CN116782439B - 电加热复合材料结构及其成型方法 - Google Patents

Abstract

本申请属于高分子材料及其成型方法技术领域，公开一种电加热复合材料结构及其成型方法。该电加热复合材料结构包括：具有曲面的高分子基体；随形覆盖在曲面上的电加热层，电加热层包括金属走线以及设置在金属走线两侧的第一高分子膜层和第二高分子膜层，第一高分子膜层和第二高分子膜层上分别预设有与对应边缘设置保留区的剪口；金属走线在第一高分子膜层和第二高分子膜层上位置避让剪口；剪口在第一高分子膜层与高分子基体热压成型之前形成；高分子基体和电加热层采用热压罐热压一体式成型。通过在第一高分子膜层和第二高分子膜层的预设位置开设剪口，使铺设面良好，且采用热压工艺配合剪口设计，提高电加热复合材料结构的粘结强度。

Description

电加热复合材料结构及其成型方法

技术领域

本申请涉及高分子材料及其成型方法技术领域，尤其涉及一种塑料材料及其成型方法技术领域，具体涉及一种电加热复合材料结构及其成型方法。

背景技术

因直升机及固定翼飞机在飞行过程中机翼、旋翼、进气道等部位会结冰从而影响气动外形与飞行安全，故需要在这些部位采取防冰措施，保证飞行品质。电加热防冰方法需要将电加热片整合到容易结冰部位的复合材料蒙皮中，从而实现在飞行过程中对电加热片通电升高易结冰部位蒙皮的温度，进而将蒙皮表面的冰熔化。

现有的电加热片由金属走线和金属走线两侧的聚酰亚胺膜组成，由于聚酰亚胺膜光滑不透气、韧性大、不能随意打剪口、贴合性差，故电加热片与两侧的预浸料粘接性差，导致成型后产品易产生分层缺陷。

发明内容

鉴于现有技术中的上述缺陷或不足，期望提供一种电加热复合材料结构及其成型方法。

第一方面，提供一种电加热复合材料结构，包括：

高分子基体，所述高分子基体具有曲面；

随形覆盖在所述曲面上的电加热层，所述电加热层包括金属走线以及设置在所述金属走线两侧的第一高分子膜层和第二高分子膜层，所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层上分别预设有剪口，所述剪口与所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层的边缘均设置有保留区；所述金属走线在所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层上位置避让所述剪口；

其中，所述剪口在所述第一高分子膜层与所述高分子基体热压成型之前形成；所述高分子基体和所述电加热层采用热压罐热压一体式成型。

作为优选的，所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层上分别预设有多个通孔，所述通孔贯穿所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层，且所述金属走线在所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层上位置避让所述通孔。

作为优选的，所述高分子基体由多层第一预浸料形成，多层所述第一预浸料在热压过程中部分胶料自所述第一高分子膜层靠近所述第一预浸料的一侧填充所述通孔。

作为优选的，所述第一高分子膜层上预设有多个第一剪口，所述第一剪口自所述第一高分子膜层的一个边缘向另一边缘延伸；

所述第二高分子膜层上预设有多个第二剪口，所述第二剪口自所述第二高分子膜层的一个边缘向另一边缘延伸。

作为优选的，所述第一高分子膜层与所述第二高分子膜层在对应位置处的所述第一剪口与所述第二剪口的延伸方向不同。

作为优选的，所述第一高分子膜层上包括多个所述第一剪口，且多个所述第一剪口的延伸方向不同；所述第二高分子膜层上包括多个所述第二剪口，且多个所述第二剪口的延伸方向不同。

作为优选的，所述剪口通过贴合在模具上形成，所述模具与所述高分子基体的形状和尺寸完全一致。

作为优选的，所述高分子基体沿第一方向具有预设长度，所述高分子基体在垂直于所述第一方向上的横截面呈凸起型，所述曲面在所述横截面上具有曲线边缘，所述曲线边缘在不同位置处的曲率不同，所述剪口至少覆盖所述曲线边缘中曲率最大点。

作为优选的，所述金属走线呈折线状，所述金属走线至少包括平行设置的两直线段，所述剪口位于相邻两直线段之间，所述直线段的位置根据预设的所述剪口的位置确定。

作为优选的，所述通孔位于相邻两直线段之间，且所述通孔避让所述剪口。

作为优选的，所述电加热复合材料结构还多层第二预浸料，多层所述第二预浸料随形覆盖在所述电加热层上，多层所述第二预浸料在热压过程中部分胶料自所述第二高分子膜层靠近所述第二预浸料的一侧填充所述通孔。

作为优选的，所述第一预浸料或/和所述第二预浸料的胶料包括树脂。

作为优选的，所述第一预浸料或/和所述第二预浸料包括浸润树脂的玻璃纤维布或碳纤维布。

作为优选的，所述电加热复合材料结构还包括第一胶膜层或/和第二胶膜层，其中，所述第一胶膜层设置于所述第一预浸料与所述电加热层之间；所述第二胶膜层设置于所述第二预浸料与所述电加热层之间。

