CN105627696A - 一种树脂基复合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法 - Google Patents

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赵学平
田银俊
耿洪波
李婷
王峰
杨单媚
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Abstract

本发明涉及一种水溶性芯模的制备方法，具体涉及一种树脂基复合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法，包括步骤：将凝固拆模后的水溶性芯模放入微波加热设备中，在微波源输出功率为0.7～30kW、温度为40～90℃的条件下干燥1～150min，获得含水量低于0.5％的水溶性芯模，可直接用于树脂基复合材料成型。本发明与普通外部热源辐射加热干燥方法相比，具有时间短、能耗低等优点，是一种既绿色又环保的芯模干燥方法。

Description

一种树脂基复合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法
技术领域
本发明涉及一种水溶性芯模的制备方法，具体涉及一种树脂基复合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法。
背景技术
水溶性芯模由于兼备优异的遇水溃散性与良好的耐温性，在树脂基复合材料制造领域正逐步被应用。目前，树脂基复合材料成型所用的水溶性芯模主要是由水溶性高分子与无机填料组成，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，常用的无机填料有玻璃微珠、石英砂、高岭土、氧化铝、二氧化钛等。例如，申请号为200710306024.X的中国专利申请就公开了一种使用聚乙吡咯烷酮作水溶性粘结剂、玻璃微珠与氧化铝等陶瓷粉末作填料的水溶性芯模材料的制备方法。由于粘结剂中水份含量较高，为了使芯模能干燥成型，芯模材料完成配料、浇注、脱模工序后，需要在50～150℃温度范围内干燥1～60h，待芯模内部水份含量达到要求后才能使用。但是，现有干燥方法，具有如下缺陷：
(1)采用现有技术干燥水溶性芯模时间长
水溶性芯模通常采用电热鼓风干燥箱进行干燥，由于组成芯模的填料均为导热性较差的无机材料，热能从芯模表面传递到芯模内部耗时较长，芯模内部水份蒸发缓慢。此外，为了避免芯模开裂与水溶性高分子失效等问题的发生，电热鼓风干燥箱升温速率不易过快、温度不易过高(不超过150℃)，根据水溶性芯模尺寸的大小，干燥时间一般在10～50h范围内。如北京航空航天大学罗楚养等(复合材料学报.2011，28(3)：204-207)研制的复合材料翼盒，该复合材料翼盒采用了水溶性材料作型芯，在陶瓷型芯干燥过程中，为防止升温过快造成型芯开裂，试验时以20℃为一个梯度进行升温，最高温度为130℃，烘干过程进行3次翻面以加快烘干过程，总烘干时间约为50h。
(2)采用现有技术干燥水溶性芯模能耗大
电热鼓风干燥箱的功率一般为5～40kW，升温阶段输出功率在50～100％范围内，保温阶段输出功率在20～50％范围内，采用电热鼓风干燥箱干燥一次水溶性芯模大约需要20～800kW·h的电能。
由以上可知，由于芯模填料热导率较低，使用普通外部热源热辐射加热方式对芯模干燥时，热能从芯模外壁传到芯模内部耗时较长，芯模内部水份蒸发缓慢，不利于节约电能和缩短芯模生产周期。
微波加热作为一种新型加热技术，因其具有加热迅速和节能等特点而被广泛应用于食品、医药、化工、建材等领域。微波加热不同于一般的由外部热源通过辐射由表及里的传导式加热，它是材料在电磁场中由于介质损耗而引起的体积加热，即将电磁能直接传递给被加热的物质分子，使分子以极高的速度振动并产生热效应，使被加热的物质内部和表面的温度同时迅速上升。因此，可使受热物体中水份快速蒸发而达到干燥。使用微波加热技术干燥水溶性芯模，不但可以缩短芯模干燥时间，还可节约电能，在树脂基复合材料成型工艺中具有重大应用价值。
发明内容
鉴于上述现有技术中所存在的问题，本发明的目的在于提供一种节能、高效的树脂基复合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法，解决现有技术中存在的水溶性芯模干燥周期长、能耗大的问题。
本发明利用微波干燥树脂基复合材料成型用水溶性芯模的具体方法如下：
将凝固拆模后的水溶性芯模放入微波加热设备中，在微波源输出功率为0.7～30kW、温度为40～90℃的条件下干燥1～150min，获得含水量低于0.5％的水溶性芯模，可直接用于树脂基复合材料成型。
上述水溶性芯模填料选自玻璃微珠、石英砂、氧化铝粉、氧化锆粉等一些低微波吸收率的无机材料中一种或多种；上述凝固剂优选半水石膏粉等一些吸水凝固性较好的无机材料。
为了提高水溶性芯模的干燥效率，可用波导将微波分别引入到微波加热设备谐振腔的顶部与底部，即从上下两个方向共同照射芯模，在载物盘转动过程中，可使芯模上下两端同时得到干燥。
根据微波穿透性的限制，为保证芯模各部分均能得到微波照射，在芯模上下两个方向共同照射微波的情况下，芯模沿微波照射方向的厚度不应超过两个微波波长。
对于尺寸较大的水溶性芯模，为保证水溶性芯模不会因水份急剧蒸发引起开裂，可先在40～60℃温度范围内干燥1～70min，再在60～90℃温度范围内干燥1～80min。
