一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置及方法

摘要

本发明公开了一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置及方法，制备装置包括：下模，其顶部中心处具有凹陷的模腔；密封圈，其固定设置在下模的顶部，并且围绕模腔设置；上模，其同轴设置在下模上方，上模具有中心通孔；压头，其同轴设置在中心通孔中，并且能沿驱动装置的驱动下沿中心通孔轴向移动；第一储液罐；其通过第一导管与模腔的一端连通；第二储液罐，其通过第二导管与模腔的另一端连通；抽气装置；抽气管，其嵌入式设置在压头中；抽气管的一端连接在抽气装置上，另一端与模腔顶部的中心处连通；三组加热管嵌入式设置在下模中，并靠近模腔的底面设置；一组加热管的位置与压头的位置相对应，另外两组加热管分别对应压头两侧的区域。

权利要求

1.一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，其特征在于，使用的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置，包括：下模，其顶部中心处具有凹陷的模腔；

上模，其同轴设置在所述下模上方，所述上模具有中心通孔；

密封圈，其设置在所述上模与所述下模之间，并且所述密封圈围绕所述模腔设置；

压头，其同轴设置在所述中心通孔中，并且能在驱动装置的驱动下沿所述中心通孔轴向移动；

第一储液罐；

第一导液管，其嵌入式设置在所述上模中；所述第一导液管的一端与所述第一储液罐连通，另一端与所述模腔的一端连通；

第二储液罐；

第二导液管，其嵌入式设置在所述上模中；所述第二导液管的一端与所述第二储液罐连通，另一端与所述模腔的另一端连通；

抽气装置；

抽气管，其嵌入式设置在所述压头中；所述抽气管的一端连接在所述抽气装置上，另一端与所述模腔顶部的中心处连通；

三组加热管，其嵌入式设置在所述下模中，并靠近所述模腔的底面设置；所述三组加热管沿所述模腔的轴向依次布设；

其中，一组所述加热管的位置与所述压头的位置相对应，另外两组所述加热管分别对应压头两侧的区域设置；

所述制备方法包括如下步骤：

步骤一、制备编织角呈梯度连续变化的碳纤维编织布；

步骤二、在模腔内壁涂抹脱模剂，将多块所述碳纤维编织布逐层叠放在所述模腔中；将上模放置在下模上，封闭模腔将多块所述碳纤维编织布压实并抽气至真空；

步骤三、将第一树脂溶液和第二树脂溶液分别放置在第一储液罐中和第二储液罐中，打开第一导液管和第二导液管上的导流阀，在气压作用下树脂流出浸润多层所述碳纤维编织布，直至抽气管抽到树脂溶液时，关闭所述导流阀并停止抽气；

步骤四、将所述三组加热管设置不同的加热温度，对所述碳纤维编织布进行加热固化；

并且驱动所述压头下行，对所述压头对应的碳纤维编织布加压；

步骤五、停止加压及加热，并自然冷却，得到所述异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料；

在所述步骤四中，将对应所述压头位置的加热管的温度设置为：式中，TA为第一导液管一侧的加热管的温度，单位：℃；TB为第二导液管一侧的加热管的温度，单位：℃；T0为总固化时间，单位：h；t为已固化时间，单位：h。

2.根据权利要求1所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，其特征在于，所述制备装置还包括：余液收集装置，其与所述抽气装置连接，用于收集抽气装置抽出的多余液体。

3.根据权利要求2所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，其特征在于，所述三组加热管铺满所述模腔的底面对应的区域。

4.根据权利要求3所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，其特征在于，所述第一树脂溶液由第一环氧树脂和第一固化剂混合制备得到；所述第一环氧树脂和所述第一固化剂的重量份数比为100:10～15；

其中，所述第一环氧树脂为缩水甘油醚环氧树脂，所述第一固化剂为偏苯三酸酐。

5.根据权利要求4所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，其特征在于，所述第二树脂溶液由第二环氧树脂和第二固化剂混合制备得到；所述第二环氧树脂和所述第二固化剂的重量份数比为100:20～25；

其中，所述第二环氧树脂为双酚S缩水甘油醚环氧树脂或邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂，所述第二固化剂为十二碳二元酸或孟烷二胺。

6.根据权利要求5所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，对应所述第一导液管一侧的加热管的温度设置为80℃；对应所述第二导液管一侧的加热管的温度设置为115℃。

