一种预浸料真空板及其制造方法技术

本发明专利技术关于一种预浸料真空板及其制造方法，涉及真空板制造领域。该预浸料真空板在结构上包括上下面板、中部支撑柱、周向密封泡沫和周向密封树脂，上下面板及支撑柱为纤维增强复合材料，上下面板、支撑柱及周向密封泡沫所围成的空间为真空。本发明专利技术真空板较传统板材具有保温隔热、高强度以及质量轻的优点，不仅能够提升产品保温等性能，并且运用于运输设备中能够降低能耗，更加节能。更加节能。更加节能。

A prepreg vacuum plate and its manufacturing method

【技术实现步骤摘要】
一种预浸料真空板及其制造方法


[0001]本专利技术涉及真空板制造领域，具体涉及一种纤维增强复合材料真空板的结构及其制造方法。

技术介绍

[0002]目前，新能源、国防、化工、航空航天、交通等尖端特殊领域对保温板的使用性能要求日趋苛刻。传统的保温板材主要为有机和无机材料，二者在导热系数和燃烧性能上各有优劣，难以互补，不能实现当今对于保温材料的多元化要求。而真空板作为新一代保温材料结构，不仅具有比传统有机保温材料更低的导热系数，同时能达到传统无机保温材料的燃烧性能等级，是当下最有研究潜力的保温材料结构。
[0003]传统保温材料的抗腐蚀性能差、强度较低，需要进行防腐处理并定期维护，使用时间严重受到影响。相比于传统保温材料，纤维增强复合材料具有比重轻、模量高、比强度大、耐腐蚀等优点，但市面上已出现的保温材料大多为实心结构复合材料，这些种类的保温板未能充分利用复合材料真空结构带来的优良性能，从而导致自重较重，无法满足高精尖端领域日益增长的对超轻零部件的需求。

