【技术实现步骤摘要】
本专利技术涉及耐压水舱，特别是一种大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法。
技术介绍
1、随着国家海洋战略的推动和发展，海洋开发已成为前沿技术研发布局的重点领域。潜水器作为海洋观测与作业的重要技术装备，是探查深海资源、开展深海科学研究、进行深海工程作业的重要一环。耐压水舱是潜水器的核心结构部件，潜水器浮力的主要提供者。
2、传统海洋潜水器耐压水舱的结构选材主要为轻质合金材料，然而随着作业深度的增加选用金属材料作为潜水器的耐压水舱体会使整个载体重量和体积过大。为了降低潜水器的重量需要选取比强度更高的材料来制作耐压水舱，纤维复合材料具有比强度高、比刚度高及可设计性等优点，潜水器耐压舱采用复合材料在保证舱体强度和稳定性的前提下可以有效降低载体的重量和体积。新型潜水器的发展对复合材料耐压水舱技术提出迫切需求。
技术实现思路
1、本部分的目的在于概述本专利技术的实施例的一些方面以及简要介绍一些较佳实施例。在本部分以及本申请的说明书摘要和专利技术名称中可能会做些简化或省略以避免使本部分、说明书摘要和专利技术名称的目的模糊，而这种简化或省略不能用于限制本专利技术的范围。
2、鉴于上述和/或现有的耐压水舱制备中存在的问题，提出了本专利技术。
3、因此，本专利技术的目的是提供一种大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，使用本专利技术制备出来的水舱质量更轻，同时又能满足耐压水舱在高水压环境下高刚度、高强度、高抗冲击性、气密性完整、耐腐蚀性好等性能要求。
5、对预浸料裁片进行设计；
6、预浸料下料；
7、模具准备；
8、按照铺层设计在模具内进行铺层，水舱的贴膜面为最外层，由外向内进行铺层，最外层的第二层到第四层和最内层的第二层到第四层，相邻铺叠层间加入防水加强膜；
9、在预浸料毛坯料表面依次铺放可扒布、隔离膜、透气毡及真空袋膜等真空辅助材料，并用密封胶条进行密封，进行抽真空压实；
10、将模具放入热压罐进行预压实，实现预固化；
11、进行最终固化；
12、固化结束，当模具降温至45℃以下，开罐取出模具，冷却至室温后拆除真空袋膜。
13、作为本专利技术中大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法的一种优选方案，其中：所述抽真空压实的时间为10min～15min，相对真空度不低于-0.095mpa。
14、作为本专利技术中大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法的一种优选方案，其中：预压实时，进行5min-10min的真空侧漏，相对真空度不低于-0.092mpa，预固化时，压力为0.5mpa～0.7mpa，以不高于升温速率1.5℃/min进行升温，当模具温度升至80℃～95℃时，保温保压1h～3h。
15、作为本专利技术中大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法的一种优选方案，其中：最终固化时，在预固化结束的基础上以升温速率1.5℃/min继续升温，当模具温度升至90℃±5℃时，保温保压1h±10min，再以相同升温速率将最慢热电偶温度继续升至135℃±5℃，在此温度下保温2.5h±10min。
16、作为本专利技术中大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法的一种优选方案，其中：所述预浸料包括采用t700级碳纤维纤维砂和中温环氧基体材料e1302复合形成的碳纤维单向环氧基预浸料，syt45-3k碳纤维织布中温环氧基体材料e1302复合形成的碳纤维织物环氧基预浸料。
17、作为本专利技术中大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法的一种优选方案，其中：铺层时，铺层基准方向包括轴向方向和径向方向，以模具中心点为中心轴，轴向方向的[0°]方向为指向模具中心点方向，径向方向的[0°]方向为中心轴的环向方向，径向方向平均分为9个基准点，依次为基准点1、基准点2、……、基准点9。
18、作为本专利技术中大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法的一种优选方案，其中：所述碳纤维织物环氧基预浸料依照径向方向进行铺层，铺层方向分为[0°,90°]和[-45°,45°]，并以径向方向的基准点1进行角度铺层，碳纤维单向环氧基预浸料的铺层方向分为[0°]、[90°]、[-45°]、[45°]。
