自增强自修复型形状记忆复合材料制备装置及其工艺

本发明涉及复合材料制备，特别是自增强自修复型形状记忆复合材料制备装置及其工艺。

背景技术：

1、现有的制备装置和工艺流程的问题和缺陷主要有：

2、1）在目前公开的专利中，对环氧基成型品的制备方法多为直接浇注成型，而在实际的应用中，此方式做出的复合材料易产生表面不平整、内部有气泡等缺陷。

3、2）在目前公开的专利中制备出的环氧基成型品强度比较低，无法满足各种条件下的工作。

4、3）在目前公开的专利中，环氧基成型品还没有较好的损伤修复手段，导致材料的寿命较短。

技术实现思路

1、有鉴于此，本发明的目的在于提供一种自增强自修复型形状记忆复合材料制备装置及其工艺，可最大限度减少复合材料制备及使用过程的缺陷，并可实现复合材料刚度的半自动控制。

2、为实现上述目的，本发明采用如下技术方案：自增强自修复型形状记忆复合材料制备装置，包括成型模上模、成型模下模、niti合金丝固定装置以及密封装置；所述成型模上模设置有具有斜面的连接凸台，所述成型模下模设置有具有定位斜面的连接凹槽；所述连接凸台插入所述连接凹槽实现所述成型模上模与成型模下模的连接；所述成型模上模设置有导流孔，所述成型模下模设置有半圆柱形凸台以及圆柱形凸台；所述niti合金丝固定装置包括所述半圆柱形凸台以及圆柱形凸台；将金属丝一端固定为环形，然后套入半圆柱型凸台，再以s型绕过所有圆柱形凸台，使得niti合金丝在有张力的情况下固定在最后的半圆柱形凸台上。

3、在一较佳的实施例中，所述密封装置包括橡胶圈、密封袋以及密封胶；先将两个密封圈放在导流孔上方，随后将整个装置放入密封袋，再使用密封胶封口。

4、在一较佳的实施例中，还包括真空引流装置；所述真空引流装置包括导流管、真空泵以及溶液；先在橡胶圈上方的密封袋上开个小孔，然后将导流管一端塞入橡胶圈，另一端连接真空泵或者溶液，导流管以管夹来控制开合。

5、本发明提供了自增强自修复型形状记忆复合材料制备工艺，采用了所述的自增强自修复型形状记忆复合材料制备装置，包括以下步骤：步骤1：将niti合金丝以s型缠绕到模具上；步骤2：为将合金丝拉紧后再将末端固定在半圆柱型凸台上；步骤3：将上模盖在绕好合金丝的下模上；步骤4：为将两个橡胶圈放在导流孔上方；步骤5：为将装置放入密封袋并将密封袋封口；步骤6：为截取两段适宜长度的导流管，将导流管通过密封袋上开的小孔塞入橡胶圈中，并且其中一支导流管连接真空泵，两只导流管利用管夹控制开合，此时开启真空泵的管夹并关闭另一端的管夹，开启真空泵使得装置处于真空状态；步骤7：为将一端导流管放入盛有溶液的容器中，此时先打开真空泵和真空泵一端的管夹，接着打开盛有溶液的容器一段的管夹，使液体流入模具当中，当看到溶液有从真空泵一段的导流管出现一定量时，同时关闭两个管夹并切断与真空泵的连接；步骤9：为将装置放入恒温箱中进行固化；步骤10：为固化完成后拆开装置得到半成品；步骤11：为将半成品利用锯进行切割并露出部分合金丝，得到所需的尺寸；步骤12：为将锯断的合金丝用焊接的方式形成完整的回路即为成品。

6、与现有技术相比，本发明具有以下有益效果：

7、1）本产品主要针对环氧基形状记忆聚合物(smp)的制备方法及工艺流程做出改进，创造性地采用真空引流的方式，增加了分子间的联系，减少气泡与裂痕的产生，满足实际应用中在高强度工作环境下的稳定性。

