内含铜质线圈的复合材料制品及其制备方法与流程

1.本发明涉及复合材料技术领域，尤其是涉及一种内含铜质线圈的复合材料制品及其制备方法。


背景技术：

2.玻璃钢作为一种新兴的复合材料，具有高强轻质、可设计性好、耐腐蚀性强，工艺性良好等特点，可以根据产品的形状、技术要求、用途及数量来灵活地选择其成型工艺，逐渐代替钢材、水泥等再各个领域得到广发应用。在玻璃钢众多成型工艺中，采用smc模压工艺成型的制品有着高精度、密封性好、防腐蚀性能优良、外表美观等特点，被广泛应用与运输车辆、建筑、电子、电气等领域。rtm成型工艺成型的制品有着良好的可设计性，同样被广泛应用到各个领域。与其它工艺相比，smc模压成型工艺及rtm成型工艺生产效率高、产品稳定性好、无voc挥发，复合环保要求。
3.随着复合材料的广泛应用，产品结构及设计也越来越复杂，单独的一种成型工艺已经不能满足制品的成型，必要是需要两种或多种玻璃钢成型工艺一起复合成型。在制备内含铜质线圈复合材料制品时，需要保证较好的绝缘性和保证线圈精确定位。专利cn203267384u公开了一种干式变压器用涂覆型复合材料，主要使用高温环氧树脂和无机纤维纸涂覆粘结在铜箔绕层间，用于绝缘。专利cn205943741u公开了一种电磁铁线圈绝缘处理装置，通过第一定位凹槽和第二定位凹槽实现了对电磁铁尺寸和外形的控制，保证了电磁铁的尺寸精度和外观质量，降低了电磁铁在绝缘处理过程中对线圈本体绝缘的损伤，保证了电磁铁绝缘处理后漆膜的完整性。专利cn 200680013395公开了种磁悬浮式铁道用地面线圈装置及其制造方法，采用注塑工艺，将热塑性材料披覆到线圈表面，用以线圈的成型以及保证其绝缘性能，然而上述方法，无法保证线圈的精准安装，同时力学性能差。
4.因此，针对上述问题本发明急需提供一种内含铜质线圈的复合材料制品及其制备方法。


