高温对树脂的损伤问题并未解决，且目前这种电热布未在国内生产，进口加热布价格昂贵，并且其制造工艺繁琐，增加了加热玻璃钢模具的制造成本，使用该种电热布将失去玻纤增强树脂基复合材料模具生产成本低的优点。

　　因此，现有技术有待于更进一步的改进和发展。

　　技术实现要素：

　　鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种用于加热玻璃钢模具的制备方法，在降低加热玻璃钢模具制造成本的前提下，解决目前玻纤增强树脂基复合材料模具加热方式存在的局部过热对模具造成损伤的技术问题。

　　为解决上述技术问题，本发明方案包括：

　　一种用于加热玻璃钢模具的制备方法，其包括以下步骤：

　　A、向树脂中加入导热粉充分搅拌调制成原料树脂，导热粉均匀分散在原料树脂中，备用；

　　B、制备基模，向上述原料树脂中加入固化剂并搅拌均匀调制成涂覆树脂；将涂覆树脂糊制在基模上，表面层使用表面毡，室温固化5小时后打磨表面毛刺，继续糊制基模，直至其厚度到达加热玻璃钢模具设计总厚度的1/3-1/2，得到中间模；

　　C、待上述中间模充分固化后，在中间模的表层上均匀铺设加热线路，线路采取U形铺设，线距5cm,间距大则加热不均匀，间距太小则模具容易分层，然后继续使用上述涂覆树脂糊制在中间模上，直至其厚度达到加热玻璃钢模具设计总厚度，室温固化36小时，得到加热玻璃钢模具骨架。

　　所述的制备方法，其中，上述步骤B中制备基模的步骤还包括：

　　B1、根据加热玻璃钢模具的设计数据利用3D软件建立基模图纸，按照基模图纸要求使用数控机床设备机械加工基模，并依次使用80#、120#、240#、600#砂纸打磨基模表面的毛刺，形成原基模；

　　B2、在原基模上喷涂易打磨的模具胶衣，在50℃温室里固化3小时-5小时，待模具胶衣充分固化后，使用160#、240#、400#、600#砂纸依次打磨模具胶衣表面使用表面充分光滑平整，形成中间基模；

　　B3、在中间基模的模具胶衣表面均匀涂覆脱模蜡，并再次喷涂模具胶衣，在25℃条件下固化30分钟，形成上述基模。

　　所述的制备方法，其中，上述树脂为低收缩乙烯基树脂；导热粉为铝粉、氧化铝粉、氧化硅粉、氧化锌粉、氮化铝粉、氮化硼粉、碳化硅粉或石墨粉；固化剂为过氧化甲乙酮，加热线路为碳纤维加热线。

　　所述的制备方法，其中，上述步骤C之后还包括：在上述加热玻璃钢模具骨架上糊制模具保温层结构，并在其背部轮廓加强焊接，最终形成加热玻璃钢模具。

　　所述的制备方法，其中，上述步骤A具体的还包括：上述导热粉占原料树脂总重量的25％，比例过大，则占用过多模具，降低了强度，占用过少导热不均匀或导热效率下降，综合实验考虑添加25％最佳。

　　所述的制备方法，其中，上述步骤B具体的还包括：上述固化剂占原料树脂总重量的1％-1.5％。

　　本发明提供了一种用于加热玻璃钢模具的制备方法，使用碳纤维加热制作的玻纤增强树脂基模具的厚度为使用铜管热循环方式的模具厚度的三分之一，极大地降低了模具制作使用的原材料，更降低了模具的整体重量对模具在使用过程中的周转循环，因为碳纤维加热为远红外辐射加热，从而规避了树脂本身导热系数低的问题，使用碳纤维的加热体系提升了模具加热的热稳定性，使模具加温速度达到10℃/分钟，另外模具表面的受热温度均匀，达到温度误差0.3℃/㎡，相同平方米模具设置温度50℃，原油温加热体系需要60分钟才能加温均匀，而本发明制备的加热玻璃钢模具仅需要6分钟就可以加热均匀，改善了因加热不均匀而导致的应力不均的形变，降低产品因形变导致的不良率90％，同时解决了玻纤增强树脂基复合材料模具在RTM工艺加热困难的难题。

　　本发明降低了原有加热方式能耗问题，原加热方式设置温度50℃需要60分钟才可温度均匀，能耗2.7kw.h*1＝2.7KW能耗；本发明单位平方米模具加热设置温度50℃升温速度为6分钟，能耗0.7kw.h*0.1*2＝0.14KW能耗，达到相同的加热效果能耗仅为原有加热方式的二十分之一。本发明使用的碳纤维加热的加热电压为24V直流电加热，使用安全电压(＜36V)加热，从而降低工业生产过程中因漏电造成的安全事故，使用更安全。并且碳纤维本身的熔断温度达4000℃，而模具使用的加热温度为60℃，从而极大程度上降低了因为熔断对加热系统造成的损坏，目前电加热线经过长期的疲劳测试，验证其加热寿命达到100000小时以上，远远大于现有模具的使用寿命