本发明的有益效果为：
本发明与普通外部热源辐射加热干燥方法相比，具有时间短、能耗低等优点，是一种既绿色又环保的芯模干燥方法。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细说明。
一种树脂基复合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法，该水溶性芯模微波干燥的具体操作步骤如下：
(1)预成型：将含水量占水溶性芯模浆料总质量为10～50％的水溶性高分子粘结剂与无机填料按比例混合，混合均匀后加入凝固剂继续搅拌，搅拌均匀后将芯模浆料浇入模具中，待芯模浆料完全凝固后再将成型模具拆除；
(2)干燥：将凝固拆模后的水溶性芯模放入微波加热设备中，在微波源输出功率为0.7～30kW、温度为40～90℃的条件下干燥1～150min，获得含水量低于0.5％的水溶性芯模。
上述水溶性芯模填料选自玻璃微珠、石英砂、氧化铝粉、氧化锆粉等一些低微波吸收率的无机材料中一种或多种。上述凝固剂优选半水石膏粉等一些吸水凝固性较好的无机材料。
为了提高水溶性芯模的干燥效率，可用波导将微波分别引入到微波加热设备谐振腔的顶部与底部，即从上下两个方向共同照射芯模，在载物盘转动过程中，可使芯模上下两端同时得到干燥。根据微波穿透性的限制，为保证芯模各部分均能得到微波照射，在芯模上下两个方向共同照射微波的情况下，芯模沿微波照射方向的厚度不应超过两个微波波长。
对于尺寸较大的水溶性芯模，为保证水溶性芯模不会因水份急剧蒸发引起开裂，可先在40～60℃温度范围内干燥1～70min，再在60～90℃温度范围内干燥1～80min。
实施例1
将凝固脱模后含水量为10％、厚度为12cm的水溶性芯模放入频率为2450MHz、功率为0.7kW的微波干燥设备中，在温度为50℃条件下进行微波干燥，干燥15min后水溶性芯模的含水量为0.3％，可直接用于树脂基复合材料成型。
实施例2
将凝固脱模后含水量为20％、厚度为12cm的水溶性芯模放入频率为2450MHz、功率为1.4kW的微波干燥设备中，在温度为60℃条件下进行微波干燥，干燥30min后水溶性芯模的含水量为0.4％，可直接用于树脂基复合材料成型。
实施例3
将凝固脱模后含水量为45％、厚度为24cm的水溶性芯模放入频率为2450MHz、功率为10kW的微波干燥设备中，先在温度为50℃条件下干燥25min，再在65℃条件下干燥35min，干燥后水溶性芯模的含水量为0.3％，可直接用于树脂基复合材料成型。
实施例4
将凝固脱模后含水量为20％、厚度为30cm的水溶性芯模放入频率为915MHz、功率为10kW的微波干燥设备中，先在温度为40℃条件下干燥40min，再在80℃条件下干燥60min，干燥后水溶性芯模的含水量为0.2％，可直接用于树脂基复合材料成型。
实施例5
将凝固脱模后含水量为40％、厚度为45cm的水溶性芯模放入频率为915MHz、功率为20kW的微波干燥设备中，先在温度为45℃条件下干燥60min，再在80℃条件下干燥80min，干燥后水溶性芯模的含水量为0.3％，可直接用于树脂基复合材料成型。
实施例6
将凝固脱模后含水量为50％、厚度为62cm的水溶性芯模放入频率为915MHz、功率为30kW的微波干燥设备中，先在温度为45℃条件下干燥80min，再在80℃条件下干燥70min，干燥后水溶性芯模的含水量为0.4％，可直接用于树脂基复合材料成型。
本发明与现有技术相比具有以下优点：
(1)水溶性芯模材料在微波作用下，内部水分子以极高的速度振动并产生热效应，可使水溶性芯模材料整体加热，大幅度缩短芯模的干燥时间。
水溶性芯模通常采用电热鼓风干燥箱进行干燥，由于组成芯模的填料均为导热性较差的无机材料，热能从芯模表面传递到芯模内部耗时较长，芯模内部水份蒸发缓慢。此外，为了避免芯模开裂与水溶性高分子失效等问题的发生，电热鼓风干燥箱升温速率不易过快、温度不易过高(不超过150℃)，根据水溶性芯模尺寸的大小，干燥时间一般在10～50h范围内，而微波加热设备干燥水溶性芯模的时间一般不超过150min，其干燥时间可缩短至电热鼓风干燥箱的1/20～1/4。
(2)微波加热方式能量转换效率高，可降低水溶性芯模干燥的电能消耗。
电热鼓风干燥箱的功率一般为5～40kW，升温阶段输出功率在50～100％范围内，保温阶段输出功率在20～50％范围内，采用电热鼓风干燥箱干燥一次水溶性芯模大约需要20～800kW·h的电能。微波加热设备的排水量通常按1.0kg水/kW·h微波计算，即输出功率为1kW的微波源，1h可以干燥1.0kg的水，对于同样尺寸、同样含水量的水溶性芯模，采用微波干燥，其耗电量约为电热鼓风干燥箱的1/4。
(3)微波加热不会降低水溶性芯模的力学性能与水溶溃散性能，具有成本低、操作简单等优点，适合于工业化生产。
含水量及加热温度是影响芯模力学性能与水溶溃散性的主要因素。采用微波干燥与外部热源辐射加热方式干燥所获得的水溶性芯模含水量均可控制在0.5％以内，两者力学性能相当，不影响树脂基复合材料成型。电热鼓风干燥箱加热温度一般在100～150℃范围内，微波加热温度一般不超过90℃，水溶性高分子在微波加热过程中不会因温度过高发生失效，不影响芯模的水溶溃散性。
此外，尺寸较大的水溶性芯模可以使用工业微波炉进行干燥，工业微波炉通常采用PLC控制系统，可实现烘干过程中微波输出功率、载物盘转动速度、温度等自动控制与监测，具有成本低、操作简单等优点。

