本发明专利技术提供了一种包括双曲面或多曲面的复杂曲面芳纶蜂窝成型材料，包括蜂窝壁和内芯部，其中内芯部为蜂窝孔的空腔结构，所述蜂窝壁是六边形蜂窝结构，包括白蜂窝和浸渍树脂，所述白蜂窝是指由芳纶纸经叠合热压拉伸后形成的白蜂窝块。该复杂曲面芳纶蜂窝成型材料首先将白蜂窝浸渍树脂后进行半固化处理得到预浸蜂窝，然后将预浸蜂随复杂形状模具随型固化成型，得到双曲面或多曲面预浸芳纶蜂窝成型材料，再与预浸料在复杂曲面模具中进行一体化复合，得到包括双曲面或多曲面的复杂曲面形状部件。本发明专利技术可以制备复杂构型的产品件，解决了现有技术蜂窝形状难以发生弯曲随型的技术缺陷。陷。陷。
【技术实现步骤摘要】
复杂曲面预浸芳纶蜂窝成型材料及制备方法
[0001]本专利技术涉及一种复合材料领域，具体涉及一种复杂曲面预浸芳纶蜂窝成型材料，尤其涉及双曲面预浸芳纶蜂窝成型材料。
技术介绍
[0002]芳纶纸蜂窝具有重量轻、强度高、比模量高、阻燃等特点，对减轻结构重量，降低噪声、振动，提高安全性、舒适性，减少维修等均有重要作用。目前在航空领域中，芳纶纸蜂窝芯材与复合材料面板组成夹层结构，形成可承受结构双向弯的整体梁，被广泛应用于机翼前缘、尾翼、起落架舱门、翼身和翼尖整流罩等部位，起到减轻结构重量，增加结构刚度，提高结构强度等作用。
[0003]对于具有双曲面、多曲面(如半球型、球型等)、变曲率等形状复杂的异形复合材料制件，其成型过程中有时两个方向均有变形要求，而常规六边形孔格蜂窝及过拉伸蜂窝都难以直接满足复杂形状成型。一般要对常规蜂窝进行数控加工或拼接，以满足复杂形状成型需求。芳纶蜂窝按数模形状进行数控加工或拼接，均需要复杂的工艺过程，成本高，周期长，不利于芳纶蜂窝的应用拓展或产品功能实现。
技术实现思路
[0004]一般芳纶蜂窝的制备需经过涂胶、叠纸、热压、拉伸、定型、浸胶、固化、片切的工艺过程，如图7所示。正六边型蜂窝进行一个方向弯曲时，另一个方向也会发生弯曲，呈现双曲曲率现象，如图5所示。这种双曲率现象限制了正六边形蜂窝直接在复杂曲面或变曲率产品上的成型应用。
[0005]目前现有的芳纶纸蜂窝片切后为平面状，如图4所示，此时的正六边型蜂窝具有双曲率，不适宜直接成型曲面；而过拉伸蜂窝也只能是单方向弯曲，单曲面成型，如图6所示，不能直接进行双曲面、甚至是多曲面成型。为了成型复杂形状，一般按数模进行蜂窝数控加工或进行拼接。使其成型过程复杂，材料损耗大，成本高。
[0006]对于成型复杂形状部件时，当采用数控机加或拼接方案成本较高时，此技术方案可作为一种新型有效方法补充当前方案所存在的不足。
[0007]为了解决上述技术问题中的至少一个，本专利技术提供了一种复杂曲面预浸芳纶蜂窝成型材料，例如双曲面预浸芳纶蜂窝成型材料，本技术通过采用柔性多角度可变形的预浸蜂窝进行复杂形状模具随型进行固化成型，然后再通过与预浸料在双曲面模具中进行一体化复合，来得到双曲面形状部件。
[0008]为了提高复杂部件加工适应性，本专利技术还提供了一种多曲面预浸芳纶蜂窝成型材料，本技术通过采用柔性多角度可变形的预浸蜂窝进行复杂形状模具随型进行固化成型，然后再通过与预浸料在多曲面模具中进行一体化复合，得到复杂形状部件，比如半球型或球型部件。
[0009]具体地，本专利技术提供一种柔性多角度可变形的预浸芳纶蜂窝材料，所述预浸芳纶
蜂窝材料包括蜂窝壁和内芯部，其中内芯部为蜂窝孔的空腔结构，所述蜂窝壁是六边形蜂窝结构，包括包括白蜂窝和浸渍树脂，所述白蜂窝是指由芳纶纸经叠合热压拉伸后形成的白蜂窝块；芳纶纸蜂窝的孔格尺寸为4.8
‑
6mm，预浸芳纶纸蜂窝的密度为48
‑
144g/m3。所述浸渍树脂选自环氧型树脂，优选为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、改性酚醛树脂的一种或多种。
[0010]所述改性酚醛树脂为聚酰胺改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂或者硼改性酚醛树脂。
[0011]所述芳纶蜂窝尺寸为(1000
‑
1200)mm*(2000
‑
2400)mm*(5
‑
60)mm。
[0012]本专利技术提供一种柔性多角度可变形的预浸芳纶蜂窝材料的制备方法，具体包括如下步骤：
[0013]1)对芳纶纸进行涂胶叠合并热压；控制压力0.1
‑
0.8MPa，温度160
‑
180℃，时间2
‑
3h，升温速率2
‑
3℃/min；
[0014]2)将热压后的蜂窝叠板通过切纸机裁切成所需的蜂窝芯材厚度；
[0015]3)在拉伸机上拉伸至规整的六边形孔格；
[0016]4)将拉伸后的白蜂窝片进行架子固定，并放置于定型烘箱中进行定型处理，控制烘箱240
‑
265℃，15
‑
40min；
[0017]5)将定型后的白蜂窝片进行浸渍树脂预处理；所述树脂为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、改性酚醛树脂的一种或多种；所述预处理为烘箱中进行在40