　　附图说明

　　图1为本发明制备加热玻璃钢模具过程的断面示意图；

　　图2为本发明中加热玻璃钢模具的剖面示意图。

　　具体实施方式

　　本发明提供了一种用于加热玻璃钢模具的制备方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

　　本发明提供了一种用于加热玻璃钢模具的制备方法，其包括以下步骤：

　　步骤一，向树脂中加入导热粉充分搅拌调制成原料树脂，导热粉经过偶联剂处理达到高纯度、10um粒径的条件，导热粉均匀分散在原料树脂中，备用；上述导热粉占原料树脂总重量的25％；

　　步骤二，制备基模，向上述原料树脂中加入固化剂并搅拌均匀调制成涂覆树脂，上述固化剂占原料树脂总重量的1％-1.5％；将涂覆树脂糊制在基模上，表面层使用表面毡，室温固化5小时后打磨表面毛刺，继续糊制基模，直至其厚度到达加热玻璃钢模具设计总厚度的1/3-1/2，得到中间模；

　　步骤三，待上述中间模充分固化后，在中间模的表层上均匀铺设加热线路，线路采取U形铺设，线距5cm,间距大则加热不均匀，间距太小则模具容易分层，然后继续使用上述涂覆树脂糊制在中间模上，直至其厚度达到加热玻璃钢模具设计总厚度，室温固化36小时，得到加热玻璃钢模具骨架。

　　在本发明的另一较佳实施例中，上述步骤二中制备基模的步骤还包括：

　　(1)根据加热玻璃钢模具的设计数据利用3D软件建立基模图纸，按照基模图纸要求使用数控机床设备机械加工基模，并依次使用80#、120#、240#砂纸打磨基模表面的毛刺，形成原基模；

　　(2)在原基模上喷涂易打磨的模具胶衣，在50℃温室里固化3小时-5小时，待模具胶衣充分固化后，使用160#、240#、400#、600#砂纸依次打磨模具胶衣表面使用表面充分光滑平整，形成中间基模；

　　(3)在中间基模的模具胶衣表面均匀涂覆脱模蜡，并再次喷涂模具胶衣，在25℃条件下固化30分钟，形成上述基模。

　　更进一步的，上述树脂为低收缩乙烯基树脂；导热粉为铝粉、氧化铝粉、氧化硅粉、氧化锌粉、氮化铝粉、氮化硼粉、碳化硅粉或石墨粉；固化剂为阿克苏M50；加热线路为碳纤维加热线。

　　更进一步的，上述步骤三之后还包括：在上述加热玻璃钢模具骨架上糊制模具保温层结构，并在其背部轮廓加强焊接，最终形成加热玻璃钢模具。

　　为了更详细的描述本发明，以下列举更为详尽的实施例进行说明。

　　一、根据加热玻璃钢模具的设计数据利用3D软件建立基模图纸，按照基模图纸要求使用数控机床设备机械加工基模，并依次使用80#、120#、240#砂纸打磨基模表面的毛刺，形成原基模；

　　二、在原基模上喷涂易打磨的模具胶衣，在50℃温室里固化3小时-5小时，待模具胶衣充分固化后，使用160#、240#、400#、600#砂纸依次打磨模具胶衣表面使用表面充分光滑平整，形成中间基模；

　　三、在中间基模的模具胶衣表面均匀涂覆脱模蜡，并再次喷涂模具胶衣，在25℃条件下固化30分钟，形成基模，备用；

　　四、向树脂中加入导热粉充分搅拌调制成原料树脂，导热粉均匀分散在原料树脂中，备用；导热粉占原料树脂总重量的25％，导热粉为铝粉；

　　五、向上述原料树脂中加入固化剂并搅拌均匀调制成涂覆树脂，上述固化剂占原料树脂总重量的1％-1.5％；将涂覆树脂糊制在基模上，表面层使用表面毡，室温固化5小时后打磨表面毛刺，继续糊制基模，直至其厚度到达3mm-5mm的厚度，得到中间模；

　　六、待上述中间模充分固化后，在中间模的表层上均匀铺设加热线路，线路采取U形铺设，线距5cm,间距大则加热不均匀，间距太小则模具容易分层，加热线路为碳纤维加热线，然后继续使用上述涂覆树脂糊制在中间模上，直至其厚度达到5mm-10mm，室温固化36小时，得到加热玻璃钢模具骨架；

