一种耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法技术

本发明专利技术公开了一种耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法，包括如下步骤：步骤一：将高温聚酰亚胺预浸料在热压成型工装上铺叠出构件形状；步骤二：在铺叠完的耐高温聚酰亚胺预浸料上铺放辅助材料，采用真空袋进行密封，抽真空；步骤三：将步骤二中封装完成的预浸料放入热压罐中按照设定的热压条件进行热压，得到预制件；步骤四：将步骤三得到的预制件置于模压成型工装中，放入热压机中，按照设定的模压条件进行加温、加压固化，得到复合材料构件。通过采用热压罐除水+热压机模压成型的二步成型法，无需采用耐高温辅助材料和高温热压罐，降低制造成本，并可有效降低产品在模压成型过程中出现孔隙、分层和贫胶缺陷的风险。分层和贫胶缺陷的风险。分层和贫胶缺陷的风险。

【技术实现步骤摘要】
一种耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法


[0001]本专利技术涉及复合材料成型
，特别涉及一种耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法。

技术介绍

[0002]聚酰亚胺树脂在
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269
‑
400℃的温度范围内能保持较高的物理机械性能，具有优异地耐高温性能，还具有优异的耐候性、电绝缘性、耐磨性、抗高温辐射性能，合成途径较多，并可用多种方法加工成型，所以在航空、航天、电器、机械、化工、微电子、仪表、石油化工、计量等高
有广泛应用，并已成为全球火箭、宇航等尖端科技领域不可缺少的材料之一。在制备耐高温聚酰亚胺复合材料构件时，将聚酰亚胺树脂与碳纤维复合材料混合制备，得到的复合材料构件具有其优良的高比强度、高比模量、可设计性和抗疲劳性等性能，已经被广泛应用在航空、航天、汽车等多个领域。
[0003]耐高温聚酰亚胺复合材料的成型温度较高，传统的成型工艺主要有两种：一种是采用热压罐成型工艺成型；另一种是采用模压成型工艺进行成型。采用热压罐成型工艺成型时，由于聚酰亚胺复合材料的成型温度较高，所有的辅助材料均需采用耐高温辅助材料，热压罐需采用温度可达350℃以上的耐高温热压罐，采用热压罐成型工艺成型其材料成本和工艺成本均较高。采用模压成型工艺进行成型时，由于聚酰亚胺树脂在200℃左右会进行树脂前驱体脱水闭环反应，会产生大量的水汽，在模压成型的合模工装中难以及时排除，因而固化后容易产生孔隙、分层等内部质量问题。同时由于聚酰亚胺树脂本身组分较多、反应复杂，且每一步反应都有小分子逸出，因此，将树脂小分子气体及时完全地排出，是影响制件有无缺陷的关键工艺，否则气体包埋在制件内部，就会导致构件产生孔隙缺陷，从而影响复合材料的力学性能。且大量的水汽为排出可能还会导致树脂流失，从而产生表面贫胶的表面质量问题。
[0004]现有的成型方法对设备和材料要求高、影响因素多，容易造成符合材料制件缺陷发生概率较大，质量不稳定，合格率偏低，因此，非常有必要提供一种新的耐高温聚酰亚胺复合材料构件成型方法，以降低复合材料构件制造成本，提高产品质量和合格率。