第二方面，提供一种电加热复合材料结构的成型方法，所述方法包括：

提供预设有剪口的第一高分子膜层和第二高分子膜层、以及提供根据剪口位置预设的金属走线；

提供成型模具；

在所述模具上铺设用于形成高分子基体的多层第一预浸料，以及在多层所述第一预浸料上铺设第一高分子膜层、金属走线和第二高分子膜层；

通过热压罐热压一体式成型工艺形成所述电加热复合材料结构。

作为优选的，所述第一高分子膜层、金属走线和第二高分子膜层在铺设到多层所述第一预浸料之前，将所述第一高分子膜层、金属走线和第二高分子膜层复合至一起形成电加热层。

作为优选的，所述电加热层在铺设到多层所述第一预浸料之前，对所述电加热层进行打磨处理。

作为优选的，所述在多层所述第一预浸料上铺设第一高分子膜层、金属走线和第二高分子膜层之后，再铺设多层第二预浸料。

作为优选的，在所述第一预浸料与所述电加热层之间铺设第一胶膜层，或/和，在所述电加热层和所述第二预浸料之间铺设第二胶膜层。

作为优选的，在所述第二胶膜层铺设完成后进行抽真空处理，若所述第一胶膜层或/和所述第二胶膜层内存在气泡，则对所述气泡进行刺破处理。

根据本申请实施例提供的技术方案，本申请提供了一种电加热复合材料结构及其成型方法，该电加热复合材料结构包括：高分子基体，所述高分子基体具有曲面；随形覆盖在所述曲面上的电加热层，所述电加热层包括金属走线以及设置在所述金属走线两侧的第一高分子膜层和第二高分子膜层，所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层上分别预设有剪口，所述剪口与所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层的边缘均设置有保留区；所述金属走线在所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层上位置避让所述剪口；其中，所述剪口在所述第一高分子膜层与所述高分子基体热压成型之前形成；所述高分子基体和所述电加热层采用热压罐热压一体式成型。通过在电加热层的第一高分子膜层和第二高分子膜层的预设位置开设剪口，使铺设面良好，且高分子基体和电加热层在热压一体成型的过程中，高分子基体内的胶料熔融并透过第一高分子膜层上的剪口，增加高分子基体与电加热层的粘度，提高电加热复合材料结构的强度。

附图说明

通过阅读参照以下附图所作的对非限制性实施例所作的详细描述，本申请的其它特征、目的和优点将会变得更明显：

图1为本申请实施例提供的电加热复合材料结构的一种示例性结构图；

图2为本申请实施例提供的电加热层的一种示例性结构图；

图3为本申请实施例提供的电加热层的另一种示例性结构图；

图4为本申请实施例提供的第一高分子膜层与金属走线的布局图；

图5为本申请实施例提供的电加热复合材料结构的另一种示例性结构图；

图6为本申请实施例提供的第一高分子膜层与模具的示意图；

图7为本申请实施例提供的第一高分子膜层在模具上拓模的示意图；

图8为本申请实施例提供的一种拓模后的第一高分子膜层开设第一剪口的示意图；

图9为本申请实施例提供的在第一高分子膜层上铺设金属走线的示意图；

图10为本申请实施例提供的第一高分子膜层在同一侧开设第一剪口的示意图；

图11为本申请实施例提供的第一高分子膜层在两侧开设第一剪口的示意图；

图12为本申请实施例提供的模具的第二种示例性结构图；

图13为本申请实施例提供的模具的第三种示例性结构图；

图14为本申请实施例提供的电加热复合材料结构的成型方法的一种示例性流程框图。

以上图中：100 电加热复合材料结构；110 高分子基体；111 第一预浸料；120 电加热层；121 第一高分子膜层；1211 第一剪口；1212 通孔；122 金属走线；123 第二高分子膜层；1231 第二剪口；130 第二预浸料；140 第一胶膜层；150 第二胶膜层；200 模具。

具体实施方式

下面结合附图和实施例对本申请作进一步的详细说明。可以理解的是，此处所描述的具体实施例仅仅用于解释相关发明，而非对该发明的限定。另外还需要说明的是，为了便于描述，附图中仅示出了与该发明相关的部分。

需要说明的是，在不冲突的情况下，本申请中的实施例及实施例中的特征可以相互组合。下面将参考附图并结合实施例来详细说明本申请。

本申请使用的术语是仅仅出于描述特定实施例的目的，而非旨在限制本申请。在本申请和所附权利要求书中所使用的单数形式的“一种”、“所述”和“该”也旨在包括多数形式，除非上下文清楚地表示其他含义。还应当理解，本文中使用的术语“和/或”是指并包含一个或多个相关联的列出项目的任何或所有可能组合。