　　七、在上述加热玻璃钢模具骨架上糊制模具保温层结构，并在其背部轮廓加强焊接，最终形成加热玻璃钢模具。

　　如图1与图2所示的，加热玻璃钢模具包括上钢模骨架1与下钢模骨架2，上钢模骨架1带有模具上模腔3，下钢模骨架2带有模具下模腔4，而导热粉5均匀布置在玻璃钢6内，在玻璃钢6的中部附近布置有加热线路7，其具体的加热玻璃钢模具依次布置为胶衣层8、富树脂层9、前增强层10、加热线路7形成的碳纤维加热层11、保温层12、后增强层13，然后在加热玻璃钢模具上搭建对应的钢结构架14。

　　对本发明制备的加热玻璃钢模具进行检验，将加热玻璃钢模具安装固定在RTM生产压机上，压机可实现模具闭合与开启，并在加热玻璃钢模具上选取10个测试点求取平均值，通电加热模具每隔5分钟测试模具表面温度，如表1所示的，表1为温度变化情况。

　　表1

　　该发明在实际应用，降低了加热玻璃钢模具成本的70％，提高了加热效率2倍，降低了使用加热玻璃钢模具能耗的80％，是现有技术的极大进步。

　　当然，以上说明仅仅为本发明的较佳实施例，本发明并不限于列举上述实施例，应当说明的是，任何熟悉本领域的技术人员在本说明书的教导下，所做出的所有等同替代、明显变形形式，均落在本说明书的实质范围之内，理应受到本发明的保护。

　　

　　技术特征：

　　1.一种用于加热玻璃钢模具的制备方法，其包括以下步骤：

　　A、向树脂中加入导热粉充分搅拌调制成原料树脂，导热粉均匀分散在原料树脂中，备用；

　　B、制备基模，向上述原料树脂中加入固化剂并搅拌均匀调制成涂覆树脂；将涂覆树脂糊制在基模上，表面层使用表面毡，室温固化5小时后打磨表面毛刺，继续糊制基模，直至其厚度到达加热玻璃钢模具设计总厚度的1/3-1/2，得到中间模；

　　C、待上述中间模充分固化后，在中间模的表层上均匀铺设加热线路，线路采取U形铺设，线距5cm,然后继续使用上述涂覆树脂糊制在中间模上，直至其厚度达到加热玻璃钢模具设计总厚度，室温固化36小时，得到加热玻璃钢模具骨架。

　　2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述步骤B中制备基模的步骤还包括：

　　B1、根据加热玻璃钢模具的设计数据利用3D软件建立基模图纸，按照基模图纸要求使用数控机床设备机械加工基模，并依次使用80#、120#、240#、600#砂纸打磨基模表面的毛刺，形成原基模；

　　B2、在原基模上喷涂易打磨的模具胶衣，在50℃温室里固化3小时-5小时，待模具胶衣充分固化后，使用160#、240#、400#、600#砂纸依次打磨模具胶衣表面使用表面充分光滑平整，形成中间基模；

　　B3、在中间基模的模具胶衣表面均匀涂覆脱模蜡，并再次喷涂模具胶衣，在25℃条件下固化30分钟，形成上述基模。

　　3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述树脂为低收缩乙烯基树脂；导热粉为铝粉、氧化铝粉、氧化硅粉、氧化锌粉、氮化铝粉、氮化硼粉、碳化硅粉或石墨粉；固化剂为过氧化甲乙酮，加热线路为碳纤维加热线。

　　4.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述步骤C之后还包括：在上述加热玻璃钢模具骨架上糊制模具保温层结构，并在其背部轮廓加强焊接，最终形成加热玻璃钢模具。

　　5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述步骤A具体的还包括：上述导热粉占原料树脂总重量的25％。

　　6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于，上述步骤B具体的还包括：上述固化剂占原料树脂总重量的1％-1.5％。

　　技术总结

　　本发明提供了一种用于加热玻璃钢模具的制备方法，其包括以下步骤：制备基模，向上述原料树脂中加入固化剂并搅拌均匀调制成涂覆树脂；将涂覆树脂糊制在基模上，表面层使用表面毡，室温固化5小时后打磨表面毛刺，继续糊制基模，得到中间模；待上述中间模充分固化后，在中间模的表层上均匀铺设加热线路，然后继续使用上述涂覆树脂糊制在中间模上，室温固化36小时，得到加热玻璃钢模具骨架。使用碳纤维加热制作的玻纤增强树脂基模具的厚度为使用铜管热循环方式的模具厚度的三分之一，极大地降低了模具制作使用的原材料，更降低了模具的整体重量对模具在使用过程中的周转循环，解决了局部过热对模具造成损伤的技术问题。 1

　　技术研发人员：刘海波;叶柏菊;金柏青;张蒙蒙;崔金亭

　　受保护的技术使用者：青岛威奥时代新材料有限公司

　　技术研发日：2017.12.26

　　技术公布日：2018.06.15