一种湿法缠绕复合材料制品内衬层及其制备方法技术

本发明专利技术属于复合材料成型技术领域。采用适宜固化度的相同材料体系的半固化预浸料作为内衬铺层材料，借助热分析技术控制内衬铺层材料的固化程度，通过高树脂含量的预浸料赋予内衬层与结构层良好的粘接，消除内衬层与结构层的界面问题，提高制品的承载能力及疲劳寿命。本发明专利技术涉及的湿法缠绕复合材料制品内衬层，为基体树脂固化度45%‑55%的织物预浸料，树脂含量不低于90%wt的内衬层贴片，预固化至表面不粘手。该衬层粘性适中，结构致密，无夹杂气孔，内衬层与制品同时固化，操作方便，有效消除缠绕复合材料制品结构层与内衬层之间的界面，保证制品的使用可靠性。适用于湿法缠绕工艺，特别适用于对缠绕件整体结构性能和耐疲劳性要求较高的复合材料制品成型。

【技术实现步骤摘要】
一种湿法缠绕复合材料制品内衬层及其制备方法
本专利技术属于复合材料
，涉及复合材料制品成型技术，特别涉及湿法缠绕复合材料制品成型技术。
技术介绍
目前，湿法缠绕部件的内衬层主要有铝合金、钛合金、钢等金属内衬，还有聚乙烯、聚偏氟乙烯、橡胶等非金属内衬，这些形式的内衬由于与缠绕复合材料结构非同一种材质，形成了一个包含整个缠绕件的界面，该界面的粘接强度是制约上述内衬应用的一大瓶颈，同时内衬与缠绕结构层在载荷作用下呈现差异较大的应力应变状态，导致载荷作用下湿法缠绕部件的非正常破坏。CN105508809A制备内衬层的方法是使用表面毡浇铸树脂制备，浇铸树脂后用压辊赶出气泡，再缠绕成型结构层。上述方法制备的内衬层由于是树脂浇铸在表面毡上，形成气孔的几率很大，可靠性不能得到保证，同时由于是手工糊制，内衬层厚度不均匀，对于较大尺寸的缠绕件，操作不是很方便。
技术实现思路
本专利技术的目的在于提供一种提高湿法缠绕复合材料制品可靠性的内衬层及其制备方法。本专利技术的目的是这样实现的，针对湿法缠绕复合材料制品树脂体系，采用适宜固化度的相同材料体系的半固化预浸料作为内衬铺层材料，借助热分析技术控制内衬铺层材料的固化程度，通过高树脂含量的预浸料赋予内衬层与结构层良好的粘接，消除内衬层与结构层的界面问题，使内衬层与缠绕结构层在载荷作用下保持相同的应力应变状态，提高制品的承载能力及疲劳寿命。本专利技术涉及的湿法缠绕复合材料制品内衬层，为基体树脂固化度45%-55%的织物预浸料，树脂含量不低于90%wt的内衬层贴片，预固化至表面不粘手。本专利技术涉及的湿法缠绕复合材料制品内衬层，其特征在于：所述织物厚度0.03～0.2mm。本专利技术涉及的湿法缠绕复合材料制品内衬层，其特征在于：织物选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维纤维织物中的一种。本专利技术涉及的湿法缠绕复合材料制品内衬层，其特征在于：所述内衬层贴片的活性期不小于8小时。本专利技术涉及的湿法缠绕复合材料制品内衬层的制备方法，包括基体树脂固化条件确定、模具与托布准备、浇铸、控制固化、铺贴与预成型过程，其中：1）基体树脂固化度条件确定：对于确定的树脂体系，确定45%-55%固化度时的温度时间组合；2）模具与托布准备：托布（织物）铺贴在型面与托布面积匹配的平板模上，型面水平置于真空烘箱中；3）浇铸与控制固化：将计量的树脂混合均匀，浇铸到托布上自然流平；升温到固化温度，抽真空并保持温度稳定至树脂表面无波动，按步骤1确定的条件固化，缓慢恢复常压，降温至室温起模得到内衬层贴片；铺贴成型：将内衬层贴片平服铺贴到待缠绕件芯轴表面，预固化至表面不黏手，冷却至室温得到内衬层。本专利技术涉及的湿法缠绕复合材料内衬层的制备方法，包括基体树脂固化条件确定、模具与托布准备、浇铸与固化控制、铺贴与成型过程，其特征在于所述内衬层贴片的铺贴方式为铺层或贴片，或两者的组合。本专利技术涉及的湿法缠绕复合材料内衬层的制备方法，衬层粘性适中，结构致密，无夹杂气孔，直接在衬层表面缠绕结构层，内衬层与制品同时固化，操作方便，有效消除缠绕复合材料制品结构层与内衬层之间的界面，保证制品的使用可靠性。适用于湿法缠绕工艺，特别适用于对缠绕件整体结构性能和耐疲劳性要求较高的复合材料制品成型。具体实施方式为了使本专利技术的目的、技术方案及优点更加清楚明白，以下结合实例对本专利技术进行进一步详细说明。此处所描述的实施例仅解释本专利技术，并不用于限定本专利技术，同时，下面所描述的本专利技术各个实施方式中所涉及到的技术特征只要彼此之间未构成冲突即可组合使用。实施例一湿法缠绕树脂体系为E51环氧树脂：甲基六氢苯酐固化剂：SN-2增韧剂：二甲基苄胺促进剂=100:90:7:1，采用等温与非等温DSC进行测量与计算，得到树脂体系固化度达到45%的条件为90℃、1h30min；平板模具型面500×500mm，模具四周边框底部衬有硅橡胶垫层，每个边框各有4个螺栓与平板模具连接，模具底部具有3个支撑螺栓；采用550×550×0.03mm的玻璃纤维正交布作为纤维托布；在平板模具上依次铺放离型纸和托布，铺放平整后用模具的四个边框压住，用边框螺栓与平板模具连接紧；将模具放在真空烘箱内，用水平仪调节平板至型面处于水平状态，将计量的树脂液浇铸到模具内，织物预浸料树脂含量为93%wt，抽真空脱气并升温至90℃，真空状态下，90℃保持1h30min后，停止加热并缓慢恢复常压，降至室温，起模得到内衬层贴片；根据待缠绕产品结构的尺寸，将内衬层平整铺贴到芯模上，将带有制备内衬层的芯模在烘箱内进行90℃1h50min旋转预固化，降温至室温，得到适应于湿法缠绕内衬层。使用相同的树脂体系，在内衬层外湿法缠绕结构层，并按常规工艺固化得到的Φ150标准压力容器，与用橡胶内衬层制备的压力容器进行对比，进行10MPa内压疲劳测试，使用寿命提高15%。实施例二湿法缠绕树脂体系为双马来酰亚胺：双酚A氰酸酯：环氧树脂E51：有机锡促进剂=30:35:35:0.8，采用等温与非等温DSC测量得到树脂体系固化度达到50%的条件为140℃、20min；（2）选用0.1mm的碳纤维斜纹布作为纤维托布；（3）选用具有500×500×25mm的平板模具，模具四周边框底部衬有硅橡胶垫层，每个边框各有4个螺栓与平板模具连接，模具底部具有3个支撑螺栓；（4）在平板模具上依次铺放离型纸和（2）中的碳纤维托布，尺寸为550×550mm，铺放平整后用模具的四个边框压住，再用边框螺栓与平板模具连接紧，根据需要计算往平板模具内浇铸树脂混合液的用量，使织物预浸料树脂含量为91%wt；（5）将模具放在真空烘箱内，用水平仪调节平板至水平状态，将（4）中计量混合好的环氧树脂液浇铸到模具内，进行抽真空处理，同时将烘箱温度设定为140℃，保持抽真空状态，待烘箱升温至140℃并保持20min后，关闭烘箱并缓慢去掉真空，降温至室温状态得到适应于湿法缠绕内衬层。实施例三（1）选用湿法缠绕树脂体系为不饱和树脂DC191：引发剂：促进剂：抑制剂环烷酸锰=100:5:1:0.15，采用等温与非等温DSC进行测量与计算，该树脂体系在45℃等温条件下树脂固化度达到55%的时间为92min；（2）选用0.2mm的芳纶纤维正交布作为纤维托布；（3）选用具有500×500×25mm的平板模具，模具四周边框底部衬有硅橡胶垫层，每个边框各有4个螺栓与平板模具连接，模具底部具有3个支撑螺栓；（4）在平板模具上依次铺放离型纸和（2）中的芳纶纤维托布，尺寸为550×550mm，铺放平整后用模具的四个边框压住，再用边框螺栓与平板模具连接紧，根据需要计算往平板模具内浇铸树脂混合液的用量，使织物预浸料树脂含量为90%wt；（5）将模具放在真空烘箱内，用水平仪调节平板至水平状态，将（4）中计量混合好的环氧树脂液浇铸到模具内，进行抽真空处理，同时将烘箱温度设定为45℃，保持抽真空状态，待烘箱升温至45℃并保持92min后，关闭烘箱并缓慢去掉真空，降温至室温状态得到适应于湿法缠绕内衬层。本文档来自技高网...