除非上下文另有要求，否则，在整个说明书和权利要求书中，术语“包括”被解释为开放、包含的意思，即为“包含，但不限于”。

在说明书的描述中，术语“一个实施例”、“一些实施例”、“示例性实施例”、“示例”、“特定示例”或“一些示例”等旨在表明与该实施例或示例相关的特定特征、结构、材料或特性包括在本公开的至少一个实施例或示例中。上述术语的示意性表示不一定是指同一实施例或示例。此外，所述的特定特征、结构、材料或特点可以以任何适当方式包括在任何一个或多个实施例或示例中。

术语“第一”、“第二”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性或者隐含指明所指示的技术特征的数量。由此，限定有“第一”、“第二”的特征可以明示或者隐含地包括一个或者更多个该特征。在本公开实施例的描述中，除非另有说明，“多个”的含义是两个或两个以上。

第一方面，如图1所示的本申请实施例提供的电加热复合材料结构100的一种示例性结构示意图，该电加热复合材料结构100包括：

高分子基体110，所述高分子基体110具有曲面；

随形覆盖在所述曲面上的电加热层120，所述电加热层120包括金属走线122以及设置在所述金属走线122两侧的第一高分子膜层121和第二高分子膜层123，所述第一高分子膜层121和所述第二高分子膜层123上分别预设有剪口，所述剪口与所述第一高分子膜层121和所述第二高分子膜层123的边缘均设置有保留区；所述金属走线122在所述第一高分子膜层121和所述第二高分子膜层123上位置避让所述剪口；

其中，所述剪口在所述第一高分子膜层121与所述高分子基体110热压成型之前形成；所述高分子基体110和所述电加热层120采用热压罐热压一体式成型。

本申请实施例中，如图1和图2所示，电加热复合材料结构100包括具有曲面的高分子基体110和随形覆盖在高分子基体110的曲面上电加热层120，通过在电加热层120的第一高分子膜层121和第二高分子膜层123的预设位置开设剪口，使铺设面良好，且高分子基体110和电加热层120在热压一体成型的过程中，高分子基体110内的胶料熔融并透过第一高分子膜层121上的剪口，增加高分子基体110与电加热层120的粘度，提高电加热复合材料结构100的强度。

具体的，高分子基体110具有曲面，将电加热层120随形覆盖在高分子基体110的曲面上，使得最终成型的电加热复合材料结构100呈弯曲状，能够适配飞机的机翼、旋翼、进气道等具有一定弯曲的部件。因此，最终成型的电加热复合材料结构100的弯曲形状与高分子基体110的曲面弯曲形状相同，通过调整高分子基体110的曲面的弯曲程度，即可调整最终成型的电加热复合材料结构100形状。

如图2和图3所示，电加热层120包括第一高分子膜层121和第二高分子膜层123、以及设置在第一高分子膜层121和第二高分子膜层123之间的金属走线122。第一高分子膜层121和第二高分子膜层123在预设位置处分别开设剪口，该预设位置可以通过模拟或实验等方式确定，通过在预设位置处开设剪口，可以避免第一高分子膜层121和第二高分子膜层123出现褶皱，使铺设面良好。剪口与第一高分子膜层121和第二高分子膜层123的边缘均设置有保留区（即剪口分别与第一高分子膜层121和第二高分子膜层123的边缘保持一定的距离），避免剪口将第一高分子膜层121和第二高分子膜层123剪断。金属走线122在第一高分子膜层121和第二高分子膜层123之间的走线位置避开对应的剪口，避免金属走线122从剪口位置穿出对应的第一高分子膜层121和第二高分子膜层123，或者防止金属走线122从第一高分子膜层121和第二高分子膜层123的剪口位置处与其他材料接触造成漏电、短路、触电等事故发生。

金属走线122选择导电良好的材料，第一高分子膜层121和第二高分子膜层123选择绝缘性良好的有机高分子材料，以将金属走线122封在第一高分子膜层121和第二高分子膜层123之间，避免金属走线122与其他材料接触。示例性的，第一高分子膜层121和第二高分子膜层123选用聚酰亚胺膜，聚酰亚胺膜是一种高性能、高温、高强度的聚合物材料，其具有优异的热稳定性、化学稳定性、耐磨性、抗氧化性、抗辐射性、电气绝缘性、耐高温性等特点。第一高分子膜层121和第二高分子膜层123也可以选择其他绝缘性好的塑料高分子薄膜，如聚氯乙烯、聚乙烯、聚丙烯、聚苯乙烯等。金属走线122的材料可以为镍铬合金、铁铬铝合金、不锈钢、铜、铝等。金属走线122也可以为金属带等。

在一些实施方式中，所述第一高分子膜层121和所述第二高分子膜层123上分别预设有多个通孔1212，所述通孔1212贯穿所述第一高分子膜层121和所述第二高分子膜层123，且所述金属走线122在所述第一高分子膜层121和所述第二高分子膜层123上位置避让所述通孔1212。