Claims (5)

1.一种树脂基复合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法，其特征在于，将凝固脱模后的水溶性芯模放入微波加热设备中，在微波源输出功率为0.7～30kW、温度为40～90℃的条件下进行微波干燥1～150min。
2.根据权利要求1所述的树脂基复合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法，其特征在于，所述水溶性芯模的填料选自玻璃微珠、石英砂、氧化铝粉或氧化锆粉中一种或多种。
3.根据权利要求1所述的树脂基复合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法，其特征在于，采用波导将微波分别引入到所述微波加热设备的谐振腔的顶部与底部，从上下两个方向共同照射所述水溶性芯模，在载物盘转动过程中，使所述水溶性芯模上下两端同时得到干燥。
4.根据权利要求3所述的树脂基复合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法，其特征在于，所述水溶性芯模沿微波照射方向的厚度不超过两个微波波长。
5.根据权利要求1所述的树脂基复合材料成型用水溶性芯模的微波干燥方法，其特征在于，对于尺寸较大的水溶性芯模，先在40～60℃温度范围内干燥1～70min，再在60～90℃温度范围内干燥1～80min。
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Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112599428A (zh) * 2020-12-11 2021-04-02 深圳平晨半导体科技有限公司 一种芯片封装组件

Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86105132A (zh) * 1986-08-16 1988-03-23 安徽省商业科技研究所 水洗羽毛微波干燥机
CN101229574A (zh) * 2007-12-29 2008-07-30 中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院 一种水溶性模芯的制备方法
CN201149414Y (zh) * 2008-04-30 2008-11-12 李勇 耐火材料用微波烘干器
CN101464087A (zh) * 2007-12-17 2009-06-24 泰安康平纳毛纺织集团有限公司 一种基于染整行业中纱线微波烘干的方法及装置
CN101726165A (zh) * 2008-10-29 2010-06-09 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种织物烘干装置和方法

Patent Citations (5)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN86105132A (zh) * 1986-08-16 1988-03-23 安徽省商业科技研究所 水洗羽毛微波干燥机
CN101464087A (zh) * 2007-12-17 2009-06-24 泰安康平纳毛纺织集团有限公司 一种基于染整行业中纱线微波烘干的方法及装置
CN101229574A (zh) * 2007-12-29 2008-07-30 中国航空工业第一集团公司北京航空材料研究院 一种水溶性模芯的制备方法
CN201149414Y (zh) * 2008-04-30 2008-11-12 李勇 耐火材料用微波烘干器
CN101726165A (zh) * 2008-10-29 2010-06-09 机械科学研究总院先进制造技术研究中心 一种织物烘干装置和方法

Cited By (1)

* Cited by examiner, † Cited by third party
Publication number Priority date Publication date Assignee Title
CN112599428A (zh) * 2020-12-11 2021-04-02 深圳平晨半导体科技有限公司 一种芯片封装组件

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