一种实现复合材料纤维体积含量可控的方法技术

本发明专利技术涉及一种实现复合材料纤维体积含量可控的方法。该方法包括：对预浸料进行铺层并预压，得到层压板；将层压板进行真空封装，封装过程中脱模布的铺贴层数根据复合材料的理论树脂含量和单层脱模布的吸胶量确定；采用热压罐成型工艺对真空封装后的层压板进行固化，固化过程中根据脱模布层数控制出胶量，保证复合材料的纤维体积含量的可控性。本发明专利技术基于热固性树脂基复合材料的热压罐成型方法进行优化，特别是对产品固化前的封装工艺进行优化，能够控制复合材料固化过程中的流胶量，从而使产品的厚度及纤维体积含量得到控制。产品的厚度及纤维体积含量得到控制。

【技术实现步骤摘要】
一种实现复合材料纤维体积含量可控的方法


[0001]本专利技术涉及一种实现复合材料纤维体积含量可控的工艺方法，具体为复合材料固化成型过程中出胶量的控制，属于复合材料合成领域。

技术介绍

[0002]目前热压罐成型工艺广泛应用于热固性复合材料结构的固化成型，该成型工艺对复合材料结构来说具有成型过程中各部位受力压力均匀，受热均匀的特点，同时对产品的形状范围要求较广、成型工艺稳定可靠，是目前复合材料成型的主要工艺方法。
[0003]而复合材料主要是通过纤维干丝进行编织，再利用热固性树脂进行涂膜、覆合等工艺得到预浸料，经过铺层、固化成型得到相应的复合材料结构件。目前用于复合材料制备常用的热固性树脂有环氧树脂、双马来酰亚胺树脂等，对于不同的热固性树脂，其流变曲线有着十分显著的区别，其最低粘度及其最低粘度所对应的温度都有较大的不同。因此在用热压罐工艺进行固化时，需要选择合适的粘度所对应的温度作为加压点，从而保证树脂在材料内部均匀分布。但在实际加压固化过程中，由于罐内复合材料实际温度无法精确控制，树脂粘度无法精确评判，导致制备的复合材料在制备过程中流胶量不稳定，进而导致所制备的复合材料产品树脂含量及纤维体积含量不可控。
[0004]对于树脂基复合材料来说，纤维体积含量的大小对材料的力学等性能有着很大的影响。当纤维体积含量较大时，复材实际厚度小于理论值，内部树脂含量较低，成型后的产品容易出现白斑，树脂渗透不均，导致内部出现纤维干丝，无损扫描存在缺陷等情况，对产品的外观有着十分显著的影响，且力学性能由于纤维体积含量过高，导致材料内部树脂含量少，对产品的横向拉伸、压缩以及材料的层间剪切等性能产生较大的影响。当纤维体积含量较小时，复材厚度大于理论值，材料压合不够充分，内部纤维没有达到最为紧密堆积的状态，无损检测时产品内部存在孔隙，甚至气泡，材料的纵向拉伸、压缩以及层间剪切等性能也会出现非常显著的下降。