【技术保护点】
1.一种湿法缠绕复合材料制品内衬层，为基体树脂固化度45%‑55%的织物预浸料，树脂含量不低于90%wt的内衬层贴片，预固化至表面不粘手。

【技术特征摘要】
1.一种湿法缠绕复合材料制品内衬层，为基体树脂固化度45%-55%的织物预浸料，树脂含量不低于90%wt的内衬层贴片，预固化至表面不粘手。2.根据权利要求1所述的湿法缠绕复合材料制品内衬层，其特征在于：所述织物厚度0.03～0.2mm。3.根据权利要求1所述的湿法缠绕复合材料制品内衬层，其特征在于：织物选自玻璃纤维、碳纤维、芳纶纤维、超高分子量聚乙烯纤维纤维织物中的一种。4.根据权利要求1~3任意一项所述的湿法缠绕复合材料制品内衬层，其特征在于：所述内衬层贴片的活性期不小于8小时。5.根据权利要求1~3任意一项所述的的湿法缠绕复合材料制品内衬层的制备方法，包括基体树脂固化条件确定、模具与托布准备、浇铸、...

【专利技术属性】
技术研发人员：王强，郑志才，陈艳，刘旭花，孙士祥，王尚，孟祥武，
申请(专利权)人：山东非金属材料研究所，
类型：发明
国别省市：山东,37