提高湿法铺缠厚壁复合材料构件中纤维体积含量的方法技术

本发明专利技术公开了一种提高湿法铺缠厚壁复合材料构件中纤维体积含量的方法，包括以下步骤：一、采用湿法缠绕制备厚壁复合材料构件；二、铺覆一层或多层玻璃布进行吸胶处理，然后去除玻璃布，在去除玻璃布后的厚壁复合材料构件外表面铺覆表面毡；三、在表面毡上依次铺覆带孔脱模布和吸胶毡，然后将铺覆带孔脱模布和吸胶毡后的厚壁复合材料构件用真空袋包裹后进行抽真空处理，最后在真空状态下将抽真空处理后的厚壁复合材料构件送入固化炉中进行固化处理；四、去除吸胶毡和带孔脱模布。本发明专利技术大幅度降低了树脂含量，降低产品内部的孔隙率，提高纤维体积含量，使制品具有纤维体积含量高、缺陷少、力学性能优异、可靠性高、表观质量好、成品率高等优点。

【技术实现步骤摘要】
提高湿法铺缠厚壁复合材料构件中纤维体积含量的方法
本专利技术属于复合材料构件制备
，具体涉及一种提高湿法铺缠厚壁复合材料构件中纤维体积含量的方法。
技术介绍
缠绕成型工艺在实际应用过程中具有成型工艺简单的特点，适用于制备具有复杂外型面或两端具有法兰盘连接的产品，制品具有轻质、高强、高刚度、低热膨胀、耐疲劳性能好及高可靠性等优点。现有的厚壁复合材料构件具有内部孔隙率高、纤维体积含量低等问题，造成其产品性能偏低，废品率较高，产品浪费极大。
技术实现思路
本专利技术所要解决的技术问题在于针对上述现有技术的不足，提供一种提高湿法铺缠厚壁复合材料构件中纤维体积含量的方法。该方法采用铺覆一层或多层玻璃布对湿法缠绕制备的厚壁复合材料构件表面浮胶进行吸胶处理，可以大幅度降低树脂含量，有利于内部气泡向表面的迁移溢出，降低产品内部的孔隙率，提高纤维体积含量；并在吸胶处理后的厚壁复合材料构件表面按顺序铺覆表面毡、带孔脱模布和吸胶毡，然后包裹一层真空袋并进行抽真空处理，最后在真空状态下送入固化炉进行固化成型，可以进一步降低厚壁复合材料构件的气泡含量，降低产品内部的孔隙率，提高纤维体积含量，提高制品表面光洁度，固化后的制品具有纤维体积含量高、缺陷少、力学性能优异、可靠性高、表观质量好、成品率高等优点。为解决上述技术问题，本专利技术采用的技术方案是：一种提高湿法铺缠厚壁复合材料构件中纤维体积含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用湿法缠绕制备厚壁复合材料构件；所述厚壁复合材料构件是指壁厚不小于4mm的复合材料构件；步骤二、在步骤一中所述厚壁复合材料构件外表面铺覆一层或多层玻璃布对厚壁复合材料构件外表面的浮胶进行吸胶处理，然后去除玻璃布，在去除玻璃布后的厚壁复合材料构件外表面铺覆表面毡；步骤三、在步骤二中所述表面毡上依次铺覆带孔脱模布和吸胶毡，然后将铺覆带孔脱模布和吸胶毡后的厚壁复合材料构件用真空袋包裹后进行抽真空处理，最后在真空状态下将抽真空处理后的厚壁复合材料构件送入固化炉中进行固化处理；步骤四、去除步骤三中经固化处理后的厚壁复合材料构件表面的吸胶毡和带孔脱模布。上述的提高湿法铺缠厚壁复合材料构件中纤维体积含量的方法，其特征在于，步骤二中所述吸胶处理的时间不小于10s。上述的提高湿法铺缠厚壁复合材料构件中纤维体积含量的方法，其特征在于，步骤二中所述表面毡的面密度不大于20g/m2。上述的提高湿法铺缠厚壁复合材料构件中纤维体积含量的方法，其特征在于，步骤三中所述抽真空处理的绝对真空度不大于100Pa。本专利技术与现有技术相比具有以下优点：1、本专利技术采用铺覆一层或多层玻璃布对湿法缠绕制备的厚壁复合材料构件表面浮胶进行吸胶处理，可以大幅度降低树脂含量，有利于内部气泡向表面的迁移溢出，降低产品内部的孔隙率，提高纤维体积含量，使制品具有纤维体积含量高、缺陷少、力学性能优异、可靠性高、表观质量好、成品率高等优点。2、本专利技术的排除气泡工艺先进：在吸胶处理后的厚壁复合材料构件表面按顺序铺覆表面毡、带孔脱模布和吸胶毡，然后包裹一层真空袋并进行抽真空处理，最后在真空状态下送入固化炉进行固化成型，可以进一步降低厚壁复合材料构件的气泡含量，降低产品内部的孔隙率，提高纤维体积含量，提高制品表面光洁度，固化后的制品具有纤维体积含量高、缺陷少、力学性能优异、可靠性高、表观质量好、成品率高等优点。