7.根据权利要求6所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，总固化时间为2h。

8.根据权利要求7所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，其特征在于，在所述步骤四中，控制所述压头随所述碳纤维编织布的压力为：式中，T0为总固化时间，单位：h；t为已固化时间，单位：h。

说明书

一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置及方法

技术领域

[0001] 本发明属于树脂基碳纤维制备技术领域，特别涉及一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置及方法。

背景技术

[0002] 复合材料是运用先进制备技术将两种或多种的不同性质的材料组分优化组合而成的多相新型材料，因其通过材料生产过程中的工艺设计使得各组分材料之间的性能相互促进优化，得到低密度、高比强度、高比模量、高温性能稳定同时耐腐蚀等一系列的优点。在汽车轻量化的大背景下，树脂基碳纤维复合材料具有低密度、高比模量、高比强度、高损伤容限等特性，在汽车车身承载件和非承载件上的运用越来越广泛。

[0003] 现有的树脂基碳纤维复合材料在一个制备流程中大多数只应用一种树脂基体材料，然而树脂基碳纤维复合材料的适用性与其树脂性质有很大关系，复合材料的性能受树脂的种类与含量，固化剂的种类与含量等方面的影响，不同的树脂与碳纤维复合可以制备出不同性能改进的树脂基碳纤维复合材料，例如耐高温、耐低温、抗拉性、抗剪切性、耐老化性等多种性能。

[0004] 目前，在实际应用中，通常将两种不同树脂基体的碳纤维复合材料通过铆接或粘接的方式连接在一起来满足不同树脂应用于不同工况的要求，然而由于连接区域的纤维束是断开而非连续的，导致交界面上复合材料的力学性能会大大折扣。

发明内容

[0005] 本发明的目的之一是提供一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置，其能够在模腔两端分别加入不同的树脂溶液，并且能够对模腔的不同位置设置不同的加热温度，从而实现对碳纤维编制布的不同区域采用不同的树脂溶液和不同固化温度进行固化。

[0006] 本发明的目的之二是提供一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，其能够利用不同环氧树脂对编织碳纤维复合材料进行固化，并且在进行固化时，对不同区域采用不同的加热温度；实现一次性制备出满足不同区域的功能要求的编织碳纤维复合材料；从而能够保证异种树脂固化的纤维束的连续性，不会破坏纤维束的力学性能。

[0007] 本发明还通过根据两种树脂的固化温度设置过渡区域的变温固化函数，及合理设置对过渡区施加的压力，保证了过渡区域的异种树脂固化质量，提高过渡区域材料的力学性能。

[0008] 本发明提供的技术方案为：

[0009] 一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，包括：

[0010] 下模，其顶部中心处具有凹陷的模腔；

[0011] 上模，其同轴设置在所述下模上方，所述上模具有中心通孔；

[0012] 密封圈，其设置在所述上模与所述下模之间，并且所述密封圈围绕所述模腔设置；

[0013] 压头，其同轴设置在所述中心通孔中，并且能在驱动装置的驱动下沿所述中心通孔轴向移动；

[0014] 第一储液罐；

[0015] 第一导液管，其嵌入式设置在所述上模中；所述第一导液管的一端与所述第一储液罐连通，另一端与所述模腔的一端连通；

[0016] 第二储液罐；

[0017] 第二导液管，其嵌入式设置在所述上模中；所述第二导液管的一端与所述第二储液罐连通，另一端与所述模腔的另一端连通；

[0018] 抽气装置；

[0019] 抽气管，其嵌入式设置在所述压头中；所述抽气管的一端连接在所述抽气装置上，另一端与所述模腔顶部的中心处连通；

[0020] 三组加热管，其嵌入式设置在所述下模中，并靠近所述模腔的底面设置；所述三组加热管沿所述模腔的轴向依次布设；

[0021] 其中，一组所述加热管的位置与所述压头的位置相对应，另外两组所述加热管分别对应压头两侧的区域设置。

[0022] 优选的是，所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置，还包括：

[0023] 余液收集装置，其与所述抽气装置连接，用于收集抽气装置抽出的多余液体。

[0024] 优选的是，所述三组加热管铺满所述模腔的底面对应的区域。

[0025] 一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，使用所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置，包括如下步骤：

