一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺制造技术

本发明专利技术属于复合材料领域，具体涉及一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺，具体为：（1）铺料：将预浸料按照铺层设计裁切铺层，将SMC片材裁切、称重，然后放置在预浸料铺层上设计好的位置处；（2）模具准备：在模具上均匀涂覆脱模剂，并将模具固定在热压机上，将模具与热压机一起加热至预定模压温度；（3）共模压：将步骤（1）中铺好的预浸料+SMC片材迅速放入模具中的既定位置，操作热压机合模、加压，使材料在预定模压温度下充分固化；（4）脱模：开模，模具保持步骤（3）中的预定模压温度，使用工具将压制好的制件取出。制品结构强度高，有利于实现结构减重，且周期大大缩短，利于成型结构复杂的部件，有利于降低生产成本和减少能耗。

A Forming Process of Prepreg/SMC Composites

The invention belongs to the field of composite materials, and specifically relates to the forming process of a prepreg/SMC composite material, which is as follows: (1) paving: cutting the prepreg according to the design of the layers, cutting and weighing the SMC sheets, and then placing them at the designed position on the preg layers; (2) die preparation: uniformly coating the release agent on the die and fixing the die on the hot press. (3) Common die pressing: the preprepreg and SMC sheets laid in step (1) are quickly placed in the established position of the die, and the hot press is operated to close and press the die so that the material can be fully cured at the preset die pressing temperature; (4) demoulding: opening the die and maintaining the preset die pressing temperature in step (3) pressing with the tool. The parts are taken out. Products with high structural strength are conducive to achieving structural weight reduction, and the cycle is greatly shortened. It is conducive to forming components with complex structures, reducing production costs and energy consumption.

