CN103439235A - 一种不同平板纤维预成型体渗透率测量方法 - Google Patents

Abstract

本发明公开了一种不同平板纤维预成型体渗透率测量方法，属于复合材料预成型体液体成型技术领域。通过实验装置将不同的平板纤维预成型体按照不同的排列方式放置在平板模具中,且平板模具需直立放置，以保证注胶口在平板模具下侧，出胶口在平板模具上侧，使液体较均匀的浸润整个纤维预成型体，待平板纤维完全浸润后，并在一定温度和一定压力的条件下使液体从平板模具中流出，同时测量单位时间内流出的液体体积，计算平板纤维预成型体的渗透率；其测量方法简单、易于操作，测量数据准确。本测量方法可以测量相同注射压力下不同孔隙率平板纤维预成型体的渗透率以及不同注射压力下同等孔隙率平板纤维预成型体的渗透率。

Description

一种不同平板纤维预成型体渗透率测量方法

技术领域

本发明属于复合材料液体成型技术领域,具体地说,涉及一种不同平板纤维预成型体渗透率测量方法。

背景技术

渗透率是在一定压差下液体通过多孔介质的能力，对渗透率的研究可以得出液体在多孔介质中受阻的情况。大部分液体注射成型过程都是在平板模具中进行，预成型体的轴向渗透率对液体在模具中的流动速度影响较大，因此测量不同平板纤维预成型体渗透率对于正确估计预成型体的成型时间具有重要意义。渗透率分为稳态渗透率和瞬态渗透率。纤维预成型体的材料，结构以及排列方式都会影响液体在其中的渗透率。大部分的稳态渗透率测量方法都是在平板模具中进行测量的；其首先将纤维预成型体放入平板模具内，并测得该纤维预成型体的孔隙率，通过单向注射实验测量纤维预成型体的渗透率，用该渗透率表示一定孔隙率下纤维预成型体的轴向稳态渗透率。

目前,现有公开的技术文献中提出的渗透率测量方法只是针对一种纤维结构，例如武汉理工大学硕士毕业论文“玻璃纤维织物一维面内渗透率的实验研究”中提出了一维单向面内渗透率、厚度方向渗透率以及二维面内、三维渗透率的测定方法，但其每种测量都需要不同结构的测量装置，并需要利用多个传感器进行测量。发明专利200710099160.6中公开了一种应用于树脂基复合材料中连续纤维增强体在铺层面内及厚度方向上渗透率的测试装置及其饱和渗透率的测试方法。在发明专利201210147884.4中提出了一种一定压力下纤维束轴向渗透率的测量方法。其测量方法复杂，使用功能单一，因预成型体不同而测量装置不同造成的成本浪费。

发明内容

为避免现有技术存在的不足，克服其测量方法复杂，使用功能单一，因预成型体不同而测量装置不同造成的成本浪费问题。本发明提出一种不同平板纤维预成型体渗透率测量方法，通过加压装置给渗透率测量提供压力，待平板纤维完全浸润后，测量单位时间内流出的液体体积，计算平板纤维预成型体的渗透率,其测量过程简单易操作，实验数据准确。本发明可以测量相同注射压力下不同孔隙率平板纤维预成型体的渗透率以及不同注射压力下同等孔隙率平板纤维预成型体的渗透率。

本发明解决其技术问题所采用的技术方案是:通过实验装置将不同的平板纤维预成型体按照不同的排列方式放置于平板模具中,并在一定温度和一定压力的条件下使液体从模具中流出，记录单位时间内液体流出的体积，计算不同平板纤维预成型体的稳态渗透率。