4、本专利技术的方法应用范围广，可广泛用于对产品热力学性能要求高的场合，如卫星主承力构件、低热胀构件等。下面通过实施例，对本专利技术技术方案做进一步的详细说明。具体实施方式实施例1本实施例包括以下步骤：步骤一、采用湿法缠绕制备厚壁复合材料构件(壁厚为4mm的复合材料筒)，具体方法为：根据所要制备厚壁复合材料构件的形状和尺寸选择模具，在模具表面铺设2层平纹布(采用M40J高模碳纤维编织，经纬向比例1:2，纬向沿产品轴向)，然后采用湿法缠绕工艺在铺设的平纹布上缠绕1层M40J高模碳纤维(采用ZEF-001环氧树脂浸渍)，反复铺设平纹布和缠绕M40J高模碳纤维至所需厚度(4mm)；步骤二、在步骤一中所述厚壁复合材料构件外表面铺覆一层玻璃布对厚壁复合材料构件外表面的浮胶进行吸胶处理，然后去除玻璃布，在去除玻璃布后的厚壁复合材料构件外表面铺覆表面毡；所述吸胶处理的时间为30s；所述表面毡的面密度为20g/m2；步骤三、在步骤二中所述表面毡上依次铺覆带孔脱模布和吸胶毡，然后将铺覆带孔脱模布和吸胶毡后的厚壁复合材料构件用真空袋包裹后进行抽真空处理，最后在真空状态下将抽真空处理后的厚壁复合材料构件送入固化炉中进行固化处理；所述抽真空处理的绝对真空度为100Pa；所述固化处理的制度为：室温升温至90℃并保温2h，然后升温至130℃并保温2h，再升温至160℃并保温6h，最后自然降温至室温；步骤四、去除步骤三中经固化处理后的厚壁复合材料构件表面的吸胶毡和带孔脱模布，得到壁厚约为4mm的复合材料筒。本实施例的厚壁复合材料构件具有纤维体积含量高、生产工艺简单、制品力学性能优异、可靠性高、表观质量好、成品率高等优点，制品的纤维体积含量由原来的(湿法缠绕后未经本专利技术的吸胶处理和抽真空处理，直接固化得到的复合材料筒)50％提高至58％，轴向压缩弹性模量由81GPa提高至98GPa，轴向压缩强度由340MPa提高至500MPa，热膨胀系数由1.3×10-6/K降低至1.1×10-6/K。压缩强度能够得到大幅度提高主要是由于采用玻璃布吸胶处理和真空吸胶处理，使得制品内部的空气得到有效排出且树脂与纤维充分浸渍，保证了产品具有更低的孔隙率和更强的界面结合强度，使其能够顺利应用于具有高轴向过载的场合，如卫星主承力构件、导弹承力构件等。实施例2本实施例包括以下步骤：步骤一、采用湿法缠绕制备厚壁复合材料构件(壁厚为30mm的复合材料筒)，具体方法为：根据所要制备厚壁复合材料构件的形状和尺寸选择模具，在模具表面铺设1层平纹布(采用高强2号玻璃纤维编织，经纬向比例1:2，纬向沿产品轴向)，然后采用湿法缠绕工艺在铺设的平纹布上缠绕1层玻璃纤维(采用ZEF-002环氧树脂浸渍)，反复铺设平纹布和缠绕玻璃纤维至所需厚度(30mm)；步骤二、在步骤一中所述厚壁复合材料构件外表面铺覆三层玻璃布对厚壁复合材料构件外表面的浮胶进行吸胶处理，然后去除玻璃布，在去除玻璃布后的厚壁复合材料构件外表面铺覆表面毡；所述吸胶处理的时间为10s；所述表面毡的面密度为30g/m2；步骤三、在步骤二中所述表面毡上依次铺覆带孔脱模布和吸胶毡，然后将铺覆带孔脱模布和吸胶毡后的厚壁复合材料构件用真空袋包裹后进行抽真空处理，最后在真空状态下将抽真空处理后的厚壁复合材料构件送入固化炉中进行固化处理；所述抽真空处理的绝对真空度为50Pa；所述固化处理的制度为：室温升温至90℃并保温2h，然后升温至130℃并保温2h，再升温至160℃并保温6h，最后自然降温至室温；步骤四、去除步骤三中经固化处理后的厚壁复合材料构件表面的吸胶毡和带孔脱模布，得到壁厚约为30mm的复合材料筒。本实施例的厚壁复合材料构件具有纤维体积含量高、生产工艺简单、制品力学性能优异、可靠性高、表观质量好、成品率高等优点，制品的纤维体积含量由原来的(湿法缠绕后未经本专利技术的吸胶处理和抽真空处理本文档来自技高网...