[0026] 步骤一、制备编织角呈梯度连续变化的碳纤维编织布；

[0027] 步骤二、在模腔内壁涂抹脱模剂，将多块所述碳纤维编织布逐层叠放在所述模腔中；将上模放置在下模上，封闭模腔将多块所述碳纤维编织布压实并抽气至真空；

[0028] 步骤三、将第一树脂溶液和第二树脂溶液分别放置在第一储液罐中和第二储液罐中，打开第一导液管和第二导液管上的导流阀，在气压作用下树脂流出浸润多层所述碳纤维编织布，直至抽气管抽到树脂溶液时，关闭所述导流阀并停止抽气；

[0029] 步骤四、将所述三组加热管设置不同的加热温度，对所述碳纤维编织布进行加热固化；并且驱动所述压头下行，对所述压头对应的碳纤维编织布加压；

[0030] 步骤五、停止加压及加热，并自然冷却，得到所述异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料。

[0031] 优选的是，所述第一树脂溶液由第一环氧树脂和第一固化剂混合制备得到；所述第一环氧树脂和所述第一固化剂的重量份数比为100:10～15；

[0032] 其中，所述第一环氧树脂为双酚A缩水甘油醚环氧树脂或缩水甘油醚环氧树脂，所述第一固化剂为偏苯三酸酐。

[0033] 优选的是，所述第二树脂溶液由第二环氧树脂和第二固化剂混合制备得到；所述第二环氧树脂和所述第二固化剂的重量份数比为100:20～25；

[0034] 其中，所述第二环氧树脂为双酚S缩水甘油醚环氧树脂或邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂，所述第二固化剂为十二碳二元酸或孟烷二胺。

[0035] 优选的是，在所述步骤四中，对应所述第一导液管一侧的加热管的温度设置为80℃；对应所述第二导液管一侧的加热管的温度设置为115℃。

[0036] 优选的是，在所述步骤四中，将对应所述压头位置的加热管的温度设置为：

[0037]

[0038] 式中，TA为第一导液管一侧的加热管的温度，TB为第二导液管一侧的加热管的温度，T0为总固化时间，t为已固化时间。

[0039] 优选的是，在所述步骤四中，总固化时间为2h。

[0040] 优选的是，在所述步骤四中，控制所述压头随所述碳纤维编织布的压力为：

[0041]

[0042] 式中，T0为总固化时间，t为已固化时间。

[0043] 本发明的有益效果是：

[0044] (1)本发明采用织物织造装置织造出梯度连续编织碳纤维圆管再将其切割得到所需的梯度连续编织布，不仅能够快速、简便的获得梯度连续编织布，而且由于是同一个圆管上切割得到的编织布，保证了梯度方向的高度一致性。

[0045] (2)本发明采用脱模剂来实现固化完成后的脱模工作，免去以往通过顶杆来实现脱模的过程，有效的保护了材料的表面质量。

[0046] (3)本发明采用内外压力差的方式使树脂导流管中的树脂流出浸润整个编织布，可以使树脂充分浸润其所在编织布区域，并且通过对抽气管所连接的树脂收集容器观察判断封闭模腔内的树脂浸润程度，简单而方便。

[0047] (4)本发明采用温控单元控制温度，在不同树脂区域及其过渡区域分别设置温度传感器，保证每块区域可以严格按照要求独立实现加温固化，同时在其过渡区域，根据两种树脂的固化温度设置与其关联的变温固化函数，保证了过渡区域的异种树脂固化质量。

[0048] (5)本发明采用压控单元控制压头下行增大压力，对于树脂过渡区域在变温固化的同时施加先渐增后稳定的持续压力，使异种树脂过渡区域在加温加压的持续作用下，其固化形成三维网状结构更加紧致缜密的交联在一起，很好的保证了异种树脂交界面的质量问题。