【技术实现步骤摘要】
一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺
本专利技术属于材料加工领域，具体涉及一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺。
技术介绍
使用树脂基复合材料取代金属(铝合金、钢材)，作为汽车、无人机部件等结构，可以使整体结构重量减重达30％以上，是汽车、无人机等结构部件发展的重要方向之一。复合材料具有各向异性等材料特点，且成型方式与金属具有显著区别，在部件结构设计过程中，不能照搬金属部件的设计理念，部件整体成型率极低，而装配过程中采用螺接或铆接，又会由于打孔等问题破坏复合材料部件结构的整体性，降低部件的使用强度，为部件的长期使用带来不可预知的风险。
技术实现思路
为了解决复合材料部件整体成型率极低的问题，本专利技术公开了一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺，可以将流动性好但性能较低的复合材料与流动性差但性能较高的复合材料共同模压成型，从而解决复合材料零部件装配过程中由于打孔对部件结构产生破坏的问题，提高了复合材料部件的整体成型率。为了实现上述目的，本专利技术采用如下技术方案:一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺，所述成型工艺为：(1)铺料：将预浸料按照铺层设计裁切铺层，将SMC片材裁切、称重，然后放置在预浸料铺层上设计好的位置处；(2)模具准备：在模具上均匀涂覆脱模剂，并将模具固定在热压机上，将模具与热压机一起加热至预定模压温度；(3)共模压：将步骤(1)中铺好的预浸料+SMC片材迅速放入模具中的既定位置，操作热压机合模、加压，使材料在预定模压温度下充分固化；(4)脱模：开模，模具保持步骤(3)中的预定模压温度，使用工具将压制好的制件取出。具体地，上述步骤(1)中的预浸料为SolvayCytecMTM23，SMC片材为Polynt-24-12K。其中，SolvayCytecMTM23是氰特公司的热熔型乙烯基型预浸料，Polynt-24-12K是波林公司的丝数为12K的碳纤维增强乙烯基型片状模塑料。具体地，上述步骤(1)中的预浸料为Polynt-80-12K，SMC片材为Polynt-80-12K。其中，Polynt-80-12K是波林公司的丝数为12K的碳纤维增强环氧型预浸料，Polynt-80-12K是波林公司的丝数为12K的碳纤维增强环氧型片状模塑料。具体地，上述步骤(2)中的脱模剂为水性脱模剂或有机硅类脱模剂。具体地，上述步骤(2)中的预定模压温度为120-155℃。具体地，上述步骤(3)中的固化时间为5-18min。具体地，上述步骤(1)中的预浸料和SMC片材之间还具有一层碳纤维预浸料层。具体地，上述碳纤维为经过表面改性的碳纤维，表面改性方法为：将经过表面处理的碳纤维均匀分散在硅烷偶联剂的水解液中，搅拌或超声震荡30-60min，过滤，干燥，得到表面改性碳纤维。具体地，上述硅烷偶联剂为KH560、KH570、硅烷偶联剂X和硅烷偶联剂Y中一种或几种的组合，所述硅烷偶联剂X的结构式为：制备硅烷偶联剂X的反应过程为：所述硅烷偶联剂Y的结构式为：制备硅烷偶联剂Y的反应过程为：具体地，上述步骤(1)中的预浸料和SMC复合材料的基体树脂均为环氧树脂；所述步骤(1)中的预浸料和SMC复合材料的基体树脂均为乙烯基树脂；所述步骤(1)中的预浸料和SMC复合材料的基体树脂中一种是环氧树脂，一种是乙烯基树脂。基体树脂均为环氧树脂，即预浸料或SMC复合材料为环氧型；基体树脂均为乙烯基树脂，即预浸料或SMC复合材料为乙烯基型。本专利技术具有如下的有益效果：(1)本专利技术将基于液态树脂的短纤维增强复合材料和基于热熔型树脂的长连续纤维增强材料共同模压成型，与通过SMC模压工艺所生产的制品相比，其结构强度高，有利于实现结构减重，与通过预浸料模压工艺所生产的制品相比，其周期大大缩短，且利于成型结构复杂的部件，可降低生产成本和减少能耗。(2)本专利技术以KH560、KH570、硅烷偶联剂X和硅烷偶联剂Y中的一种或几种的组合作为偶联剂来改性碳纤维，使碳纤维表面接枝上大量环氧或双键，尤其是用硅烷偶联剂X和硅烷偶联剂Y改性的碳纤维，可以在碳纤维表面接枝上大量的带有长碳链的环氧或双键，之后再用改性后的碳纤维制备预浸料，使所制备的预浸料中含有大量的环氧或双键，甚至是带有长碳链的环氧或双键，当用这种预浸料与SMC片材共模压成型时，可以使改性碳纤维与预浸料基体树脂之间、预浸料与SMC片材之间结合的更加牢固，大大提高层间剪切强度。(3)当在KH560和硅烷偶联剂X中至少选择一种，并在KH570和硅烷偶联剂Y中至少选择一种共同组成偶联剂来改性碳纤维，并进一步用改性碳纤维制备预浸料时，可以使所选用的预浸料与SMC片材的基体树脂不限于同一类型，并且仍然能够获得较高的性能。附图说明图1是本专利技术预浸料/SMC复合材料的成型工艺的流程图。具体实施方式现在结合实施例对本专利技术作进一步详细的说明。本专利技术中所述改性碳纤维的制备方法：(1)将50g碳纤维于2L丙酮中超声震荡2h，烘干备用；(2)将步骤(1)的产物分散于2L45％的浓硝酸中，在90℃回流氧化60min，自然降温后水洗至pH为7左右，烘干备用；(3)将步骤(2)的产物分散于2L四氢呋喃中，加入15g氢化铝锂，60℃搅拌2h，加入2L2mom/L的盐酸，搅拌1.5h，滤出碳纤维，经四氢呋喃浸泡洗涤18h，烘干备用；(4)取720g乙醇和80g配成醇水溶液中，将200g硅烷偶联剂加入其中，充分搅拌混合均匀，获得硅烷偶联剂水解液，将步骤(3)产物分散于其中，搅拌或超声震荡30-60min，滤出纤维，干燥即可。根据现有技术用上述改性碳纤维制备改性碳纤维预浸料(乙烯基型，纤维含量50％)。根据现有技术用上述改性碳纤维制备改性碳纤维预浸料(环氧型，纤维含量50％)。实施例1：预浸料：SolvayCytecMTM23(乙烯基型)，SMC片材：Polynt-24-12K(乙烯基型，纤维含量50％)。(1)铺料：将预浸料按照铺层设计裁切铺层，将SMC片材裁切、称重，然后放置在预浸料铺层上设计好的位置处；(2)模具准备：在模具上均匀涂覆脱模剂，并将模具固定在热压机上，将模具与热压机一起加热至130-135℃；(3)共模压：将步骤(1)中铺好的预浸料+SMC片材迅速放入模具中的既定位置，操作热压机合模、加压，最低压强为140kPa，保温10min，使材料在130-135℃下充分固化；(4)脱模：开模，模具保持130-135℃，使用工具将压制好的制件取出。步骤(1)中的称重是依据设计需求，当使用SMC进行边角填充时，根据厚度和面积要求计算所需重量。步骤(4)中模具保持步骤(3)中的温度，不需要降温过程，直接开模取样，“热进热出”，提高效率。实施例2：预浸料：SolvayCytecMTM23(乙烯基型)，SMC片材：Polynt-24-12K(乙烯基型，纤维含量50％)。(1)铺料：将预浸料按照铺层设计裁切铺层，将SMC片材裁切、称重，然后放置在预浸料铺层上设计好的位置处；(2)模具准备：在模具上均匀涂覆脱模剂，并将模具固定在热压机上，将模具与热压机一起加热至120-125℃；(3)共模压：将步骤(1)中铺好的预浸料+SMC片材迅速放入模具中的既定位置，操作热压机合模、加压，最低压强为140kPa，保温14min，使材料在120-125℃下充分固化；(4本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺，其特征在于：所述成型工艺为：(1)铺料：将预浸料按照铺层设计裁切铺层，将SMC片材裁切、称重，然后放置在预浸料铺层上设计好的位置处；(2)模具准备：在模具上均匀涂覆脱模剂，并将模具固定在热压机上，将模具与热压机一起加热至预定模压温度；(3)共模压：将步骤(1)中铺好的预浸料+SMC片材迅速放入模具中的既定位置，操作热压机合模、加压，使材料在预定模压温度下充分固化；(4)脱模：开模，模具保持步骤(3)中的预定模压温度，使用工具将压制好的制件取出。