现有的电加热片由金属走线122和金属走线122两侧的聚酰亚胺膜组成，两侧的聚酰亚胺膜光滑不透气，当金属走线122与两侧的聚酰亚胺膜铺设在一起时，容易产生气泡不易排出，且当电加热片与两侧的预浸料铺设时，电加热片与两侧的预浸料粘结性差，导致最终成型的产品内部容易存在气泡、且粘结强度低，容易出现分层等问题，产品的报废率高。

如图4所示，在高分子基体110和电加热层120热压之前，先在第一高分子膜层121和第二高分子膜层123上开设贯穿二者的多个通孔1212，防止第一高分子膜层121和第二高分子膜层123产生气泡，解决气泡难以排出的问题；热压过程中，高分子基体110内的胶料在加热熔融状态下可以透过第一高分子膜层121和第二高分子膜层123上的通孔1212，进一步增加高分子基体110和电加热层120的粘结度，使电加热层120在铺设到高分子基体110上后不会窜位，提高电加热复合材料结构100的粘结强度。

金属走线122在第一高分子膜层121和第二高分子膜层123之间的走线位置需避让对应的通孔1212位置，避免金属走线122与两侧的预浸料接触造成漏电、短路、触电等事故发生。

在一些实施方式中，如图5所示，所述高分子基体110由多层第一预浸料111形成，多层所述第一预浸料111在热压过程中部分胶料自所述第一高分子膜层121靠近所述第一预浸料111的一侧填充所述通孔1212。

具体的，第一预浸料111内包括胶料，胶料在热压过程中加热呈熔融状态，熔融状态的胶料能从高分子基体110内向第一高分子膜层121的一侧流动，并填充第一高分子膜层121的通孔1212，增加高分子基体110与电加热层120的粘结度，提高电加热复合材料结构100的强度，且通孔1212被胶料填充，增加了第一高分子膜层121的绝缘性，避免金属走线122在通孔1212处与外部材料如第一预浸料111等接触。

可以理解的是，本领域的技术人员可以根据实际需求设置第一预浸料111的层数，示例性的，第一预浸料111可以为一层、两层、三层等。

在一些实施方式中，如图2和图3所示，所述第一高分子膜层121上预设有多个第一剪口1211，所述第一剪口1211自所述第一高分子膜层121的一个边缘向另一边缘延伸；

所述第二高分子膜层123上预设有多个第二剪口1231，所述第二剪口1231自所述第二高分子膜层123的一个边缘向另一边缘延伸。

具体的，如图6至图9所示，根据第一高分子膜层121与模具200的铺贴适应性，在第一高分子膜层121的多个预设位置处分别开设第一剪口1211，直到开设完第一剪口1211的第一高分子膜层121与模具200完全贴合，第一剪口1211自第一高分子膜层121的一个边缘向另一边缘延伸，且最大延伸处不会超过对应的边缘，即第一剪口1211与第一高分子膜层121对应的边缘保留一定的距离，保证第一高分子膜层121不会被剪断。

同样的，在第二高分子膜层123的多个预设位置处分别开设第二剪口1231，直到开设完第二剪口1231的第二高分子膜层123的铺设面良好，第二剪口1231自第二高分子膜层123的一个边缘向另一边缘延伸，且最大延伸处不会超过对应的边缘，即第二剪口1231与第二高分子膜层123对应的边缘保留一定的距离，保证第二高分子膜层123不会被剪断。

在一些实施方式中，所述第一高分子膜层121与所述第二高分子膜层123在对应位置处的所述第一剪口1211与所述第二剪口1231的延伸方向不同。

该示例性中，本申请中可以根据实际需求设置第一高分子膜层121和第二高分子膜层123上对应的第一剪口1211和第二剪口1231的开口方向。当第一高分子膜层121与第二高分子膜层123在对应位置处的第一剪口1211与第二剪口1231的延伸方向不同时，即第一高分子膜层121和第二高分子膜层123分别在相对的两侧开设第一剪口1211和第二剪口1231，如图2所示。当第一高分子膜层121与第二高分子膜层123在对应位置处的第一剪口1211与第二剪口1231的延伸方向相同时，即第一高分子膜层121和第二高分子膜层123在相同的一侧开设对应的第一剪口1211和第二剪口1231，如图3所示。

本申请实施例中，相较于在第一高分子膜层121和第二高分子膜层123在同一侧的对应位置处开设第一剪口1211和第二剪口1231而言，在第一高分子膜层121和第二高分子膜层123在相对两侧的对应位置处开设第一剪口1211和第二剪口1231这种方式可以增加电加热层120整体的强度。

在一些实施方式中，所述第一高分子膜层121上包括多个所述第一剪口1211，且多个所述第一剪口1211的延伸方向不同；所述第二高分子膜层123上包括多个所述第二剪口1231，且多个所述第二剪口1231的延伸方向不同。