19、作为本专利技术中大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法的一种优选方案，其中：铺层时，对水舱进行整铺，分为外层防水加强部分和循环对称铺层部分，共200层；外层防水加强部分为，使用碳纤维织物环氧基预浸料在水舱内腔铺贴第1层～第4层，铺层顺序均为【[0°,90°]、[0°,90°]、[-45°,45°]、[-45°,45°]】，以模具的径向方向和基准点1为基准进行角度铺层，错缝搭接，第1层和每铺放1层中温环氧胶膜时进行一次10min-15min抽真空压实处理，随后进行1次热压罐预压实处理；循环对称铺层部分为7个循环，铺层顺序均为【90°、90°、90°、90°、90°、45°、-45°、0°、0°、0°、0°、45°、-45°、0°、0°、0°、0°、0°、-45°、45°、90°、90°、90°、90°、90°、45°、-45°】，使用碳纤维单向环氧基预浸料铺贴第5层～第198层，使用碳纤维织物环氧基预浸料铺贴第199层和第200层，p5-p198以模具的轴向方向和9个基准点依次为基准进行角度循环铺层，错缝搭接；第199层和第200层以径向方向和基准点1进行铺层。
20、作为本专利技术中大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法的一种优选方案，其中：所述循环对称铺层部分，第1层和每5层时进行一次5min抽真空压实处理，每完成1个循环对称铺层部分进行1次热压罐预压实处理，直至铺层完毕进行热压罐固化。
21、作为本专利技术中大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法的一种优选方案，其中：整铺结束，对内腔局部加强区域进行铺层，内腔局部加强区域分为5个单位组，铺层顺序为【0°、45°、90°、-45°、0°、0°、-45°、90°、45°、0°】，以模具的径向方向为基准进行角度铺层，由第1单位组的第1层从距离法兰700mm处开始铺层，随后每铺层1层距离向法兰方向缩短3mm-5mm，直至结束，其中，第1层和每5层时进行一次5min抽真空压实处理，每完成1个单位组进行1次热压罐预压实处理，直至铺层完毕进行热压罐固化。
22、本专利技术与现有技术相比，具有如下技术效果：本专利技术用碳纤维复合材料代替钛合金材料，制造成本低，使用专利技术制备的耐压水舱质量得到有效降低，同时又能满足耐压水舱在高水压环境下高刚度、高强度、高抗冲击性、气密性完整、耐腐蚀性好等性能要求。
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1.一种大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.如权利要求1所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：所述抽真空压实的时间为10min～15min，相对真空度不低于-0.095MPa。
3.如权利要求1所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：预压实时，进行5min-10min的真空侧漏，相对真空度不低于-0.092Mpa，预固化时，压力为0.5MPa～0.7MPa，以不高于升温速率1.5℃/min进行升温，当模具温度升至80℃～95℃时，保温保压1h～3h。
4.如权利要求3所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：最终固化时，在预固化结束的基础上以升温速率1.5℃/min继续升温，当模具温度升至90℃±5℃时，保温保压1h±10min，再以相同升温速率将最慢热电偶温度继续升至135℃±5℃，在此温度下保温2.5h±10min。
5.如权利要求1～4任一项所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：所述预浸料包括采用T700级碳纤维纤维砂
6.如权利要求5所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：铺层时，铺层基准方向包括轴向方向和径向方向，以模具中心点为中心轴，轴向方向的[0°]方向为指向模具中心点方向，径向方向的[0°]方向为中心轴的环向方向，径向方向平均分为9个基准点，依次为基准点1、基准点2、……、基准点9。
7.如权利要求6所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：所述碳纤维织物环氧基预浸料依照径向方向进行铺层，铺层方向分为[0°,90°]和[-45°,45°]，并以径向方向的基准点1进行角度铺层，碳纤维单向环氧基预浸料的铺层方向分为[0°]、[90°]、[-45°]、[45°]。