技术实现要素：

5.本发明的目的在于提供一种内含铜质线圈的复合材料制品及其制备方法，通过内含铜质线圈的复合材料制品的制备方法的结构设计以解决现有技术中存在的现有的内含铜质线圈的复合材料制品制备方法获得的产品，无法保证浸水后的绝缘性、线圈的精准安装和力学性能的技术问题。
6.本发明提供的一种内含铜质线圈的复合材料制品的制备方法，包括如下步骤：
7.采用smc模压工艺制备底板，获得具有嵌入槽的底板，且嵌入槽内设有线圈固定座；
8.将铜质线圈放置嵌入槽内并套接于线圈固定座上，在底板的上端面及周向外侧边涂覆环氧界面胶，20-30℃的环境内静置20min，使得界面胶形成界面层；采用真空灌注工艺灌注树脂在底板上制备灌封盖，获得内含铜质线圈的复合材料制品。
9.优选地，采用梯度升温对灌封盖进行固化，梯度升温过程为：升温至 30℃，固化120min，升温至80℃，固化2h，升温至130℃，固化2h，升温至160℃，固化10min，获得的灌封盖的玻璃化转变温度达到165℃。
10.优选地，在线圈固定座套接铜质线圈后，在铜质线圈上方铺放至少一层25g/
㎡
表面毡；在25g/
㎡
表面毡上铺放至少一层300g/
㎡
短切毡；在300g/
ꢀ㎡
短切毡上铺放800g/
㎡
四轴织物，其中800g/
㎡
四轴织物的层数为300g/
ꢀ㎡
短切毡层数的2-3倍；铺设后，灌注树脂后，形成灌封盖。
11.优选地，在铜质线圈上方铺放两层25g/
㎡
表面毡；在25g/
㎡
表面毡上铺放两层300g/
㎡
短切毡；在300g/
㎡
短切毡上铺放12层800g/
㎡
四轴织物。
12.优选地，采用环氧树脂灌注形成灌封盖，在环氧树脂中添加氨类固化剂。
13.优选地，底板采用乙烯基树脂制备，乙烯基树脂玻璃化转变温度为 160℃。
14.优选地，采用smc模压工艺制备底板后，底板的平面度≤0.3mm，底板的底部粗糙度为ra3.2。
15.优选地，将铜质线圈放入到线圈固定座前，在底板嵌入槽底部铺设至少一层300g/
㎡
短切毡。
16.本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的内含铜质线圈的复合材料制品的制备方法制得的内含铜质线圈的复合材料制品。
17.优选地，包括底板，底板的上端面设有嵌入槽，嵌入槽内设有线圈固定座，还包括盖设于底板上方的灌封盖，灌封盖与底板灌封连接；线圈固定座上套接铜质线圈。
18.本发明提供的一种内含铜质线圈的复合材料制品的制备方法与现有技术相比具有以下进步：
19.1、本发明提供的内含铜质线圈的复合材料制品的制备方法，可以实现铜质线圈的精准放置，同时采用两种工艺复合和特殊的界面处理，实现铜质线圈的有效密封，制备得到的内含铜质线圈的复合材料制品在浸水 24h后，绝缘电阻值＞10mω，满足要求。
20.2、本发明提供的内含铜质线圈的复合材料制品的制备方法，底板采用smc模压工艺制备，其尺寸精度高，能够达到厚度公差
±
0.1mm，平面度≤0.3mm，可以实现机械化生产，生产效率高，成本低，成型简单，可以实现铜质线圈的精准定位，灌封盖采用真空灌注工艺成型，利用真空导入的形式导入灌注树脂固化成型，这种工艺的优势是环保，成型后工件缺陷少、强度高，与底座形成的灌封界面拉剪强度≥10.8mpa。
附图说明
21.为了更清楚地说明本发明具体实施方式或现有技术中的技术方案，下面将对具体实施方式或现有技术描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图是本发明的一些实施方式，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
22.图1为本发明中所述内含铜质线圈的复合材料制品的结构示意图(立体爆炸图)；
23.图2为本发明中所述真空灌注工艺灌注树脂的过程示意图。
24.附图标记说明：
25.1、底板；101、上端面；2、铜质线圈；3、灌封盖；4、线圈固定座； 5、嵌入槽。
具体实施方式
26.下面将结合附图对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
27.在本发明的描述中，需要说明的是，术语“中心”、“上”、“下”、“左”、“右”、“竖直”、“水平”、“内”、“外”等指示的方位或位置关系为基于附图所示的方位或位置关系，仅是为了便于描述本发明和简化描述，而不是指示或暗示所指的装置或元件必须具有特定的方位、以特定的方位构造和操作，因此不能理解为对本发明的限制。此外，术语“第一”、“第二”、“第三”仅用于描述目的，而不能理解为指示或暗示相对重要性。
28.在本发明的描述中，需要说明的是，除非另有明确的规定和限定，术语“安装”、“相连”、“连接”应做广义理解，例如，可以是固定连接，也可以是可拆卸连接，或一体地连接；可以是机械连接，也可以是电连接；可以是直接相连，也可以通过中间媒介间接相连，可以是两个元件内部的连通。对于本领域的普通技术人员而言，可以具体情况理解上述术语在本发明中的具体含义。