该示例性中，本领域的技术人员可以根据实际需求设置第一高分子膜层121上多个第一剪口1211的开口方向，如多个第一剪口1211的延伸方向不同，即在第一高分子膜层121相对的两侧分别开设多个第一剪口1211（如图11所示）；再如多个第一剪口1211的延伸方向相同时，即在第一高分子膜层121的同一侧开设多个第一剪口1211（如图10所示）。同样的，本领域的技术人员可以根据实际需求设置第二高分子膜层123上多个第二剪口1231的开口方向，即可以在第二高分子膜层123的同一侧或者相对的两侧开设多个第二剪口1231。

在一些实施方式中，所述剪口通过贴合在模具200上形成，所述模具200与所述高分子基体110的形状和尺寸完全一致。

具体的，如图6至图8所示，模具200包括型腔，型腔具有曲面，将第一高分子膜层121铺设在模具200的曲面上时，根据第一高分子膜层121与模具200的铺贴适应性，在第一高分子膜层121的多个预设位置处分别开设第一剪口1211，直到开设完第一剪口1211的第一高分子膜层121与模具200的曲面完全贴合。同样的，在第二高分子膜层123的多个预设位置处分别开设第二剪口1231，直到开设完第二剪口1231的第二高分子膜层123的铺设面良好。本申请实施例提供的模具200还包括用于支撑所述型腔的支撑件，支撑件可以为支撑板等，位于型腔的下方。

将高分子基体110按照模具200曲面的形状随形覆盖在曲面上，最终成型的高分子基体110的形状和尺寸与模具200曲面的形状和尺寸完全相同。

因此，本领域的技术人员可以根据实际需求设置模具200型腔的曲面形状，通过改变模具200曲面的形状和尺寸，即可对应调整第一高分子膜层121和第二高分子膜层123上剪口的位置、长度和变化趋势，也可以调整最终成型的电加热复合材料结构100最终成型的形状和尺寸。

在三维坐标系中，x方向与y方向相垂直且位于同一水平面，z方向垂直于x方向与y方向相交所在平面。本申请实施例中，以三维坐标系中的方向来对本申请的模具200的曲面形状进行示例性说明，具体如下：

示例1：如图6所示，模具200的型腔沿第一方向（如x方向）具有预设长度（该预设长度可以根据实际需求设置），且沿x方向的高度保持一致，型腔在垂直于第一方向（垂直于第一方向如z方向）上的横截面呈凸起型，型腔沿z方向的高度逐渐递减，型腔沿y方向的宽度逐渐增加，最终型腔的表面构成沿z方向弯曲程度一致的弧形曲面。当第一高分子膜层121铺设在曲面上时，可以沿y方向的一侧开设延伸方向相同的多个第一剪口1211，或者沿y方向的两侧开设延伸方向不同的多个第一剪口1211，且第一剪口1211至少延伸至曲面中曲率最大点，即凸起最高点处。该示例中，多个第一剪口1211在不同位置处的长度相同，且多个第一剪口1211的变化趋势可以相同（即多个第一剪口1211随着曲面的高度或者曲率的变化趋势相同）。

示例2：如图12所示，该模具200曲面的形状与示例1所示的曲面的形状的区别之处在于，型腔沿x方向的高度逐渐降低。当第一高分子膜层121铺设在曲面上时，可以沿y方向的一侧开设延伸方向相同的多个第一剪口1211，或者沿y方向的两侧开设延伸方向不同的多个第一剪口1211，且第一剪口1211至少延伸至曲面中曲率最大点，即凸起最高点处。该示例中，多个第一剪口1211在不同位置处的长度并不相同，且沿x方向对应位置处的第一剪口1211的长度逐渐降低，多个第一剪口1211的变化趋势不相同（即多个第一剪口1211随着曲面的高度或者曲率的变化趋势不相同）。

示例3：如图13所示，该模具200曲面的形状与示例1所示的曲面的形状的区别之处在于，型腔沿x方向的高度先降低再增加，并交替进行高度先降低再增加，最终的曲面为波浪形曲面。当第一高分子膜层121铺设在曲面上时，可以沿y方向的一侧开设延伸方向相同的多个第一剪口1211，或者沿y方向的两侧开设延伸方向不同的多个第一剪口1211，且第一剪口1211沿y方向至少垂直延伸至曲面对应的最高点，则多个第一剪口1211在不同位置处的长度各不相同，且多个第一剪口1211的变化趋势可以相同（即多个第一剪口1211随着曲面的高度或者曲率的变化趋势相同）。

本申请实施例中，曲面弯曲方向、型腔的高度、宽度等可以根据实际需求进行调整，本申请实施例不做特别限定，最终成型的电加热复合材料结构100的形状和尺寸与对应的曲面的形状和尺寸相同。

在一些实施方式中，所述高分子基体110沿第一方向具有预设长度，所述高分子基体110在垂直于所述第一方向上的横截面呈凸起型，所述曲面在所述横截面上具有曲线边缘，所述曲线边缘在不同位置处的曲率不同，所述剪口至少覆盖所述曲线边缘中曲率最大点。