【技术特征摘要】
1.一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺，其特征在于：所述成型工艺为：(1)铺料：将预浸料按照铺层设计裁切铺层，将SMC片材裁切、称重，然后放置在预浸料铺层上设计好的位置处；(2)模具准备：在模具上均匀涂覆脱模剂，并将模具固定在热压机上，将模具与热压机一起加热至预定模压温度；(3)共模压：将步骤(1)中铺好的预浸料+SMC片材迅速放入模具中的既定位置，操作热压机合模、加压，使材料在预定模压温度下充分固化；(4)脱模：开模，模具保持步骤(3)中的预定模压温度，使用工具将压制好的制件取出。2.如权利要求1所述的一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的预浸料为SolvayCytecMTM23，SMC片材为Polynt-24-12K。3.如权利要求1所述的一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺，其特征在于：所述步骤(1)中的预浸料为Polynt-80-12K，SMC片材为Polynt-80-12K。4.如权利要求1所述的一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺，其特征在于：所述步骤(2)中的脱模剂为水性脱模剂或有机硅类脱模剂。5.如权利要求1所述的一种预浸料/SMC复合材料的成型工艺，其特征在于：所述步骤(...

【专利技术属性】
技术研发人员：吕金艳，张庆辉，杨鹏飞，
申请(专利权)人：雷可德高分子天津有限公司，
类型：发明
国别省市：天津,12