[發(fā)明專利]一種碳纖維蜂窩芯支撐結構及其制備方法

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• 申請日: 2016-11-29
• 公開（公告）號: CN106626438A
• 公開（公告）日: 2017-05-10
• 發(fā)明（設計）人: 路江;李梁;房怡;張國旗;郝杰;彭志剛;馮艷;張璇;張良;周欣欣
• 申請（專利權）人: 北京衛(wèi)星制造廠
• 主分類號: B29C70/44
• 分類號: B29C70/44;B29C70/68;B29C35/02;B29L31/60
• 代理公司: 中國航天科技專利中心11009
• 代理人: 龐靜

技術領域

本發(fā)明涉及一種復合材料支撐結構及其制備方法，特別是一種碳纖維蜂窩芯支撐結構。

背景技術

隨著航天技術的發(fā)展，對航天器某些載荷在太空中的穩(wěn)定性要求越來越高，例如天線反射面要求在高低溫環(huán)境下保持良好的穩(wěn)定性，而且口徑尺寸在不斷加大。目前航天器產品結構板中大多應用鋁蜂窩芯為支撐結構，鋁蜂窩芯在高低溫循環(huán)環(huán)境中，變形較大，不能夠滿足在高低溫環(huán)境下高穩(wěn)定性的要求。

發(fā)明內容

本發(fā)明的技術解決問題是：克服現(xiàn)有技術不足，提供一種高低溫環(huán)境中能夠保持良好穩(wěn)定性的碳纖維蜂窩芯支撐結構及其制備方法

本發(fā)明的技術解決方案是：一種碳纖維蜂窩芯支撐結構，由多個結構相同、尺寸相同、壁厚相同的蜂窩芯格依次排列、固化而成；所述蜂窩芯格為截面為正六邊形的空心柱體，所述蜂窩芯格的6個壁的材料均為碳纖維增強樹脂基復合材料。

進一步的，所述碳纖維增強樹脂基復合材料中，樹脂含量為30％-34％。

進一步的，所述碳纖維增強樹脂基復合材料為無緯布預浸料。

一種上述碳纖維蜂窩芯支撐結構的制備方法，包括如下步驟：

A)、制備蜂窩芯格軟模成型模具：根據(jù)所述蜂窩芯格的尺寸制備蜂窩芯格軟模成型模具；

B)、制備蜂窩芯格軟模：根據(jù)所述碳纖維蜂窩芯支撐結構所需的蜂窩芯格數(shù)量，使用蜂窩芯格軟模成型模具制備相應數(shù)量的蜂窩芯格軟模；

C)、鋪層：在每個蜂窩芯格軟模上鋪設碳纖維增強樹脂基復合材料層；

D)、排列：

D1)、在蜂窩芯固化底板上粘貼一層不透氣的氟布；

D2)、將鋪設有碳纖維增強樹脂基復合材料層的蜂窩芯格軟模按碳纖維蜂窩芯支撐結構的蜂窩芯格的排列次序放置到所述氟布上，并用檔條對排列的窩芯格軟模四周固定；

E)、固化成型：將步驟D)中排列的窩芯格軟模以及粘貼有不透氣的氟布蜂窩芯格的固化底板和擋條置入真空袋封裝后在熱壓罐內固化成型；

F)、脫模：固化成型后，將排列的窩芯格軟模以及粘貼有不透氣的氟布蜂窩芯格的固化底板和擋條從熱壓罐中取出后進行脫模，制成碳纖維蜂窩芯支撐結構。

進一步的，步驟F)后，對脫模后的碳纖維蜂窩芯支撐結構上下兩個表面進行機加。

進一步的，所述步驟A)中制備的蜂窩芯格軟模成型模具包括兩個結構相同的半模，兩個半模合并構成蜂窩芯格軟模成型模具。

進一步的，所述步驟C)中，在每個蜂窩芯格軟模上鋪設的碳纖維增強樹脂基復合材料層為無緯布預浸料。

進一步的，所述步驟C)中，在每個蜂窩芯格軟模上鋪設碳纖維增強樹脂基復合材料層時，以正六邊形的空心柱體中心采用[+60°/0°/-60°]鋪層方式對稱鋪設多層，0°為垂直于六邊形方向。

進一步的，所述步驟C)中，在每個蜂窩芯格軟模上鋪設碳纖維增強樹脂基復合材料層時，以正六邊形的空心柱體中心對稱鋪設3層。

進一步的，所述步驟E)中，固化成型包括如下步驟：

E1)、室溫時，對熱壓罐抽真空；

E2)、抽真空5-10分鐘后開始加熱；

E3)、溫度升至80～85℃時，隨著溫度升高逐級加壓，當溫度達到165～170℃時，壓力達到0.7～0.8MPa；

E4)、保持165～170℃，0.7～0.8MPa的狀態(tài)110～120min后，自然降溫，當溫度降到50℃以下時，卸去壓力，將熱壓罐與大氣接通。

本發(fā)明與現(xiàn)有技術相比的優(yōu)點在于：

(1)本發(fā)明的碳纖維蜂窩芯支撐結構，在高低溫環(huán)境中有良好的尺寸穩(wěn)定性，進而能夠保證載荷的高穩(wěn)定性；

(2)本發(fā)明的碳纖維蜂窩芯支撐結構及其制備方法，采用一次性共固化成型，具有較小的內應力及較高的強度和剛度，同時外形尺寸可以按實際要求無限擴大；

(3)本發(fā)明的碳纖維蜂窩芯支撐結構及其制備方法，控制預浸料的含膠量(樹脂含量)，將含膠量控制在30％-34％，有利于蜂窩芯的對稱程度，以及在空間環(huán)境試驗中形變的一致性；

(4)本發(fā)明的碳纖維蜂窩芯支撐結構及其制備方法，采用在升溫過程中加壓點提前到80～85℃，并逐級加壓，保證固化前的樹脂均勻流動，減少由于升溫造成的變形；溫度至165～170℃時加全壓，保證蜂窩芯側壁的緊密貼合；泄壓點降低至50℃，減小產品降溫時的變形。

附圖說明：

圖1為本發(fā)明碳纖維蜂窩芯支撐結構的結構示意圖；

圖2為本發(fā)明碳纖維蜂窩芯支撐結構的蜂窩芯格的結構示意圖；