一种蜂窝立体织物复合材料的制备方法及系统技术方案

本发明专利技术提供了一种蜂窝立体织物复合材料的制备方法及系统，该制备方法包括：将芯模插入立体织物中得到预成型体，对预成型体进行密封，并向密封的预成型体中注入树脂进行预固化成型，得到包含芯模的预制蜂窝立体织物复合材料；其中，芯模包括热膨胀橡胶芯模和可熔融芯模，可熔融芯模的熔融温度低于树脂的玻璃化转变温度且高于树脂的预固化温度；对预制蜂窝立体织物复合材料进行加热处理以去除可熔融芯模并完成固化，然后取出热膨胀橡胶芯模，得到蜂窝立体织物复合材料。本方案提供的制备方法实现了部分芯模的无脱模和回收再利用，提高了蜂窝立体织物复合材料的成型质量，降低了生产成本。成本。成本。

【技术实现步骤摘要】
一种蜂窝立体织物复合材料的制备方法及系统


[0001]本专利技术涉及复合材料
，特别涉及一种蜂窝立体织物复合材料的制备方法及系统。

技术介绍

[0002]蜂窝立体织物复合材料是一种以三维立体蜂窝织物作为增强相，树脂、陶瓷等为基体复合而成的具有整体化纤维增强结构的中空结构材料，具有比强度高、抗冲击性能好、可设计性强等优点。
[0003]蜂窝芯是蜂窝立体织物复合材料的设计和制备关键，连续蜂窝立体织物复合材料的成型方法目前多采用粘接、基于热塑性树脂热压、辊成型、基于缝制、与预浸料切割后折叠、粘接和嵌锁形式的制备工艺。但这种方法制备工艺简单，均无法实现真正连续蜂窝的制备，导致获得的蜂窝立体织物复合材料的整体性差、层间强力较低，易在粘接处开裂。
[0004]虽然三维编织一体化成型的蜂窝立体织物复合材料可改变传统粘接法、嵌锁法层间性能差的缺点，也具有织造速度快，成本低等优点，但这类方法通常依赖于芯模的定型，而芯模的穿脱模过程极易对纤维造成损伤，极易破坏蜂窝形状。申请号为2021108114000的中国专利公开了一种基于热膨胀柔性芯模的三维编织纤维增强蜂窝制备装置及方法，采用少量刚性芯模配合热膨胀硅橡胶芯模，减少了部分穿脱模对三维编织纤维增强蜂窝的破环，但该装置复杂且装置底座的加工精确性需求高，增加了生产成本；且未考虑完全固化后冷却时，热膨胀硅橡胶会受到与树脂之间粘结力的束缚，在收缩时破坏蜂窝内壁质量。