29.如图1所示，本实施了提供了一种内含铜质线圈的复合材料制品的制备方法，包括如下步骤：
30.s1)采用smc模压工艺制备底板1，获得具有嵌入槽5的底板1，且嵌入槽5内设有线圈固定座4；
31.s2)将铜质线圈2放置嵌入槽5内并套接于线圈固定座4上，在底板1 的上端面101和周向外侧边涂覆环氧界面胶，20-30℃的环境内静置 20min，使得界面胶形成界面层；采用真空灌注工艺灌注树脂在底板1上制备灌封盖3，获得内含铜质线圈的复合材料制品。
32.本发明提供的内含铜质线圈的复合材料制品的制备方法，通过上述步骤的设计，可以实现铜质线圈2的精准放置，同时采用两种工艺复合和特殊的界面处理，实现铜质线圈2的有效密封，制备得到的内含铜质线圈的复合材料制品在浸水24h后，绝缘电阻值＞10mω，满足要求；底板1采用smc模压工艺制备，其尺寸精度高，能够达到厚度公差
±
0.1mm，平面度≤0.3mm。可以实现机械化生产，生产效率高，成本低，成型简单，可以实现铜质线圈2的精准定位，灌封盖3采用真空灌注工艺成型，利用真空导入的形式导入灌注树脂固化成型，这种工艺的优势是环保，成型后工件缺陷少、强度高，与底座1形成的灌封界面拉剪强度≥10.8mpa。
33.本发明采用梯度升温对灌封盖3进行固化，梯度升温过程为：升温至 30℃，固化120min，升温至80℃，固化2h，升温至130℃，固化2h，升温至160℃，固化10min，获得的灌封盖3的玻璃化转变温度达到165℃；保证灌封盖3固化效果。
34.本发明在线圈固定座4套接铜质线圈2后，在铜质线圈2上方铺放至少一层25g/
㎡
表面毡；在25g/
㎡
表面毡上铺放至少一层300g/
㎡
短切毡；在300g/
㎡
短切毡上铺放800g/
㎡
四轴织物，其中800g/
㎡
四轴织物的层数为300g/
㎡
短切毡层数的2-3倍；铺设后，灌注树脂后，形成灌封盖3；保证树脂的导流效果。
35.如图2所示，采用真空灌注工艺灌注树脂时，灌注的树脂的粘度较低，在灌注时容易有包气现象，且极易灌注不充分，影响产品质量。因此在铺层上铺设灌注辅材，主要包括导流网6，导流网6的左、右两端设计为三角形，减缓树脂流速。另外在产品中心位置，设计串
联式进胶管7，保证树脂导流效果，减少产品包气的现象。
36.本发明在铜质线圈2上方铺放两层25g/
㎡
表面毡；在25g/
㎡
表面毡上铺放两层300g/
㎡
短切毡；在300g/
㎡
短切毡上铺放12层800g/
㎡
四轴织物。
37.本发明采用环氧树脂灌注形成灌封盖3，在环氧树脂中添加氨类固化剂。
38.本发明底板1采用乙烯基树脂制备，乙烯基树脂玻璃化转变温度为 160℃，保证底板1的成型和制备的精度。主要原因是复合材料制品的使用环境温度为-40—150℃，为确保制品的平面度及在使用过程中不变形，选择乙烯基树脂制作，其玻璃化转变温度为160℃。
39.本发明采用smc模压工艺制备底板1后，底板1的平面度≤0.3mm，底板1除了底部，其它部位均需要打糙，使其粗糙度达到ra3.2，用以确保两种工艺复合时，增加界面的粘接力，确保界面的密封性能。
40.本发明将铜质线圈2放入到线圈固定座4前，在底板1嵌入槽5底部铺设至少一层300g/
㎡
短切毡，主要目的是增加底部树脂含量，使得线圈四周形成富树脂层，达到密封的效果。
41.本发明还提供了一种基于如上述中任一项所述的内含铜质线圈的复合材料制品的制备方法制得的内含铜质线圈的复合材料制品。
42.如图1所示，本实施例包括底板1，底板1的上端面设有嵌入槽5，嵌入槽5内设有线圈固定座4，还包括盖设于底板1上方的灌封盖3，灌封盖3与底板1灌封连接；线圈固定座4上套接铜质线圈2。
43.本发明通过底板1，底板1的上端面设有嵌入槽5，嵌入槽5内设有线圈固定座4，还包括盖设于底板1上方的灌封盖3，灌封盖3与底板1 灌封连接；线圈固定座4上套接铜质线圈2的设计，可以实现铜质线圈2 的精准放置，同时采用两种工艺复合和特殊的界面处理，实现铜质线圈2 的有效密封，制备得到的内含铜质线圈的复合材料制品在浸水24h后，绝缘电阻值＞10mω，满足要求；底板1采用smc模压工艺制备，其尺寸精度高，能够达到厚度公差
±
0.1mm，平面度≤0.3mm。可以实现机械化生产，生产效率高，成本低，成型简单，可以实现铜质线圈2的精准定位，灌封盖3采用真空灌注工艺成型，利用真空导入的形式导入灌注树脂固化成型，这种工艺的优势是环保，成型后工件缺陷少、强度高，与底座1形成的灌封界面拉剪强度≥10.8mpa。
44.最后应说明的是：以上各实施例仅用以说明本发明的技术方案，而非对其限制；尽管参照前述各实施例对本发明进行了详细的说明，本领域的普通技术人员应当理解：其依然可以对前述各实施例所记载的技术方案进行修改，或者对其中部分或者全部技术特征进行等同替换；而这些修改或者替换，并不使相应技术方案的本质脱离本发明各实施例技术方案的范围。