技术实现思路

[0005]本专利技术的目的在于克服现有技术中所存在的对设备和材料要求高、影响因素多，容易造成复合材料制件缺陷发生概率较大，质量不稳定，合格率偏低的问题提供一种耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法，一种适用于耐高温聚酰亚胺复合材料构件的制备方法。
[0006]为了实现上述专利技术目的，本专利技术提供了以下技术方案：
[0007]一种耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法，包括如下步骤：
[0008]步骤一：将高温聚酰亚胺预浸料在热压成型工装上铺叠出构件形状；
[0009]步骤二：在铺叠完的耐高温所述聚酰亚胺预浸料上铺放辅助材料，采用真空袋进
行密封，抽真空；
[0010]步骤三：将步骤二中封装完成的所述聚酰亚胺预浸料放入热压罐中按照设定的热压条件进行热压，得到预制件；
[0011]步骤四：将步骤三得到的所述预制件置于模压成型工装中，放入热压机中，按照设定的模压条件进行加温、加压固化，得到复合材料构件。
[0012]进一步地，步骤一中，在铺设高温所述聚酰亚胺预浸料前，在所述热压成型工装成型面上铺设脱模材料。
[0013]进一步地，所述热压成型工装成型面上镀铬处理，防止预制件与热压成型工装粘连，有利于热压罐成型后的预制件的脱模。
[0014]进一步地，所述辅助材料包括第一透气材料、第二透气材料、均压板、第三透气材料、密封条，所述第一透气材料、所述第二透气材料、所述均压板和所述第二透气材料从下往上依次设置在铺设的耐高温所述聚酰亚胺预浸料上，所述密封条设置在所述聚酰亚胺预浸料的边缘。所述第一透气材料用于透气透胶，第一透气材料铺设在所述聚酰亚胺预浸料上，减少树脂流失；所述第二透气材料用于透气不透胶，排除热压过程中的产生的水蒸汽，并阻挡树脂溢出，完全密封树脂；所述密封条设置在所述聚酰亚胺预浸料的边缘，并通过与所述第二透气材料粘接将所述聚酰亚胺预浸料周围密封，用于防止树脂材料外泄和保证预制件的厚度，所述均压板用于保证压力均匀，所述均压板上设置有孔洞，孔洞的设置能保证在气体能充分排除；所述第三透气材料用于隔开真空袋和所述均压板，当真空袋真抽真空时能形成气体流出通道，将真空袋的气体或热压过程中产生的水蒸汽从气体流出通道汇出到真空袋的抽真空口，有利于气体和水蒸汽的排出。
[0015]更进一步地，所述第一透气材料的边缘与铺设的所述聚酰亚胺预浸料的边缘齐平，所述第二透气材料的边缘比铺设的所述聚酰亚胺预浸料的边缘长5
‑
20mm。所述第三透气材料完全覆盖铺设的所述聚酰亚胺预浸料且每边比铺设的所述聚酰亚胺预浸料大20
‑
100mm。
[0016]更进一步地，所述真空袋出口处设置有封口条，封口条的设置保证真空袋的气密性。
[0017]进一步地，步骤三中，设定的热压条件中压力为0.2
‑
0.8MPa，温度梯度为：室温
→
80
‑
100℃/1
‑
1.5h
→
95℃/15～20min
→
120
‑
130℃/10～30min
→
150
‑
170℃/30～90min
→
200
‑
210℃/30～60min。更进一步地，压力为0.4MPa，温度变化为室温
→
80℃/1h
→
95℃/15～20min
→
130℃/15～20min
→
160℃/50～60min
→
200℃/50～60min。
[0018]进一步地，所述模压成型工装根据不同的构件形状进行设计，包括凹模和凸模，将所述预制件放置在所述凹模内，在所述预制件表面放置耐高温脱模层，再将所述凸模与所述凹模合模。
[0019]进一步地，步骤四中，模压条件为：室温
→
210
‑
220℃/20
‑
40min
→
开始加压，压力2.0
‑
2.5MPa
→
240
‑
260℃/30～90min
→
280
‑
290℃/20
‑
40min
→
300
‑
340℃/20～40min
→
370
‑
400℃/1.5
‑
2.5h。更进一步地，模压条件为：室温
→
220℃/30min
→
开始加压2.0
‑
2.5MPa压力
→
255℃/50～60min
→
280℃/30min
→...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤一：将聚酰亚胺预浸料(2)在热压成型工装(1)上铺叠出构件形状；步骤二：在铺叠完的所述聚酰亚胺预浸料(2)上铺放辅助材料，采用真空袋(4)进行密封，抽真空；步骤三：将步骤二中封装完成的所述聚酰亚胺预浸料(2)放入热压罐中按照设定的热压条件进行热压，得到预制件(6)；步骤四：将步骤三得到的所述预制件(6)置于模压成型工装中，放入热压机中，按照设定的模压条件进行加温、加压固化，得到复合材料构件。2.根据权利要求1所述的耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法，其特征在于，步骤一中，在铺设所述聚酰亚胺预浸料(2)前，在所述热压成型工装(1)成型面上铺设脱模材料(31)。3.根据权利要求1所述的耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法，其特征在于，所述热压成型工装(1)成型面上镀铬处理。4.根据权利要求1所述的耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法，其特征在于，所述辅助材料包括第一透气材料(32)、第二透气材料(33)、均压板(34)、第三透气材料(35)、密封条(36)，所述第一透气材料(32)、所述第二透气材料(33)、所述均压板(34)和所述第二透气材料(33)从下往上依次设置在铺设的所述聚酰亚胺预浸料(2)上，所述密封条设置在所述聚酰亚胺预浸料(2)的边缘，所述均压板(34)上设置有孔洞。5.根据权利要求4所述的耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法，其特征在于，所述第一透气材料(32)的边缘与铺设的所述聚酰亚胺预浸料(2)的边缘齐平，所述第二透气材料(33)的边缘比铺设的所述聚酰亚胺预浸料(2)的边缘长5
‑
20mm，所述第三透气材料(35)完全覆盖铺设的所述聚酰亚胺预浸料(2)且每边比铺设的所述聚酰亚胺预浸料(2)大20
‑
100mm。。6.根据权利要求1所述的耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法，其特征在于，所述真空袋(4)出口处设置有封口条(37)。7.根据权利要求1
‑
6任意一项所述的耐高温聚酰亚胺复合材料构件的分步成型方法，其特征在于，步骤三中，设定的热压条件中压力为0.2
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0.8MPa，温度梯度为：室温
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80
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100℃/1
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1.5...

【专利技术属性】
技术研发人员：李博，李娅媛，文友谊，成李冰，陈苗苗，
申请(专利权)人：成都飞机工业集团有限责任公司，
类型：发明
国别省市：