技术实现思路

[0004]针对上述问题，本专利技术的目的在于提供一种质量更轻、强度更高、保温效果更好的真空板及其制造方法。
[0005]为达到上述目的，本专利技术揭示了一种预浸料真空板及其制造方法：该预浸料真空板在结构上包括上下面板、中部支撑柱、周向密封泡沫和周向密封树脂，上下面板及支撑柱为纤维增强复合材料，上下面板、支撑柱及周向密封泡沫所围成的空间为真空。上下面板及支撑柱可以是碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维预浸料。该真空板的制作方法，包括如下步骤：
[0006]首先，根据上下面板厚度，在可溶或低温熔融性材料板上下表面铺贴预浸料；
[0007]第二，将支撑柱刺入到铺贴完的夹层板的厚度方向，使其贯穿于夹层板；
[0008]第三，将刺好的板材料通过模压成型、热压罐成型或真空袋压的方法固化成型，其加热温度低于中部填充材料的熔点，使其在成型过程中保持硬挺状态，以保证预浸料的成型压力；
[0009]第四，板材固化好以后，根据填充材料的物理性能，将其去除，若采用的是可溶水、酸或碱的材料，可通过溶解法将填充材料溶于溶剂中而去除，若采用低温熔融材料，可通过加热使填充材料流动的方法去除；
[0010]第五，将未发泡的闭孔泡沫片黏贴在胶膜上，胶膜的尺寸依照所黏贴板材周边的尺寸，而泡沫片的长度和宽度要比胶膜长度和宽度各小0.5至16mm，其中，胶膜的固化温度不低于泡沫片发泡的温度，泡沫片的发泡倍率小于20；
[0011]第六，将上个步骤贴在一起的泡沫胶膜片黏贴在板材周边，将泡沫片作为内侧，胶膜作为外侧贴在板材四周，黏贴时留出孔隙或孔洞，使板材内腔不完全密封，便于后期抽真
空排气；
[0012]第七，将四周贴好的板材置于模具型腔中对模具型腔抽真空，并加热，加热温度先控制在泡沫发泡的温度，令泡沫发泡，加热时间为发好泡的时间，然后升高到胶膜片固化的温度，加热时间使树脂固化，此过程泡沫将在模具内膨胀发泡，将孔隙或孔洞填满使板材密封，同时胶膜加热后将具有流动性，填满泡沫未填充的孔隙，在泡沫外层进一步密封；
[0013]第八，开模、修边，得到预浸料真空板。
[0014]与现有保温材料相比，本专利技术制造的预浸料复合材料真空板，利用其空心结构作为真空保温层，可大大降低其导热系数，提高保温效果。本专利技术真空板的材料主要为纤维增强复合材料，其显著特点是在较轻的质量下具有更高的强度，应用于交通运输、航空航天、建筑领域中可大大降低能源消耗。
[0015]本专利技术采用的泡沫材料可以是环氧树脂、聚氨酯、聚乙烯等在一定真空度下可发泡的材料，泡孔为闭孔，其在模具内未发泡时，由于其未将板材内腔密封，可通过模具抽真空的方式排除板内气体，使板材获得真空环境，而利用发泡材料可膨胀且闭孔的特性，能够将板材四周黏贴并密封，阻隔空气进入板内。
[0016]本专利技术预浸料真空板在制作过程中，采用了可溶或低温熔融的材料作为夹层材料，使上下面板分隔一定距离，在复合材料板加压固化时承担较大的压力，提供支撑的作用。当材料固化好以后，再通过溶解法或熔融法去除，从而产生空心结构，真空板在使用过程中，支撑柱将提供承压的作用。
[0017]支撑柱材料可以是金属细棒，也可以是碳纤维、玻璃纤维、玄武岩纤维、麻等高性能纤维增强树脂基复合材料细棒。
[0018]胶膜的作用一方面是对真空板材四周进行封边处理，真空板在使用过程中，可以保护泡沫材料，提高板材四周的力学性能；另一方面，真空板在成型过程中，胶膜在加热后将具有流动性，在泡沫膨胀力的作用下，可将预留的孔隙或孔洞填满，同样起到了密封的作用，作为除泡沫层以外的第二密封层，充分保证了板材的密封效果。
[0019]之所以泡沫片的长度和宽度要比胶膜长度和宽度各小0.5至16mm，是令胶膜在黏贴板材料时及板材固化时能够跟真空板材上下面板充分接触，其固化后可形成最外层的密封层，使泡沫材料不会裸露于板材外侧，一方面能保证力学性能，另一方面充分发挥第二密封层的作用。
[0020]为便于为成型前的真空板材内部抽真空，泡沫胶膜片黏贴在板材周边时不宜完全密封，需留出孔隙或孔洞，但孔隙或孔洞不宜过大，防止后期板材发泡难以密封，该孔隙或孔洞的面积应小于1cm2。
[0021]胶膜材料为未固化的热固性热熔胶膜材料，热固性胶膜一方面固化温度低，可在泡沫层发泡温度下固化，另一方面热固性热熔胶膜加热后具有较好的流动性，可以将孔洞填充填满，保证密封效果。
[0022]胶膜固化温度应不低于泡沫片发泡的温度，保证发泡材料先发泡膨胀，使胶膜能够紧贴模具，保证制品外形后再进行固化。同时，为防止发泡压力过大使胶膜移位并保证不过度降低真空腔体空间，发泡倍率应控制在20以内。
附图说明
[0023]图1为本专利技术一种预浸料真空板的上下面板和低温熔融性材料板铺贴操作示意图。
[0024]图2为本专利技术一种预浸料真空板的支撑柱刺入铺贴完的夹层板结构示意图。
[0025]图3为本专利技术一种预浸料真空板固化成型后去除中部低温熔融性材料的结构示意图。
[0026]图4为本专利技术一种预浸料真空板周边放入贴有胶膜的闭孔发泡材料操作示意图。
[0027]图5为本专利技术一种预浸料真空板结构示意图。
具体实施方式
[0028]下面结合附图详细说明本专利技术的实施案例。
[0029]本实施案例以制造碳纤维预浸料真空板为例，所制造的碳纤维预浸料真空板长300mm、宽300mm、厚30mm，制作的具体实施步骤如下：
[0030]首先，准备好水溶性材料聚乙烯醇板101长300mm、宽300mm、厚28mm，分别在其上下表面铺贴低温固化碳纤维预浸料102，厚1mm，如图1所示。
[0031]第二，取长度为30mm、直径2mm的支撑柱201，贯穿刺入铺贴后的夹层板厚度方向，如图2所示。
[0032]第三，将刺好的夹层板置于聚乙烯醇板101熔点温度下(70℃)加热，使用模压的方法固化成型。...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种预浸料真空板，在结构上包括上下面板、中部支撑柱、周向密封泡沫和周向密封树脂，上下面板及支撑柱为纤维增强复合材料，上下面板、支撑柱及周向密封泡沫所围成的空间为真空；此预浸料真空板的制造方法，其特征在于包括如下步骤：首先，根据上下面板厚度，在可溶或低温熔融性材料板上下表面铺贴预浸料；第二，将支撑柱刺入到铺贴完的夹层板的厚度方向，使其贯穿于夹层板；第三，将刺好的板材料通过模压成型、热压罐成型或真空袋压的方法固化成型，其加热温度低于中部填充材料的熔点，使其在成型过程中保持硬挺状态，以保证预浸料的成型压力；第四，板材固化好以后，根据填充材料的物理性能，将其去除，若采用的是可溶水、酸或碱的材料，通过溶解法将填充材料溶于溶剂中而去除，若采用低温熔融材料，通过加热使填充材料流动的方法去除；第五，将未发泡的闭孔泡沫片黏贴在胶膜上，胶膜的尺寸依照所黏贴板材周...

【专利技术属性】
技术研发人员：王晓旭，陈文，
申请(专利权)人：天津工业大学，
类型：发明
国别省市：