技术实现思路

[0005]基于上述情况，本专利技术提出了一种实现复合材料在固化过程中控制产品流胶量，从而实现纤维体积含量可控的方法。
[0006]本专利技术采用的技术方案如下：
[0007]一种实现复合材料纤维体积含量可控的方法，包括以下步骤：
[0008]对预浸料进行铺层并预压，得到层压板；
[0009]将层压板进行真空封装，封装过程中脱模布的铺贴层数根据复合材料的理论树脂含量和单层脱模布的吸胶量确定；
[0010]采用热压罐成型工艺对真空封装后的层压板进行固化，固化过程中根据脱模布层数控制出胶量，保证复合材料的纤维体积含量的可控性。
[0011]优选地，所述预浸料为热固型树脂基/碳纤维预浸料。
[0012]优选地，所述真空封装包括：依次铺设金属底板、无孔膜、脱模布、层压板、脱模布、无孔膜、金属盖板、透气毡、抽气接头，然后使用真空袋进行密封包装，并进行抽真空处理。
[0013]优选地，所述真空封装中铺设所述层压板的过程包括：将层压板置于脱模布中央，在层压板的四周粘贴密封胶条，确保密封胶条完全对层压板四周进行密封，保证固化过程中树脂不通过缝隙从密封胶条处流出。
[0014]优选地，所述密封胶条是使用无孔胶带对密封胶带的宽度的1/2进行包裹而制成，使得密封胶带的一半不能进行导气导胶；所述在层压板的四周粘贴密封胶条，是将密封胶条上粘贴有高温无孔胶带的一面紧贴层压板的四边，将没有粘贴高温无孔胶带的一面粘贴于脱模布上，防止密封胶条的移位，从而保证固化过程中树脂无法通过四边流出。
[0015]优选地，所述金属底板要求金属底板表面平整、无异物，用于产品的封装及进罐后的固化，保证产品底部在固化过程中的平整性；所述金属盖板要求表面平整，无异物，用于保证层压板在产品成型过程中不因外界压力的影响而产生变形或表面不平整，并保证辅料与产品的充分接触，实现产品固化过程中的完全密封。
[0016]优选地，所述金属盖板的尺寸略大于所述层压板的尺寸，同时压住密封胶条，使得金属盖板与金属底板将复合材料平板进行完全密封，但可以进行导气。
[0017]优选地，所述无孔膜用于保证固化过程中内部透气性良好，但不能使树脂流出；所述脱模布的尺寸略大于所述无孔膜的尺寸，便于固化后的脱模。
[0018]优选地，所述真空袋的尺寸为高温胶带粘贴尺寸的1.5
‑
2.5倍，使用高温胶带完全粘贴真空袋，确保真空袋内完全密封。
[0019]本专利技术还提供一种采用上述本专利技术方法成型的纤维体积含量可控的复合材料。
[0020]本专利技术的有益效果如下：
[0021]本专利技术基于热固性树脂基复合材料的热压罐成型方法进行优化，特别是对产品固化前的封装工艺进行优化，能够控制复合材料固化过程中的流胶量，从而使产品的厚度及纤维体积含量得到控制。
[0022]本专利技术根据脱模布的单层吸胶量、复合材料理论最优纤维体积含量、预浸料实际树脂含量确定脱模布铺贴层数，在通过密封胶条提供的密封环境下(固化过程中树脂不能析出密封胶条以外，严格控制固化过程中树脂始终在密封胶条内部)，通过脱模布吸胶，精准控制纤维体积含量的数值。本方案并不是以提高纤维体积含量为目的，而是以控制纤维体积含量在最优范围内为目的。
[0023]本专利技术是在固化过程中吸附析出的树脂。预浸料在树脂含量控制正常的情况下，在固化前产品表面并没有大量多余的树脂可用于吸附，树脂的析出主要是在固化过程中升温导致粘度降低得以析出，本专利技术在产品表面铺贴的脱模布是随产品一同固化，在固化过程中吸附析出的树脂，从而利于控制纤维体积含量在最优范围内。
具体实施方式
[0024]为使本专利技术的上述目的、特征和优点能够更加明显易懂，下面通过具体实施例，对本专利技术做进一步详细说明。
[0025]本专利技术提供一种控制纤维体积含量的工艺方法，具体工艺如下：
[0026](一)第一步：预浸料的选择及实验复合材料平板的制备
[0027]选择合适的预浸料，按照需要的尺寸及形状进行裁料，然后将裁好的预浸料按照测试所需的厚度及铺贴方式进行一定层数的铺层。为防止铺好的层压板内部气孔较多，可选择在进罐固化之前对其进行抽真空预压处理。
[0028]1.优选的，本专利技术选用的预浸料为热固型树脂基/碳纤维预浸料。
[0029]2.优选的，为满足实验测试需求，所选用的复合材料实验平板(层压板)的尺寸为 320mm*320mm，预浸料铺贴的理论厚度为2mm(预浸料单层厚度*层数)。
[0030]3.优选的，本专利技术所用的碳纤维预浸料规格为：单层厚度0.125mm，纤维面密度135g/cm2。
[0031](二)第二步：材料固化所需设备及辅料的选择
[0032]将铺层预压完毕后的层压板进行真空封装，根据固化的最高温度对封装过程所需要的辅料进行准备。
[0033]优选的，本专利技术所需的辅料如下：
[0034]1.平板封装过程中所需的无孔隔离膜、脱模布、透气毡以及密封胶带、真空袋、无孔胶带的准备(根据固化本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种实现复合材料纤维体积含量可控的方法，其特征在于，包括以下步骤：对预浸料进行铺层并预压，得到层压板；将层压板进行真空封装，封装过程中脱模布的铺贴层数根据复合材料的理论树脂含量和单层脱模布的吸胶量确定；采用热压罐成型工艺对真空封装后的层压板进行固化，固化过程中根据脱模布层数控制出胶量，保证复合材料的纤维体积含量的可控性。2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述预浸料为热固型树脂基/碳纤维预浸料。3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于，所述真空封装包括：依次铺设金属底板、无孔膜、脱模布、层压板、脱模布、无孔膜、金属盖板、透气毡、抽气接头，然后使用真空袋进行密封包装，并进行抽真空处理。4.根据权利要求3所述的方法，其特征在于，所述真空封装中铺设所述层压板的过程包括：将层压板置于脱模布中央，在层压板的四周粘贴密封胶条，确保密封胶条完全对层压板四周进行密封，保证固化过程中树脂不通过缝隙从密封胶条处流出。5.根据权利要求4所述的方法，其特征在于，所述密封胶条是使用无孔胶带对密封胶带的宽度的1/2进行包裹而制成，使得密封胶带的一半不能进行导气导胶；所述在层压板的四周粘贴密封胶条，是将密封胶条上粘贴有高温无孔胶带的...

【专利技术属性】
技术研发人员：胡静航，董大为，欧秋仁，张铁夫，唐中华，赵亮，许彦清，
申请(专利权)人：航天特种材料及工艺技术研究所，
类型：发明
国别省市：