[0049] (6)本发明可以根据材料应用要求，选择不同性能的树脂进行交联固化，应用范围广泛。

附图说明

[0050] 图1为本发明所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置的示意图。

[0051] 图2为本发明所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法的流程框图。

[0052] 图3为本发明所述的梯度碳纤维编织布的俯视图。

[0053] 图4为本发明实施例1中在模腔中铺入四层梯度碳纤维编织布的示意图。

[0054] 图5为本发明中温度和压力控制系统的原理图。

[0055] 图6为本发明中铺入梯度碳纤维布并储放环氧树脂混合溶液的过程示意图。

[0056] 图7为本发明中抽气泵将模腔抽气至真空后在内外压力差作用下环氧树脂溶液浸润碳纤维布过程示意图。

[0057] 图8为本发明中对复合材料分区域同时进行升温加压固化完成制备的过程示意图。

[0058] 图9本发明所述的压头及驱动装置示意图。

具体实施方式

[0059] 下面结合附图对本发明做进一步的详细说明，以令本领域技术人员参照说明书文字能够据以实施。

[0060] 如图1所示，本发明提供了一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置，主要包括：三组加热装置，下模4，密封圈5，第一储液罐6，余液收集装置7，抽气装置8，压头9，上模10和第二储液罐11。

[0061] 下模4主体为长方体，并且放置在水平面上，下模4的顶部中心处具有凹陷的模腔4a；其中，模腔4a的形状为长方体。模腔4a的底面与平行于水平面。

[0062] 所述的三组加热装置分别为：A区加热元件1，C区加热元件2及B区加热元件3；每组加热元件中均内嵌温度传感器。三组加热元件均呈圆管状，分别嵌入式设置在下模4中，并靠近模腔4a的底面设置。三组加热管的直径均为12‑16mm，并且三组加热管的轴线处于同一水平面上。作为进一步的优选，设置三组加热管的轴线距凹模型腔下表面50‑80mm，相邻加热圆管中心距为50‑80mm，以保证获得更好的加热效果。

[0063] A区加热元件1，C区加热元件2及B区加热元件3沿模腔4a的轴向(从左到右)依次布设；其中，C区加热元件2的位置与压头9的位置相对应，即位于压头9的正下方区域；A区加热元件1和B区加热元件3分别对应压头9两侧的区域设置；A区加热元件1，C区加热元件2及B区加热元件3铺满模腔4a的底面对应的区域。

[0064] 上模10同轴设置在下模4上方，上模10具有圆柱形中心通孔10a。密封圈5设有安装螺丝孔，通过固定螺丝与上模4的下端相连；当上模10驱动装置的驱动下下行至与下模4闭合时，密封圈5固定设置在上模10与下模4之间，并且密封圈5围绕模腔4a设置。设置密封圈5能够防止固化过程中环氧树脂溶液从模腔4a中溢出，同时保证模腔4a有较好的气密性。

[0065] 压头9同轴设置在中心通孔10a中，压头9主体为圆柱形，内嵌压力传感器；压头9与驱动装置相连接(如图9所示)，并且能在所述驱动装置的驱动下沿中心通孔10a轴向(上下)移动。压头9的底面与上模10的下端面光滑过渡，侧面与中心通孔10a的孔壁光滑接触。

[0066] 抽气装置8采用DVP EC20‑1工业真空泵，能够实现抽真空、树脂导流功能。抽气装置8设置在压头9上方。压头9中心嵌入式设置有抽气管8a，抽气管8a的一端与抽气装置8相连接，另一端与模腔4a顶部的中心处连通。

[0067] 余液收集装置7与抽气装置8通过软胶管连接，用于收集抽气装置8抽出的多余液体(环氧树脂溶液)。

[0068] 第一储液罐6和第二储液罐11分别用于盛放环氧树脂溶液。在本实施例中，第一储液罐6和第二储液罐11均为上端开口的圆柱形罐，分别靠近上模10的两端设置；第一储液罐6和第二储液罐11均为容积1.3L‑1.5L，由耐用聚丙烯制成。采用聚丙烯材质具有与树脂溶液不粘合，透明的优点；且在第一储液罐6和第二储液罐11的罐壁上有体积刻度，能够便于观察导入罐中的环氧树脂溶液的量。

[0069] 第一储液罐6底部中心设有通孔，并且通过该通孔与第一导液管6a的上端相连接；第一导液管6a的主体部分嵌入式设置在上模10中，第一导液管6a的下端与模腔4a的左端连通。第二储液罐11底部中心设有通孔，并且通过该通孔与第二导液管11a的上端相连接；第二导液管11a的主体部分嵌入式设置在上模10中，第二导液管11a的下端与模腔4a的右端连通。第一导液管6a和第二导液管11a的上部分别设置有导流阀。通过开启或关闭第一导液管
6a上的导流阀能够将第一储液罐6与第一导液管6a的连通或断开；通过开启或关闭第二导液管11a上的导流阀能够将第二储液罐11与第二导液管11a的连通或断开。