具体的，高分子基体110和模具200的曲面形状和尺寸完全一致，该示例提供的高分子基体110的形状和尺寸对应示例1所示的模具200的曲面，当第一高分子膜层121铺设在模具200的曲面上时，剪口至少覆盖曲线边缘中曲率最大点，即凸起的最高点，且多个剪口在不同位置处的长度保持一致。

需要说明的是，本申请是以示例1所示的模具200的曲面来说明本申请实施例的高分子基体110的形状，当采用示例2和示例3所述的模具200的曲面的时，则对应的高分子基体110的形状与示例2和示例3所述的模具200的曲面的形状和尺寸相同。因此，高分子基体110的形状和尺寸是由模具200的曲面的形状和尺寸确定的，随着曲面形状的变化而适应性改变。

在一些实施方式中，所述金属走线122呈折线状，所述金属走线122至少包括平行设置的两直线段，所述剪口位于相邻两直线段之间，所述直线段的位置根据预设的所述剪口的位置确定。

具体的，如图4和图9所示，金属走线122包括多根金属走线122，多根金属走线122呈S形折线状，第一高分子膜层121和第二高分子膜层123的剪口开设在金属走线122相互平行的两直线段之间，避免金属走线122在剪口处与外部材料接触。示例性的，如图4所示，两跟金属走线122呈S形折线状，先根据多个剪口的位置设计剪口处的金属走线位置，再设计其他位置的金属走线位置，最终完成金属走线的布局，即根据多个剪口位置，在对应剪口的两侧分别布设平行设置的两竖直直线段金属走线，调整两直线段金属走线的间距在对应剪口的预设范围内，并设置包围剪口的横向直线段金属走线，将两竖直直线段金属走线和横向直线段金属走线设置为一根金属走线，接着再设计其他位置的金属走线位置。可以理解的是，各个相邻的两竖直直线段金属走线之间的距离不一定相等，在剪口的预设范围内即可。

在一些实施方式中，所述通孔1212位于相邻两直线段之间，且所述通孔1212避让所述剪口。

具体的，如图4所示，第一高分子膜层121和第二高分子膜层123上贯穿的通孔1212位于金属走线122相互平行的两直线段之间，且避开剪口所在位置，避免金属走线122在通孔1212处与外部材料接触。且多个通孔1212在金属走线122相互平行的两直线段之间均匀分布，避免气泡产生，且通孔1212配合两侧的预浸料的胶料，在热压过程中，可以提高电加热复合材料结构100的强度。

在一些实施方式中，如图5所示，所述电加热复合材料结构100还多层第二预浸料130，多层所述第二预浸料130随形覆盖在所述电加热层120上，多层所述第二预浸料130在热压过程中部分胶料自所述第二高分子膜层123靠近所述第二预浸料130的一侧填充所述通孔1212。

具体的，电加热层120的两侧均覆盖多层预浸料，通过多层第一预浸料111和多层第二预浸料130与电加热层120内部通孔1212的配合，进一步提高电加热复合材料结构100的强度。可以理解的是，本领域的技术人员可以根据实际需求设置第二预浸料130的层数，示例性的，第二预浸料130可以为一层、两层、三层等。

在一些实施方式中，所述第一预浸料111或/和所述第二预浸料130的胶料包括树脂。

具体的，第一预浸料111或/和所述第二预浸料130内的树脂受热融化，并可填充第一高分子膜层121和第二高分子膜层123内的通孔1212，进而可以增加电加热复合材料结构100的粘结强度。

进一步的，所述第一预浸料111或/和所述第二预浸料130包括浸润树脂的玻璃纤维布或碳纤维布，玻璃纤维布或碳纤维布容易随形覆盖在模具200的表面，与模具200表面的贴合度良好。

在一些实施方式中，如图5所示，所述电加热复合材料结构100还包括第一胶膜层140或/和第二胶膜层150，其中，所述第一胶膜层140设置于所述第一预浸料111与所述电加热层120之间；所述第二胶膜层150设置于所述第二预浸料130与所述电加热层120之间。

具体的，在第一预浸料111与电加热层120之间设置第一胶膜层140，或/和，在第二预浸料130与所述电加热层120之间设置第二胶膜层150，第一胶膜层140或/和第二胶膜层150可以采用热固性有粘性的胶膜，在热压过程中，第一胶膜层140或/和第二胶膜层150呈熔融状态，进一步增加电加热复合材料结构100的粘结强度。

第二方面，如图14所示，提供一种电加热复合材料结构的成型方法，所述方法包括：

S210：提供预设有剪口的第一高分子膜层121和第二高分子膜层123、以及提供根据剪口位置预设的金属走线122；

S220：提供成型模具200；

S230：在所述模具200上铺设用于形成高分子基体110的多层第一预浸料111，以及在多层所述第一预浸料111上铺设第一高分子膜层121、金属走线122和第二高分子膜层123；