本发明不同平板纤维预成型体渗透率测量方法，其特点是包括以下步骤:将平板纤维预成型体放入平板模具中通过定位销定位紧固，平板模具直立放置保证注胶口在模具下部，出胶口在模具上部；将注胶口的连接管卸下放入混合好的树脂中，关闭1^#和2^#阀门，同时打开3^#、4^#和5^#阀门；开启真空泵待树脂被吸入储料罐后，关闭5^#阀门，并将与5^#阀门固连的连接管与模具的注胶口连接；保持10～20分钟，待到储料罐中真空脱泡达到试验要求；关闭3^#和4^#阀门并开启增压泵，待增压泵稳定后根据压力表的示值变化调节1^#阀门，压力表稳定后打开4^#和5^#阀门；待树脂在一定压力下注射完成，测量树脂在出胶口的流出量，计算单位时间内的流出量，平板纤维预成型体的渗透率按公式（1）进行:

$K=\frac{{\mathrm{V\η\ϵL}}_c}{t_{s}P}---\left(1\right)$

Kozeny-Carman方程

$K_o=\frac{D_f^2}{16K}\frac{{\mathrm{\ϵ}}^3}{{(1-\mathrm{\ϵ})}^2}---\left(2\right)$

其中，V为单位时间内液体流出体积ml，η为液体粘度，ε为孔隙率，

Lc为模具高度m，P为注射压力bar，K为渗透率m²，

t_s为规定时间s，D_f为纤维丝直径m，K_o为Kozeny常数。

有益效果

本发明提出的一种不同平板纤维预成型体渗透率测量方法，通过实验装置将不同的平板纤维预成型体按照不同的排列方式放置在平板模具中,且平板模具需直立放置以保证注胶口在模具下侧部，出胶口在模具上侧部，使液体较均匀的浸润整个纤维预成型体，待平板纤维完全浸润后，并在一定温度和一定压力的条件下使液体从模具中流出，同时测量单位时间内流出的液体体积，计算平板纤维预成型体的渗透率；其测量方法简单、易于操作，测量数据准确。本测量方法可以测量相同注射压力下不同孔隙率平板纤维预成型体的渗透率以及不同注射压力下同等孔隙率平板纤维预成型体的渗透率。

附图说明

下面结合附图和实施方式对本发明一种不同平板纤维预成型体渗透率测量方法作进一步详细说明。

图1为本发明不同平板纤维预成型体渗透率测量方法的测量装置示意图。

图中:

1.真空泵  2.增压泵  3.塑料管  4.1^#阀门  5.三通  6.压力表7.2^#阀门  8.四通  9.3^#阀门  10.4^#阀门  11.储料罐  12.5^#阀门  13.螺钉孔14.定位孔  15.注胶口  16.模具  17.出胶口  18.量筒  19.平台

具体实施方式

本实施例是一种不同平板纤维预成型体渗透率测量方法，适用于不同平板纤维预成型体渗透率的测量。

如图1所示，本发明不同平板纤维预成型体渗透率测量方法的测量装置，包括真空泵1、增压泵2、塑料管3、1^#阀门4、三通5、压力表6、2^#阀门7、四通8、3^#阀门9、4^#阀门10、储料罐11、5^#阀门12、螺钉孔13、定位孔14、注胶口15、模具16、出胶口17；增压泵2为其提供压力，增压泵2通过紧固件与塑料管3连接，塑料管3另一端连接1^#阀门4，1^#阀门4与四通8之间连接有三通5，三通5的上端安装有指针式压力表6。四通8的两个端口分别连接2^#阀门7和3^#阀门9，3^#阀门9位于四通8与真空泵1之间，3^#阀门9与真空泵1的抽气孔通过塑料管连接，四通8的另一端与4^#阀门10连接，4^#阀门10与储料罐11顶部相连接，储料罐11下部出口与平板模具16的注胶口15通过塑料管连接，储料罐11与模具16之间安装有5^#阀门12，平板模具16的出胶口17位于模具体的上部，出胶口17连接的塑料管一端放置在量筒上方。在使用过程中，首先准备好平板纤维预成型体，纤维预成型体放置在平板模具中通过定位销定位，通过螺钉紧固。将与注胶口15连接的塑料管卸下，并将塑料管的一端放入混合好的树脂中，关闭1^#阀门4和2^#阀门7，开启3^#阀门9、4^#阀门10和5^#阀门12，打开真空泵1，待树脂被吸入储料罐11后关闭5^#阀门12，再将与5^#阀门12连接的塑料管的另一端与模具16的注胶口15相连接，等待10～20分钟，直到储料罐11中真空脱泡达到试验要求为止；关闭3^#阀门9和4^#阀门10，开启增压泵2，待增压泵2稳定后，根据压力表6的示值变化调节1^#阀门4，待压力表6稳定后打开4^#阀门10和5^#阀门12，待树脂在一定压力下注射完成，测量树脂在出胶口17的流出量，计算单位时间内的流出量，并利用公式（1）、（2）计算其结构的渗透率。