技术实现思路

[0005]本专利技术提供了一种蜂窝立体织物复合材料的制备方法及系统，该制备方法实现了部分芯模的无脱模和回收再利用，提高了蜂窝立体织物复合材料的成型质量，降低了生产成本。
[0006]第一方面，本专利技术提供了一种蜂窝立体织物复合材料的制备方法，所述制备方法包括：
[0007]将芯模插入所述立体织物中得到预成型体，对所述预成型体进行密封，并向密封的预成型体中注入树脂进行预固化成型，得到包含所述芯模的预制蜂窝立体织物复合材料；其中，所述芯模包括热膨胀橡胶芯模和可熔融芯模，所述可熔融芯模的熔融温度低于所述树脂的玻璃化转变温度且高于所述树脂的预固化温度；
[0008]对所述预制蜂窝立体织物复合材料进行加热处理以去除所述可熔融芯模并完成固化，然后取出所述热膨胀橡胶芯模，得到所述蜂窝立体织物复合材料。
[0009]优选地，在所述预固化成型前，所述热膨胀橡胶芯模的横截面小于所述蜂窝立体织物复合材料的蜂窝孔的横截面。
[0010]优选地，所述加热处理的温度高于所述熔融温度且低于所述树脂的玻璃化转变温度。
[0011]优选地，所述可熔融芯模的数量大于所述热膨胀橡胶芯模的数量。
[0012]优选地，所述热膨胀橡胶芯模均匀间隔分布于所述可熔融芯模中。
[0013]优选地，所述热膨胀橡胶芯模和所述可熔融芯模的排列呈轴对称分布。
[0014]更优选地，位于同一直线上的连续相邻的所述热膨胀橡胶芯模的数量不超过2。
[0015]优选地，所述蜂窝立体织物复合材料的蜂窝孔结构为正六边形、三角形、正方形、菱形、圆形中的至少一种。
[0016]优选地，所述芯模的长度大于所述立体织物的高度。
[0017]更优选地，所述芯模的长度比所述立体织物的高度高出5～20mm。
[0018]优选地，注入所述密封的预成型体中的所述树脂的黏度不大于300mPa
·
s。
[0019]优选地，所述立体织物为无碱玻璃纤维织物、碳纤维织物、陶瓷纤维织物、石英纤维织物、芳纶纤维织物中的至少一种；
[0020]所述树脂为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰亚胺树脂聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、含硅芳炔树脂中的至少一种。
[0021]优选地，在将所述芯模插入所述立体织物中之前，还包括：
[0022]在所述芯模表面涂覆脱模剂。
[0023]优选地，在向所述密封的预成型体中注入所述树脂之前，还包括：
[0024]对所述树脂进行脱泡处理。
[0025]第二方面，本专利技术提供了一种实现如上述第一方面所述的制备方法的蜂窝立体织物复合材料的制备系统，所述制备系统包括：树脂导流装置、预成型体和加热装置；
[0026]所述预成型体为插有芯模的立体织物；
[0027]所述芯模包括热膨胀橡胶芯模和可熔融芯模；
[0028]所述预成型体置于所述加热装置上；所述树脂导流装置与所述预成型体相连接；
[0029]所述树脂导流装置用于将树脂注入经密封的所述预成型体中；其中，所述可熔融芯模的熔融温度低于所述树脂的玻璃化转变温度且高于所述树脂的预固化温度；
[0030]所述加热装置用于对注入所述树脂的预成型体进行预固化成型，得到包含所述芯模的预制蜂窝立体织物复合材料；以及用于对所述预制蜂窝立体织物复合材料进行加热处理，去除所述可熔融芯模并完成固化。
[0031]优选地，所述制备系统还包括：芯模回收制备装置；
[0032]所述芯模回收制备装置与所述包含所述芯模的预制蜂窝立体织物复合材料相连接；
[0033]所述芯模回收制备装置用于回收经所述加热处理后的可熔融芯模；
[0034]所述芯模回收制备装置还用于根据所述蜂窝立体织物复合材料的预设蜂窝孔的结构尺寸，制备所述可熔融芯模。
[0035]更优选地，所述芯模回收制备装置包括芯模制备机构、液体控制机构和芯模回收机构；其中，所述芯模制备机构用于通过所述液体控制机构制备所述可熔融芯模，所述芯模回收机构用于回收经所述加热处理后的可熔融芯模。
[0036]优选地，所述制备系统还包括：芯模回收制备装置；
[0037]在所述预固化成型之后，在所述加热处理之前，将所述芯模回收制备装置与所述包含所述芯模的预制蜂窝立体织物复合材料相连通，所述芯模回收制备装置和所述包含所
述芯模的预制蜂窝立体织物复合材料均并列设置于所述加热装置中水平放置的平台上；
[0038]在所述加热处理中，将所述平台调整至竖直放置，所述芯模回收制备装置位于所述包含所述芯模的预制蜂窝立体织物复合材料的下方，以使所述可熔融芯模回收至所述芯模回收制备装置中。
[0039]优选地，所述制备系统还包括：
[0040]根据所述蜂窝立体织物复合材料的预设蜂窝孔的结构尺寸确定芯模材料和芯模回收制备装置；其中，不同所述芯模回收制备装置所制备的可熔融芯模的横截面和尺寸不同；
[0041]利用所述芯模回收制备装置对所述芯模材料进行加工成型，制备得到所述可熔融芯模。
[0042]优选地，所述树脂导流装置包括流量阀和导流管；其中，所述导流管用于输送所述树脂，且根据所述蜂窝立体织物复合材料的预设蜂窝孔的结构尺寸确定所述导流管的数量；所述流量阀用于实时控制所述树脂的流速。
[0043]优选地，所述制备系统还包括：用于搅拌混匀所述树脂和脱除所述树脂中气泡的树脂搅拌脱泡装置，所述树脂搅拌脱泡装置与所述树脂导流装置相连接。
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【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种蜂窝立体织物复合材料的制备方法，其特征在于，所述制备方法包括：将芯模插入所述立体织物中得到预成型体，对所述预成型体进行密封，并向密封的预成型体中注入树脂进行预固化成型，得到包含所述芯模的预制蜂窝立体织物复合材料；其中，所述芯模包括热膨胀橡胶芯模和可熔融芯模，所述可熔融芯模的熔融温度低于所述树脂的玻璃化转变温度且高于所述树脂的预固化温度；对所述预制蜂窝立体织物复合材料进行加热处理以去除所述可熔融芯模并完成固化，然后取出所述热膨胀橡胶芯模，得到所述蜂窝立体织物复合材料。2.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：在所述预固化成型前，所述热膨胀橡胶芯模的横截面小于所述蜂窝立体织物复合材料的蜂窝孔的横截面。3.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述可熔融芯模的数量大于所述热膨胀橡胶芯模的数量；和/或，所述热膨胀橡胶芯模均匀间隔分布于所述可熔融芯模中。4.根据权利要求3所述的制备方法，其特征在于：所述热膨胀橡胶芯模和所述可熔融芯模的排列呈轴对称分布；优选地，位于同一直线上的连续相邻的所述热膨胀橡胶芯模的数量不超过2。5.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：所述蜂窝立体织物复合材料的蜂窝孔结构为正六边形、三角形、正方形、菱形、圆形中的至少一种；和/或，所述芯模的长度大于所述立体织物的高度；优选地，所述芯模的长度比所述立体织物的高度高出5～20mm。6.根据权利要求1所述的制备方法，其特征在于：注入所述密封的预成型体中的所述树脂的黏度不大于300mPa
·
s；和/或，所述立体织物为无碱玻璃纤维织物、碳纤维织物、陶瓷纤维织物、石英纤维织物、芳纶纤维织物中的至少一种；所述树脂为酚醛树脂、环氧树脂、不饱和聚酯树脂、双马来酰亚胺树脂聚酰亚胺树脂、氰酸酯树脂、含硅芳炔树脂中的至少一种。7.根据权利要求1至6中任一所述的制备方法，其特征在于：在将所述芯模插入所述立体织物中之前，还包括：在所述芯模表面涂覆脱模剂；和/或，在向所述密封的预成型体中注入所述树脂之前，还包括：对所述树脂进行脱泡处理。8.一种蜂窝立体织物复合材料的制备系统，其特征在于，所述制备系统包括：树脂导流装置、预成型体和加热装置；所述预成型体为插有芯模的立体织物；所述芯模包括热膨胀橡胶芯模和可...

【专利技术属性】
技术研发人员：姜鹏飞，董继萍，王晓文，赵大娟，周正亮，魏雅斐，王经元，
申请(专利权)人：南京玻璃纤维研究设计院有限公司，
类型：发明
国别省市：