8.如权利要求7所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：铺层时，对水舱进行整铺，分为外层防水加强部分和循环对称铺层部分，共200层；外层防水加强部分为，使用碳纤维织物环氧基预浸料在水舱内腔铺贴第1层～第4层，铺层顺序均为【[0°,90°]、[0°,90°]、[-45°,45°]、[-45°,45°]】，以模具的径向方向和基准点1为基准进行角度铺层，错缝搭接，第1层和每铺放1层中温环氧胶膜时进行一次10min-15min抽真空压实处理，随后进行1次热压罐预压实处理；循环对称铺层部分为7个循环，铺层顺序均为【90°、90°、90°、90°、90°、45°、-45°、0°、0°、0°、0°、45°、-45°、0°、0°、0°、0°、0°、-45°、45°、90°、90°、90°、90°、90°、45°、-45°】，使用碳纤维单向环氧基预浸料铺贴第5层～第198层，使用碳纤维织物环氧基预浸料铺贴第199层和第200层，P5-P198以模具的轴向方向和9个基准点依次为基准进行角度循环铺层，错缝搭接；第199层和第200层以径向方向和基准点1进行铺层。
9.如权利要求8所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：所述循环对称铺层部分，第1层和每5层时进行一次5min抽真空压实处理，每完成1个循环对称铺层部分进行1次热压罐预压实处理，直至铺层完毕进行热压罐固化。
10.如权利要求8所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：整铺结束，对内腔局部加强区域进行铺层，内腔局部加强区域分为5个单位组，铺层顺序为【0°、45°、90°、-45°、0°、0°、-45°、90°、45°、0°】，以模具的径向方向为基准进行角度铺层，由第1单位组的第1层从距离法兰700mm处开始铺层，随后每铺层1层距离向法兰方向缩短3mm-5mm，直至结束，其中，第1层和每5层时进行一次5min抽真空压实处理，每完成1个单位组进行1次热压罐预压实处理，直至铺层完毕进行热压罐固化。
...【技术特征摘要】
1.一种大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：包括以下步骤，
2.如权利要求1所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：所述抽真空压实的时间为10min～15min，相对真空度不低于-0.095mpa。
3.如权利要求1所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：预压实时，进行5min-10min的真空侧漏，相对真空度不低于-0.092mpa，预固化时，压力为0.5mpa～0.7mpa，以不高于升温速率1.5℃/min进行升温，当模具温度升至80℃～95℃时，保温保压1h～3h。
4.如权利要求3所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：最终固化时，在预固化结束的基础上以升温速率1.5℃/min继续升温，当模具温度升至90℃±5℃时，保温保压1h±10min，再以相同升温速率将最慢热电偶温度继续升至135℃±5℃，在此温度下保温2.5h±10min。
5.如权利要求1～4任一项所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：所述预浸料包括采用t700级碳纤维纤维砂和中温环氧基体材料e1302复合形成的碳纤维单向环氧基预浸料，syt45-3k碳纤维织布中温环氧基体材料e1302复合形成的碳纤维织物环氧基预浸料。
6.如权利要求5所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：铺层时，铺层基准方向包括轴向方向和径向方向，以模具中心点为中心轴，轴向方向的[0°]方向为指向模具中心点方向，径向方向的[0°]方向为中心轴的环向方向，径向方向平均分为9个基准点，依次为基准点1、基准点2、……、基准点9。
7.如权利要求6所述的大口径碳纤维复合材料水舱的成型制备方法，其特征在于：所述碳纤维织物环氧基预浸料依照径向方向进行铺层，铺层方向分为[0°,90°]和[-45°,45°]，并以径向方向的基准点1进行角度铺层，碳纤维单向环氧基预浸料的铺层方向分为[0°]、[90°]、[-45°]、[4...
【专利技术属性】
技术研发人员：李俊，陈滢，潘国翔，艾国强，丁辉，翟旺宜，
申请(专利权)人：江苏新扬新材料股份有限公司，
类型：发明
国别省市：
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