8、2）创造性的采用预先埋入niti合金丝的方法，张紧的niti合金丝能使产品有自增强效果，极大地提升了材料的力学性能。

9、3）创造性地采用保留完整合金丝回路的制备方法，利用niti合金丝的记忆特性，通电升高局部温度可自修复使用产生的裂痕。

10、4）基于niti合金丝的记忆特性，还可通过改变其记忆形状来控制产品整体形状，有极高的开发价值。

11、5）本产品整体构造简单可靠，对于不同尺寸需求有良好的兼容性。

技术特征：

1.自增强自修复型形状记忆复合材料制备装置，其特征在于包括成型模上模、成型模下模、niti合金丝固定装置以及密封装置；所述成型模上模设置有具有斜面的连接凸台，所述成型模下模设置有具有定位斜面的连接凹槽；所述连接凸台插入所述连接凹槽实现所述成型模上模与成型模下模的连接；所述成型模上模设置有导流孔，所述成型模下模设置有半圆柱形凸台以及圆柱形凸台；所述niti合金丝固定装置包括所述半圆柱形凸台以及圆柱形凸台；将金属丝一端固定为环形，然后套入半圆柱型凸台，再以s型绕过所有圆柱形凸台，使得niti合金丝在有张力的情况下固定在最后的半圆柱形凸台上。

2.根据权利要求1所述的自增强自修复型形状记忆复合材料制备装置，其特征在于所述密封装置包括橡胶圈、密封袋以及密封胶；先将两个密封圈放在导流孔上方，随后将整个装置放入密封袋，再使用密封胶封口。

3.根据权利要求2所述的自增强自修复型形状记忆复合材料制备装置，其特征在于还包括真空引流装置；所述真空引流装置包括导流管、真空泵以及溶液；先在橡胶圈上方的密封袋上开个小孔，然后将导流管一端塞入橡胶圈，另一端连接真空泵或者溶液，导流管以管夹来控制开合。

4.自增强自修复型形状记忆复合材料制备工艺，其特征在于采用了上述1-3中任意一项所述的自增强自修复型形状记忆复合材料制备装置，包括以下步骤：步骤1：将niti合金丝以s型缠绕到模具上；步骤2：为将合金丝拉紧后再将末端固定在半圆柱型凸台上；步骤3：将上模盖在绕好合金丝的下模上；步骤4：为将两个橡胶圈放在导流孔上方；步骤5：为将装置放入密封袋并将密封袋封口；步骤6：为截取两段适宜长度的导流管，将导流管通过密封袋上开的小孔塞入橡胶圈中，并且其中一支导流管连接真空泵，两只导流管利用管夹控制开合，此时开启真空泵的管夹并关闭另一端的管夹，开启真空泵使得装置处于真空状态；步骤7：为将一端导流管放入盛有溶液的容器中，此时先打开真空泵和真空泵一端的管夹，接着打开盛有溶液的容器一段的管夹，使液体流入模具当中，当看到溶液有从真空泵一段的导流管出现一定量时，同时关闭两个管夹并切断与真空泵的连接；步骤9：为将装置放入恒温箱中进行固化；步骤10：为固化完成后拆开装置得到半成品；步骤11：为将半成品利用锯进行切割并露出部分合金丝，得到所需的尺寸；步骤12：为将锯断的合金丝用焊接的方式形成完整的回路即为成品。

技术总结本发明涉及一种自增强自修复型形状记忆复合材料制备装置及其工艺。创新性地采用真空辅助注射方法将环氧基形状记忆聚合物(SMP)与张紧的NiTi形状记忆合金(SMA)丝进行复合、固化，利用NiTi合金丝热致收缩特性提高环氧基体刚度，同时使其内部微裂纹愈合。该制备工艺及配套装置可最大限度减少复合材料制备及使用过程的缺陷，并可实现复合材料刚度的半自动控制。技术研发人员：邵一川,董洋洋,王继煜,郭士杰,吴乙万受保护的技术使用者：福州大学技术研发日：技术公布日：2024/7/9