[0070] 如图2‑6所示，本发明还提供了一种异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，使用所述的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备装置，主要包括如下步骤：

[0071] 步骤一、制备编织角呈梯度连续变化的碳纤维编织布101。

[0072] 步骤二、在模腔4a内壁涂抹脱模剂，将多块所述碳纤维编织布101逐层叠放在模腔4a中；将上模下行至下模上端，封闭模腔4a将多块所述碳纤维编织布101压实并抽气至真空。

[0073] 步骤三、将第一树脂溶液和第二树脂溶液分别放置在第一储液罐6中和第二储液罐11中，打开第一导液管6a和第二导液管11a上的导流阀，在气压作用下树脂流出浸润多层碳纤维编织布101，直至抽气管8a抽到树脂溶液时，关闭导流阀并停止抽气；由于在模腔4a的两侧分别通入不同的环氧树脂溶液，使多层碳纤维编织布沿从左到右的方向形成三个固化区域，最左侧的为由第一树脂溶液固化的A区域，最右侧的为由第二树脂溶液固化的B区域，中间部分(压头对应的区域)为第一树脂溶液和第二树脂溶液混合的过渡区域C区域。

[0074] 步骤四、根据对应区域的树脂的性质将所述三组加热管设置不同的加热温度，对所述碳纤维编织布进行加热固化；并且驱动所述压头下行，对所述压头对应的碳纤维编织布加压。其中，三组加热管A区加热元件1，C区加热元件2及B区加热元件3的位置分别对应A区域，C区域和B区域。

[0075] 步骤五、停止加压及加热，并自然冷却，得到所述异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料。

[0076] 下面结合具体实施例对本发明提供的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料制备方法，作进一步说明，如图2‑8所示。

[0077] 实施例1

[0078] (1)梯度连续编织布的制备

[0079] 所述角度呈梯度连续变化的编织布101的制备过程为：首先利用梯度织物织造装置输入织物结构参数织造出梯度连续编织碳纤维圆管，根据公式 控制芯棒进给速度和线轴轨道旋转角速度来织造出编织角变化的梯度连续编织管；对所述编织管进行沿轴线方向的线切割，并置于压平装置下保压压平，等到常压下平整的碳纤维编织布101。

[0080] (2)配制环氧树脂溶液

[0081] 准备环氧树脂A(第一环氧树脂)100份，固化剂a(第一固化剂)10‑15份；环氧树脂B(第二环氧树脂)100份，固化剂b(第二固化剂)20‑25份；将环氧树脂A与固化剂a混合配制后，置于阴凉、无光直射处30min脱除气泡得到第一环氧树脂溶液。将环氧树脂B与固化剂b混合配制后，置于阴凉、无光直射处30min脱除气泡，得到第二环氧树脂溶液。

[0082] 其中，环氧树脂A为双酚A缩水甘油醚环氧树脂，固化剂a为偏苯三酸酐；环氧树脂B为双酚S缩水甘油醚环氧树脂，固化剂b为十二碳二元酸。

[0083] (3)将化学脱模剂Easy‑Lease‑200均匀涂抹在模腔内壁4‑6遍，每遍间隔15min，将梯度碳纤维编织布101按梯度一致方向层层平铺入模腔内，铺入四层，驱动上模10下行压实密封圈5封闭模腔4a，启动抽气装置8将模腔4a内抽气至真空，至抽气装置8压力表显示‑30psi，闭合抽气管阀门。

[0084] (4)注入树脂，浸润碳纤维编织布

[0085] 将第一环氧树脂溶液倒入环氧树脂盛放罐6中，将第二环氧树脂溶液倒入环氧树脂盛放罐11中。打开抽气装置8的抽气阀门，随后同时开启第一导液管6a的第二导液管11a上的导流阀；待余液收集装置7收集到多余树脂溶液，闭合导流阀并随后关闭抽气阀门。