‑
65℃下处理30
‑
120min；
[0018]所述改性酚醛树脂为聚酰胺改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂或者硼改性酚醛树脂。
[0019]6)重复步骤5)，直至蜂窝密度达到目标密度48
‑
144kg/m3(公差为
±
10％)，然后在恒温恒湿环境下晾置12
‑
48h，即得到预浸蜂窝。
[0020]所述将定型后的白蜂窝片进行浸渍树脂的方法为：将白蜂窝片于室温下完全浸入树脂液中，取出即完成白蜂窝片的浸渍树脂处理。浸渍树脂质量为：M＝(CO
‑
C)*V，其中，M为浸渍树脂质量，C0为预浸芳纶蜂窝材料目标密度，C为白蜂窝密度，V为蜂窝壁体积。浸渍树脂的混合溶液的比重根据要求固化后的密度和白蜂窝的密度而定。固化后密度相同条件下，白蜂窝原始密度越高，浸渍树脂的比例相对越小。
[0021]白蜂窝片进行浸渍树脂时，树脂液的用量为D＝K*M，其中D为树脂液质量，K为调节系数，M为浸渍树脂上胶量。浸渍树脂的溶液并不是100％纯树脂，而是有一定溶剂的混合溶液，固化过程中溶剂会挥发掉，蜂窝上留下的是发生交联反应后的树脂，因此浸渍树脂时树脂液的用量还需根据树脂的类型、树脂和溶剂的比例选取对应的调节系数K。调节系数K可以是经过模拟实验得到的调节系数，也可以是基于经验得到的调节系数。
[0022]制备得到的预浸蜂窝指蜂窝在浸胶后在烘箱中进行40
‑
65℃预处理而不进行固化，此时的蜂窝具有柔性、可弯折、随型的特点，可在复杂形状的模具上随型固定，按照蜂窝固化工艺进行固化，得到所要求形状的芳纶蜂窝，然后利用该模具再将预浸料、胶膜与成型后的蜂窝一次共固化，得到所需形状的异性复合材料制件。
[0023]具体包括如下步骤：
[0024]1)对芳纶纸(间位或对位)进行涂胶叠合并热压；控制压力0.1
‑
0.8MPa，温度160
‑
180℃，时间2
‑
3h，升温速率2
‑
3℃/min；
[0025]2)将热压后的蜂窝叠板通过切纸机裁切成所需的蜂窝芯材厚度；
[0026]3)在拉伸机上拉伸至规整的六边形孔格；
[0027]4)将拉伸后的白蜂窝片进行架子固定，并放置于定型烘箱中进行定型处理；控制烘箱240
‑
265℃，15
‑
40min；
[0028]5)将定型后的白蜂窝片进行浸渍树脂并进行预处理；所述树脂为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、改性酚醛树脂本文档来自技高网...
【技术保护点】
【技术特征摘要】
1.一种柔性多角度可变形的预浸芳纶蜂窝材料，其特征在于，所述预浸芳纶蜂窝材料(1)包括蜂窝壁(2)和内芯部(3)，其中内芯部(3)为蜂窝孔的空腔结构，所述蜂窝壁(2)是六边形蜂窝结构，包括白蜂窝和浸渍树脂，所述白蜂窝是指由芳纶纸经叠合热压拉伸后形成的白蜂窝块；芳纶纸蜂窝的孔格尺寸为4.8
‑
6mm，芳纶纸蜂窝的密度为48
‑
144g/m3。2.如权利要求1所述的预浸芳纶蜂窝材料，其特征在于，芳纶蜂窝材料尺寸为(1000
‑
1300)mm*(2000
‑
2600)mm*(5
‑
60)mm。3.如权利要求1所述的预浸芳纶蜂窝材料，其特征在于，所述浸渍树脂为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、改性酚醛树脂的一种或多种。4.如权利要求3所述的预浸芳纶蜂窝材料，其特征在于，所述蜂窝壁(2)浸渍树脂质量为：M＝K*(CO
‑
C)*V，其中，M为浸渍树脂质量，K为调节系数，C0为预浸芳纶蜂窝材料目标密度，C为白蜂窝密度，V为蜂窝壁(2)体积。5.一种如权利要求1所述预浸芳纶蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：1)对芳纶纸进行涂胶叠合并热压；2)将热压后的蜂窝叠板通过切纸机裁切成所需的蜂窝芯材厚度；3)在拉伸机上拉伸至规整的六边形孔格；4)将拉伸后的白蜂窝片进行架子固定，并放置于定型烘箱中进行定型处理；5)将定型后的白蜂窝片进行浸渍树脂并进行升温预处理；所述树脂为酚醛树脂、聚酰亚胺树脂、改性酚醛树脂的一种或多种；6)重复步骤5)，直至蜂窝密度达到要求，即得到预浸蜂窝。6.根据权利要求5所述的制备方法，所述的升温预处理的条件为烘箱中进行在40
‑
65℃下处理30
‑
120min；所述改性酚醛树脂为聚酰胺改性酚醛树脂、有机硅改性酚醛树脂或者硼改性酚醛树脂。7.一种复杂曲面预成型蜂窝材料，其特征在于，采用权利要求1
【专利技术属性】
技术研发人员：王婼楠，尚建勋，吴亚琪，全俊成，王文波，
申请(专利权)人：江苏骏源新材料有限公司，
类型：发明
国别省市：
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