S240：通过热压罐热压一体式成型工艺形成所述电加热复合材料结构100。

具体的，如图6至图8所示，先根据第一高分子膜层121和第二高分子膜层123在模具200上的铺贴适应性在第一高分子膜层121和第二高分子膜层123上开设对应的剪口，得到预设有剪口的第一高分子膜层121和第二高分子膜层123。然后在模具200上依次铺设多层第一预浸料111，再在多层第一预浸料111上铺设具有剪口的第一高分子膜层121、金属走线122和具有剪口的第二高分子膜层123，放入热压罐内热压，热压过程中，第一预浸料111内的胶料融化并流向第一高分子膜层121和第二高分子膜层123，提高高分子基体110与第一高分子膜层121和第二高分子膜层123之间的粘结力，进而提高电加热复合材料结构100的强度。

可以理解的是，本申请实施例提供的第一高分子膜层121、金属走线122和第二高分子膜层123中，第一高分子膜层121上具有第一剪口1211和通孔1212，第二高分子膜层123上具有第二剪口1231和通孔1212，金属走线122位于第一高分子膜层121和第二高分子膜层123之间，且金属走线122的位置避开第一剪口1211、第二剪口1231以及通孔1212所在位置，具体结构如上所述，本申请实施例不再赘述。

在一些实施方式中，所述第一高分子膜层121、金属走线122和第二高分子膜层123在铺设到多层所述第一预浸料111之前，还包括：

将所述第一高分子膜层121、金属走线122和第二高分子膜层123复合至一起形成电加热层120。

需要说明的是，本申请实施例提供的第一高分子膜层121、金属走线122和第二高分子膜层123可以为独立的三层结构，且该三层结构一层一层的铺设到多层第一预浸料111上，也可以先将第一高分子膜层121、金属走线122和第二高分子膜层123复合至一起形成电加热层120，在将电加热层120作为整体铺设到多层第一预浸料111上。

具体的，电加热层120的成型方法包括：

如图6和图7所示，在模具200上铺设第一高分子膜层121，并在第一高分子膜层121的多个预设位置分别开设对应的第一剪口1211；

如图4所示，扫描具有第一剪口1211的第一高分子膜层121，得到电子图，对所述电子图进行图像处理，在电子图中绘制剪口线和边缘线，并设计金属走线122区域和通孔1212开设区域，使金属走线122避开通孔1212和剪口线；

按照设计的电子图在具有第一剪口1211的第一高分子膜层121上开设通孔1212以及布设金属走线122，接着再铺设第二高分子膜层123，并在第二高分子膜层123的多个预设位置开设对应的第二剪口1231，最终抽真空处理，将第一高分子膜层121、金属走线122和第二高分子膜层123复合在一起形成电加热层120。

在一些实施方式中，所述电加热层120在铺设到多层所述第一预浸料111之前，对所述电加热层120进行打磨处理。

具体的，对电加热层120打磨后再铺设到多层所第一预浸料111上，打磨后的电加热层120粗糙度增加，可以增加电加热层120与多层所第一预浸料111的粘结力，进一步提高电加热复合材料结构100的强度。

在一些实施方式中，所述在多层所述第一预浸料111上铺设第一高分子膜层121、金属走线122和第二高分子膜层123之后，再铺设多层第二预浸料130。

具体的，多层第一预浸料111和多层第二预浸料130内的胶料在热压的过程中呈熔融状态，可以填充第一高分子膜层121和第二高分子膜层123上的通孔1212，提高电加热复合材料结构100的整体粘结强度。

在一些实施方式中，在所述第一预浸料111与所述电加热层120之间铺设第一胶膜层140，或/和，在所述电加热层120和所述第二预浸料130之间铺设第二胶膜层150。

具体的，第一胶膜层140或/和第二胶膜层150可以采用热固性有粘性的胶膜，在热压过程中，第一胶膜层140或/和第二胶膜层150呈熔融状态，进一步增加电加热复合材料结构100的粘结强度。

在一些实施方式中，在所述第二胶膜层150铺设完成后进行抽真空处理，若所述第一胶膜层140或/和所述第二胶膜层150内存在气泡，则对所述气泡进行刺破处理。

具体的，在第二胶膜层150铺设完成后进行抽真空处理，若第一胶膜层140和第二胶膜层150中任意一个胶膜层存在气泡，则用针将对应胶膜层内的气泡刺破，进一步防止成型后电加热片复合元件产生气泡。

需要说明的是，抽真空处理是将模具200和其上铺设的各个层整体放入真空袋内进行抽真空处理，使最终成型的电加热复合材料结构100更加紧实。本申请中，可以在模具200上每铺设一层物料进行一次抽真空处理，也可以间隔铺上两三层物料，再进行一次抽真空处理，因此，本领域的技术人员在考虑成本的基础上可以根据实际需求设置抽真空的次数，使最终成型的电加热复合材料结构100更加紧实。