本发明不同平板纤维预成型体渗透率测量方法，可以测量相同注射压力下不同孔隙率平板纤维预成型体的渗透率以及不同注射压力下同等孔隙率平板纤维预成型体的渗透率。具体测量过程为通过加压装置给渗透率测量提供压力，待平板纤维完全浸润后，测量单位时间内流出的液体体积，以此推算平板纤维预成型体的渗透率。

平板纤维预成型体的渗透率按公式（1）进行:

$K=\frac{{\mathrm{V\η\ϵL}}_c}{t_{s}P}---\left(1\right)$

Kozeny-Carman(KC)方程

$K_o=\frac{D_f^2}{16K}\frac{{\mathrm{\ϵ}}^3}{{(1-\mathrm{\ϵ})}^2}---\left(2\right)$

其中，V为单位时间内液体流出体积ml，η为液体粘度，ε为孔隙率，

Lc为模具高度m，P为注射压力bar，K为渗透率m²，

t_s为规定时间s，D_f为纤维丝直径m，K_o为Kozeny常数，

将方程(1)带入方程(2)中，即可估算不同纤维预成型体的渗透率。

本发明不同平板纤维预成型体渗透率测量方法，将不同的平板纤维预成型体按照不同的排列方式放置在实验装置的平板模具中,且平板模具需直立放置以保证注胶口位于模具下侧部，出胶口位于模具上侧部，使液体较均匀的浸润整个纤维预成型体，待平板纤维完全浸润后，并在一定温度和压力下使液体从模具中流出，同时测量单位时间内流出的液体体积，计算平板纤维预成型体的渗透率；测量方法可以测量相同注射压力下不同孔隙率平板纤维预成型体的渗透率以及不同注射压力下同等孔隙率平板纤维预成型体的渗透率。

Claims (1)

1.一种不同平板纤维预成型体渗透率测量方法，其特征在于包括以下步骤:将平板纤维预成型体放入平板模具中通过定位销定位紧固，平板模具直立放置保证注胶口在模具下部，出胶口在模具上部；将注胶口的连接管卸下放入混合好的树脂中，关闭1^#和2^#阀门，同时打开3^#、4^#和5^#阀门；开启真空泵待树脂被吸入储料罐后，关闭5^#阀门，并将与5^#阀门固连的连接管与模具的注胶口连接；保持10～20分钟，待到储料罐中真空脱泡达到试验要求；关闭3^#和4^#阀门并开启增压泵，待增压泵稳定后根据压力表的示值变化调节1^#阀门，压力表稳定后打开4^#和5^#阀门；待树脂在一定压力下注射完成，测量树脂在出胶口的流出量，计算单位时间内的流出量，平板纤维预成型体的渗透率按公式（1）进行:

$K=\frac{{\mathrm{V\η\ϵL}}_c}{t_{s}P}---\left(1\right)$

Kozeny-Carman方程

$K_o=\frac{D_f^2}{16K}\frac{{\mathrm{\ϵ}}^3}{{(1-\mathrm{\ϵ})}^2}---\left(2\right)$

其中，V为单位时间内液体流出体积ml，η为液体粘度，ε为孔隙率，

Lc为模具高度m，P为注射压力bar，K为渗透率m²，

t_s为规定时间s，D_f为纤维丝直径m，K_o为Kozeny常数。

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