[0086] (5)对不同树脂区进行趋势不同的升温固化

[0087] 操纵控制箱控制A区加热元件1，C区加热元件2及B区加热元件3开始加热，A区加热元件1加热树脂A区域(对应第一环氧树脂固化的区域)，由温控单元控制温度为TA＝80℃，保温固化2h；加热元件3加热树脂B区域，由温控单元控制温度为TB＝115℃，保温固化2h；加热元件2加热过渡C区域，由温控单元控制变温固化2h，温控单元输入为：通过各自内嵌的传感器实时监测相应区域温度反馈给控制
箱实时调整温度；式中，TA为树脂A区域固化温度，TB为树脂B区域固化温度，T0为总固化时间(这里为2h)，t为已固化时间(h)。

[0088] 对两种树脂的过渡区C区域采用变温固化，使两种环氧树脂A、B均在最佳温度内进行固化；而固化温度对环氧树脂力学性能有着极其关键的作用，对不同树脂过渡C区域采用变温固化能够增强C区域的材料的力学性能。

[0089] (6)对不同树脂区进行趋势不同的升温固化(与(5)同时进行)

[0090] 操纵控制箱控制压头9的驱动装置驱动压头下移施压过渡C区域，由压力传感器及压控单元控制压头9实时下移量，压力与时间的关系为：

[0091]

[0092] 式中，T0为总固化时间(这里为2h)，t为已固化时间(h)。

[0093] 对于过渡区域采用变压力施压而没有采用常见的恒压力施压，原因在于：环氧树脂固化初始粘度较低，只需施加低压力即可，随着固化进程，采用恒压力会因为压力过小导致复合材料中出现孔隙从而影响复合材料质量。而采用变压力逐步增加压头压力，有利于消除孔隙，增加纤维束与环氧树脂之间的浸润性和粘结性，提高复合材料的层间剪切性能。

[0094] (7)降温降压脱模

[0095] 固化时间2h后，温控单元、压控单元自动断开，加热元件1、2、3停止工作、压头9在回位装置作用下回复初始位置，模腔温度自然冷却至50℃以下，驱动上模上行，取出已制备好的异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料。

[0096] (8)打磨去除异种树脂梯度连续编织碳纤维复合材料在成型时边缘留下的飞边和毛刺。

[0097] 实施例2

[0098] 本实施例与实施例1的区别在于：将(3)改为铺入六层梯度碳纤维编织布。

[0099] 实施例3

[0100] 本实施例与实施例1的区别在于：(2)环氧树脂A为双酚A缩水甘油醚环氧树脂，固化剂a为偏苯三酸酐)；环氧树脂B为邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂，固化剂b为孟烷二胺。

[0101] 实施例4

[0102] 使用本装置及方法制作异种树脂梯度连续编织碳纤维汽车B柱。

[0103] (a)首先利用梯度织物织造装置输入织物结构参数织造出梯度连续编织碳纤维圆管，根据公式 控制芯棒进给速度和线轴轨道旋转角速度来织造出编织角变化的梯度连续编织管；根据汽车B柱图纸要求对编织管进行沿轴线方向的线切割，并置于压平装置下保压压平，等到常压下平整的碳纤维编织布。

[0104] (b)准备环氧树脂A(第一环氧树脂)100份，固化剂a(第一固化剂)10‑15份；环氧树脂B(第二环氧树脂)100份，固化剂b(第二固化剂)20‑25份；将环氧树脂A与固化剂a混合配制后，置于阴凉、无光直射处30min脱除气泡得到第一环氧树脂溶液。将环氧树脂B与固化剂b混合配制后，置于阴凉、无光直射处30min脱除气泡，得到第二环氧树脂溶液。

[0105] 其中，环氧树脂A为双酚A缩水甘油醚环氧树脂，固化剂a为偏苯三酸酐；环氧树脂B为邻苯二甲酸二缩水甘油酯环氧树脂，固化剂b为孟烷二胺。

[0106] (c)将脱模剂均匀涂抹在模腔内壁4‑6遍，每遍间隔15min，将梯度碳纤维编织布101按梯度一致方向层层平铺入模腔内，铺入四层，驱动上模10下行压实密封圈5封闭模腔
4a，启动抽气装置8将模腔4a内抽气至真空，至抽气装置8压力表显示‑30psi，闭合抽气管阀门。