【技术保护点】
一种提高湿法铺缠厚壁复合材料构件中纤维体积含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用湿法缠绕制备厚壁复合材料构件；所述厚壁复合材料构件是指壁厚不小于4mm的复合材料构件；步骤二、在步骤一中所述厚壁复合材料构件外表面铺覆一层或多层玻璃布对厚壁复合材料构件外表面的浮胶进行吸胶处理，然后去除玻璃布，在去除玻璃布后的厚壁复合材料构件外表面铺覆表面毡；步骤三、在步骤二中所述表面毡上依次铺覆带孔脱模布和吸胶毡，然后将铺覆带孔脱模布和吸胶毡后的厚壁复合材料构件用真空袋包裹后进行抽真空处理，最后在真空状态下将抽真空处理后的厚壁复合材料构件送入固化炉中进行固化处理；步骤四、去除步骤三中经固化处理后的厚壁复合材料构件表面的吸胶毡和带孔脱模布。

【技术特征摘要】
1.一种提高湿法铺缠厚壁复合材料构件中纤维体积含量的方法，其特征在于，包括以下步骤：步骤一、采用湿法缠绕制备厚壁复合材料构件；所述厚壁复合材料构件是指壁厚不小于4mm的复合材料构件；所述采用湿法缠绕制备厚壁复合材料构件的具体方法为：根据所要制备厚壁复合材料构件的形状和尺寸选择模具，在模具表面铺设平纹布，然后采用湿法缠绕工艺在铺设的平纹布上缠绕纤维；步骤二、在步骤一中所述厚壁复合材料构件外表面铺覆一层或多层玻璃布对厚壁复合材料构件外表面的浮胶进行吸胶处理，然后去除玻璃布，在去除玻璃布后的厚壁复合材料构件外表面铺覆表面毡；所述吸胶处理的时间不小于10s；...

【专利技术属性】
技术研发人员：廖英强，曾金芳，景宽，周伟江，李锵，张世杰，尤丽虹，
申请(专利权)人：西安航天复合材料研究所，
类型：发明
国别省市：陕西;61