一種樹脂基復合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法
【技術領域】
[0001]本發(fā)明涉及一種水溶性芯模的制備方法，具體涉及一種樹脂基復合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法。
【背景技術】
[0002]水溶性芯模由于兼?zhèn)鋬?yōu)異的遇水潰散性與良好的耐溫性，在樹脂基復合材料制造領域正逐步被應用。目前，樹脂基復合材料成型所用的水溶性芯模主要是由水溶性高分子與無機填料組成，常用的水溶性高分子有聚乙烯醇、聚乙烯吡咯烷酮、磷酸酯淀粉等，常用的無機填料有玻璃微珠、石英砂、高嶺土、氧化鋁、二氧化鈦等。例如，申請?zhí)枮?00710306024.X的中國專利申請就公開了一種使用聚乙吡咯烷酮作水溶性粘結劑、玻璃微珠與氧化鋁等陶瓷粉末作填料的水溶性芯模材料的制備方法。由于粘結劑中水份含量較高，為了使芯模能干燥成型，芯模材料完成配料、澆注、脫模工序后，需要在50?150°C溫度范圍內(nèi)干燥I?60h，待芯模內(nèi)部水份含量達到要求后才能使用。但是，現(xiàn)有干燥方法，具有如下缺陷:
[0003](I)采用現(xiàn)有技術干燥水溶性芯模時間長
[0004]水溶性芯模通常采用電熱鼓風干燥箱進行干燥，由于組成芯模的填料均為導熱性較差的無機材料，熱能從芯模表面?zhèn)鬟f到芯模內(nèi)部耗時較長，芯模內(nèi)部水份蒸發(fā)緩慢。此夕卜，為了避免芯模開裂與水溶性高分子失效等問題的發(fā)生，電熱鼓風干燥箱升溫速率不易過快、溫度不易過高(不超過150°C)，根據(jù)水溶性芯模尺寸的大小，干燥時間一般在10?50h范圍內(nèi)。如北京航空航天大學羅楚養(yǎng)等(復合材料學報.2011,28(3):204-207)研制的復合材料翼盒，該復合材料翼盒采用了水溶性材料作型芯，在陶瓷型芯干燥過程中，為防止升溫過快造成型芯開裂，試驗時以20°C為一個梯度進行升溫，最高溫度為130°C，烘干過程進行3次翻面以加快烘干過程，總烘干時間約為50h。
[0005](2)采用現(xiàn)有技術干燥水溶性芯模能耗大
[0006]電熱鼓風干燥箱的功率一般為5?40kW，升溫階段輸出功率在50?100%范圍內(nèi)，保溫階段輸出功率在20?50%范圍內(nèi)，采用電熱鼓風干燥箱干燥一次水溶性芯模大約需要20?800kW.h的電能。
[0007]由以上可知，由于芯模填料熱導率較低，使用普通外部熱源熱輻射加熱方式對芯模干燥時，熱能從芯模外壁傳到芯模內(nèi)部耗時較長，芯模內(nèi)部水份蒸發(fā)緩慢，不利于節(jié)約電能和縮短芯模生產(chǎn)周期。
[0008]微波加熱作為一種新型加熱技術，因其具有加熱迅速和節(jié)能等特點而被廣泛應用于食品、醫(yī)藥、化工、建材等領域。微波加熱不同于一般的由外部熱源通過輻射由表及里的傳導式加熱，它是材料在電磁場中由于介質損耗而引起的體積加熱，即將電磁能直接傳遞給被加熱的物質分子，使分子以極高的速度振動并產(chǎn)生熱效應，使被加熱的物質內(nèi)部和表面的溫度同時迅速上升。因此，可使受熱物體中水份快速蒸發(fā)而達到干燥。使用微波加熱技術干燥水溶性芯模，不但可以縮短芯模干燥時間，還可節(jié)約電能，在樹脂基復合材料成型工藝中具有重大應用價值。

【發(fā)明內(nèi)容】

[0009]鑒于上述現(xiàn)有技術中所存在的問題，本發(fā)明的目的在于提供一種節(jié)能、高效的樹脂基復合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法，解決現(xiàn)有技術中存在的水溶性芯模干燥周期長、能耗大的問題。
[0010]本發(fā)明利用微波干燥樹脂基復合材料成型用水溶性芯模的具體方法如下:
[0011 ]將凝固拆模后的水溶性芯模放入微波加熱設備中，在微波源輸出功率為0.7?30kW、溫度為40?90°C的條件下干燥I?150min，獲得含水量低于0.5 %的水溶性芯模，可直接用于樹脂基復合材料成型。
[0012]上述水溶性芯模填料選自玻璃微珠、石英砂、氧化鋁粉、氧化鋯粉等一些低微波吸收率的無機材料中一種或多種;上述凝固劑優(yōu)選半水石膏粉等一些吸水凝固性較好的無機材料。
[0013]為了提高水溶性芯模的干燥效率，可用波導將微波分別引入到微波加熱設備諧振腔的頂部與底部，即從上下兩個方向共同照射芯模，在載物盤轉動過程中，可使芯模上下兩端同時得到干燥。
[0014]根據(jù)微波穿透性的限制，為保證芯模各部分均能得到微波照射，在芯模上下兩個方向共同照射微波的情況下，芯模沿微波照射方向的厚度不應超過兩個微波波長。
[0015]對于尺寸較大的水溶性芯模，為保證水溶性芯模不會因水份急劇蒸發(fā)引起開裂，可先在40?60°C溫度范圍內(nèi)干燥I?70min，再在60?90°C溫度范圍內(nèi)干燥I?80min。
[0016]本發(fā)明的有益效果為:
[0017]本發(fā)明與普通外部熱源輻射加熱干燥方法相比，具有時間短、能耗低等優(yōu)點，是一種既綠色又環(huán)保的芯模干燥方法。
【具體實施方式】
[0018]下面對本發(fā)明做進一步詳細說明。
[0019]—種樹脂基復合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法，該水溶性芯模微波干燥的具體操作步驟如下:
[0020](I)預成型:將含水量占水溶性芯模漿料總質量為10?50%的水溶性高分子粘結劑與無機填料按比例混合，混合均勻后加入凝固劑繼續(xù)攪拌，攪拌均勻后將芯模漿料澆入模具中，待芯模漿料完全凝固后再將成型模具拆除；
[0021](2)干燥:將凝固拆模后的水溶性芯模放入微波加熱設備中，在微波源輸出功率為
0.7?301^、溫度為40?90°(:的條件下干燥1?1501^11，獲得含水量低于0.5%的水溶性芯模。
[0022]上述水溶性芯模填料選自玻璃微珠、石英砂、氧化鋁粉、氧化鋯粉等一些低微波吸收率的無機材料中一種或多種。上述凝固劑優(yōu)選半水石膏粉等一些吸水凝固性較好的無機材料。
[0023]為了提高水溶性芯模的干燥效率，可用波導將微波分別引入到微波加熱設備諧振腔的頂部與底部，即從上下兩個方向共同照射芯模，在載物盤轉動過程中，可使芯模上下兩端同時得到干燥。根據(jù)微波穿透性的限制，為保證芯模各部分均能得到微波照射，在芯模上下兩個方向共同照射微波的情況下，芯模沿微波照射方向的厚度不應超過兩個微波波長。
[0024]對于尺寸較大的水溶性芯模，為保證水溶性芯模不會因水份急劇蒸發(fā)引起開裂，可先在40?60°C溫度范圍內(nèi)干燥I?70min，再在60?90°C溫度范圍內(nèi)干燥I?80min。
[0025]實施例1
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