[0107] (d)将第一环氧树脂溶液倒入环氧树脂盛放罐6中，将第二环氧树脂溶液倒入环氧树脂盛放罐11中。打开抽气装置8的抽气阀门，随后同时开启第一导液管6a的第二导液管11a上的导流阀；待余液收集装置7收集到多余树脂溶液，闭合导流阀并随后关闭抽气阀门。

[0108] (e)对不同树脂区进行趋势不同的升温固化

[0109] 操纵控制箱控制A区加热元件1，C区加热元件2及B区加热元件3开始加热，A区加热元件1加热树脂A区域(对应第一环氧树脂固化的区域)，由温控单元控制温度为TA＝80℃，保温固化2h；加热元件3加热树脂B区域，由温控单元控制温度为TB＝115℃，保温固化2h；加热元件2加热过渡C区域，由温控单元控制变温固化2h，温控单元输入为：通过各自内嵌的传感器实时监测相应区域温度反馈给控制
箱实时调整温度；式中，TA为树脂A区域固化温度，TB为树脂B区域固化温度，T0为总固化时间(这里为2h)，t为已固化时间(h)。

[0110] (f)对不同树脂区进行趋势不同的升温固化(与(e)同时进行)

[0111] 操纵控制箱控制压头9的驱动装置驱动压头下移施压过渡C区域，由压力传感器及压控单元控制压头9实时下移量，压力与时间的关系为：

[0112]

[0113] 式中，T0为总固化时间(这里为2h)，t为已固化时间(h)。

[0114] (g)固化时间2h后，温控单元、压控单元自动断开，加热元件1、2、3停止工作、压头9在回位装置作用下回复初始位置，模腔温度自然冷却至50℃以下，驱动上模上行，取出已制备好的异种树脂梯度连续编织碳纤维汽车B柱。

[0115] (h)打磨去除异种树脂梯度连续编织碳纤维汽车B柱在成型时边缘留下的飞边和毛刺，得到成品。

[0116] 对比例1

[0117] 对比例1与实施例1的区别在于(5)中，对过渡C区域采用常见的恒温固化，控制温度为97.5℃，保温固化2h。

[0118] 对比例2

[0119] 对比例2与实施例1的区别在于(6)中，驱动装置驱动压头9下移施压过渡区域C区域为恒压力12Mpa，加压时间2h。

[0120] 表1各实施例与对比例得到的复合材料的过渡C区域的力学性能对比表[0121]   加温方式 加压方式 弯曲强度 层间剪切强度实施例1 变温固化 变压固化 1478(MPa) 70.2(MPa)
实施例2 变温固化 变压固化 1727(MPa) 69.8(MPa)
实施例3 变温固化 变压固化 1366(MPa) 66.2(MPa)
对比例1 恒温固化 变压固化 1265(MPa) 68.5(MPa)
对比例2 变温固化 恒压固化 1354(MPa) 64.8(MPa)

[0122] 通过表1可知，实施例1‑3中对过渡区域C区域实施变温‑变压固化，使过渡区域C区域得到了良好的弯曲性能和层间剪切性能。相对于实施例1中的变温固化，对比例1中采用恒温固化弱化了材料(过渡区域C区域)的力学系能，弯曲强度相较实施例1下降了14.4％。相对于实施例1中的变压力加压方式，对比例2中对过渡C区域施加常见的恒压力，随着固化进程，导致复合材料中出现孔隙从而影响复合材料质量，层间剪切强度相对于实施例1下降了7.7％。

[0123] 梯度编织碳纤维复合材料相对于传统的均匀结构的编织碳纤维复合材料，可以根据部位的功能不同、强度要求不同，改变其编织角来满足要求，大大提高了材料的利用率，来充分满足轻量化的要求。

[0124] 异种树脂连续编织碳纤维复合材料可以利用不同环氧树脂的特性来满足不同区域的功能要求，同时又能保证纤维束的连续性，不会破坏纤维束的力学性能。

[0125] 因此一种异种树脂基梯度连续编织碳纤维复合材料的制备方法可以有效满足汽车轻量化前提下的编织碳纤维复合材料多工况应用要求。

[0126] 尽管本发明的实施方案已公开如上，但其并不仅仅限于说明书和实施方式中所列运用，它完全可以被适用于各种适合本发明的领域，对于熟悉本领域的人员而言，可容易地实现另外的修改，因此在不背离权利要求及等同范围所限定的一般概念下，本发明并不限于特定的细节和这里示出与描述的图例。