下面以某一具体实施例来说明本申请实施例提供的电加热复合材料结构100的成型方法，包括以下步骤：

在模具200上铺设第一高分子膜层121，并在第一高分子膜层121的预设位置开第一剪口1211，扫描具有第一剪口1211的第一高分子膜层121并进行图像处理，确定第一高分子膜层121上的金属走线122区域以及通孔1212区域，使第一高分子膜层121上铺设的金属走线122避开通孔1212和剪口；按照设计的通孔1212区域在第一高分子膜层121上开设对应的通孔1212，并在具有剪口和通孔1212的第一高分子膜层121上铺设金属走线122，接着，再铺设第二高分子膜层123，并在第二高分子膜层123上开设对应的第二剪口1231和通孔1212，放入真空袋内抽真空处理，使第一高分子膜层121、金属走线122和第二高分子膜层123复合在一起形成电加热层120。

接着在模具200上依次铺设两层第一预浸料111，再在两层第一预浸料111上铺设第一胶膜层140；用粗砂纸对制备好的电加热层120进行打磨，将打磨好的电加热层120铺设在第一胶膜层140上，放入真空袋内抽真空处理，抽真空后若第一胶膜层140上有气泡，则对气泡进行刺破处理；接着在电加热层120上铺设第二胶膜层150，再次抽真空后，抽真空后若第二胶膜层150上有气泡，则对气泡进行刺破处理；最后在第二胶膜层150上铺设两层第二预浸料130，放入真空袋内再次进行抽真空，最后放入热压罐内进行热压固化，热压固化过程中，第一预浸料111和第二预浸料130内的胶料会熔化，且第一胶膜层140和第二胶膜层150层会熔化，并透过第一高分子膜层121和第二高分子膜层123的通孔1212，最终将模具200表面的各个层粘连至一起，使最终制得的电加热复合材料结构100固化为一个零件（如图5所示），且该电加热复合材料结构100的形状与模具200的曲面形状相同，可以用于直升机及固定翼飞机在飞行过程中机翼、旋翼、进气道等易结冰部位，进行加热除冰处理。

以上描述仅为本申请的较佳实施例以及对所运用技术原理的说明。本领域技术人员应当理解，本申请中所涉及的发明范围，并不限于上述技术特征的特定组合而成的技术方案，同时也应涵盖在不脱离所述发明构思的情况下，由上述技术特征或其等同特征进行任意组合而形成的其它技术方案。例如上述特征与本申请中公开的(但不限于)具有类似功能的技术特征进行互相替换而形成的技术方案。

Claims (6)

1.一种电加热复合材料结构的成型方法，其特征在于，所述电加热复合材料结构包括具有曲面的高分子基体以及随形覆盖在所述曲面上的电加热层，所述电加热层包括金属走线以及设置在所述金属走线两侧的第一高分子膜层和第二高分子膜层，所述方法包括：

提供预设有剪口的第一高分子膜层和第二高分子膜层、以及提供根据剪口位置预设的金属走线，所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层为聚酰亚胺膜；所述第一高分子膜层上预设有多个第一剪口，所述第一剪口自所述第一高分子膜层的一个边缘向另一边缘延伸；所述第二高分子膜层上预设有多个第二剪口，所述第二剪口自所述第二高分子膜层的一个边缘向另一边缘延伸；所述第一高分子膜层与所述第二高分子膜层在对应位置处的所述第一剪口与所述第二剪口的延伸方向不同；所述金属走线在所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层上位置避让所述剪口；所述金属走线呈折线状，所述金属走线至少包括平行设置的两直线段，所述剪口位于相邻两直线段之间，所述直线段的位置根据预设的所述剪口的位置确定；

提供成型模具；

在所述模具上铺设用于形成高分子基体的多层第一预浸料，以及在多层所述第一预浸料上铺设第一高分子膜层、金属走线和第二高分子膜层；

通过热压罐热压一体式成型工艺形成所述电加热复合材料结构。

2.根据权利要求1所述的电加热复合材料结构的成型方法，其特征在于，所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层上分别预设有多个通孔，所述通孔贯穿所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层，且所述金属走线在所述第一高分子膜层和所述第二高分子膜层上位置避让所述通孔。

3.根据权利要求2所述的电加热复合材料结构的成型方法，其特征在于，所述高分子基体由多层第一预浸料形成，多层所述第一预浸料在热压过程中部分胶料自所述第一高分子膜层靠近所述第一预浸料的一侧填充所述通孔。

4.根据权利要求1所述的电加热复合材料结构的成型方法，其特征在于，多个所述第一剪口的延伸方向不同；多个所述第二剪口的延伸方向不同。

5.根据权利要求1所述的电加热复合材料结构的成型方法，其特征在于，所述剪口通过贴合在模具上形成，所述模具与所述高分子基体的形状和尺寸完全一致。

6.根据权利要求1所述的电加热复合材料结构的成型方法，其特征在于，所述高分子基体沿第一方向具有预设长度，所述高分子基体在垂直于所述第一方向上的横截面呈凸起型，所述曲面在所述横截面上具有曲线边缘，所述曲线边缘在不同位置处的曲率不同，所述剪口至少覆盖所述曲线边缘中曲率最大点。