[發明專利]基于水溶性型芯的SQRTM成型工藝碳纖維格柵的制備方法

在審

• 申請號: 201710092893.0
• 申請日: 2017-02-21
• 公開（公告）號: CN106853694A
• 公開（公告）日: 2017-06-16
• 發明（設計）人: 劉嬌;劉歡;李澤英;陳永樂;劉偉
• 申請（專利權）人: 江蘇恒神股份有限公司
• 主分類號: B29C70/36
• 分類號: B29C70/36;B29C70/54;B29L31/30
• 代理公司: 南京正聯知識產權代理有限公司32243
• 代理人: 郭俊玲

技術領域

本發明涉及一種復合材料成型方法技術領域，尤其涉及一種基于水溶性型芯的SQRTM成型工藝碳纖維格柵的制備方法。

背景技術

碳纖維增強樹脂基復合材料（CFRP）是目前最先進的復合材料之一，具有比強度和比剛度高、熱膨脹系數小、抗疲勞能力強以及可設計性強、易于整體成型等特點，能有效減輕航空航天零部件的結構質量，是航空航天新材料發展領域的必然趨勢。目前小型商務機和直升飛機的碳纖維復合材料用量已占55%左右，軍用飛機25%左右，大型客機占20%左右。

復合材料的大量應用會帶來高昂的成本，除了原材料碳纖維，復合材料的設計和制造成了制約發展的關鍵因素。目前航空領域所采用的樹脂基復合材料構件大多采用預浸料/熱壓罐成型方法，熱壓罐成型制備的復合材料性能優異、質量穩定可靠，在航空復合材料成型技術中占據核心地位，但其高昂的工藝成本一直是制造商的通病。當前采用的非熱壓罐（OAA）工藝有效降低了制造成本，但是它們很少有超過SQRTM技術的巧妙。SQRTM它是一種閉模成型方法，結合預浸料工藝和液體成型技術，可以制備出凈成型且高強度組合的航空航天零部件，雖然不使用熱壓罐，但卻生產出具有熱壓罐質量的部件。

復合材料航空的零部件的復雜程度是眾所周知的，對于多曲率的結構部件，脫模已然成為制備制件的難題。本發明采用可溶性材料制備出雙曲率的芯模，在芯模上面進行預浸料鋪層，采用SQRTM成型工藝注膠固化制件，后期通過一定壓力的自來水將其水溶性芯模溶解，脫模得到格柵制件，解決了復雜曲率制件脫模難的問題。

因此，現在有必要提供基于水溶性型芯的SQRTM成型工藝碳纖維格柵的制備方法；用于解決復雜曲率復合材料零部件和降低復合材料制造成本的難題。

發明內容

本發明要解決的技術問題是，提供基于水溶性型芯的SQRTM成型工藝碳纖維格柵的制備方法；用于解決復雜曲率復合材料零部件和降低復合材料制造成本的難題。

為了解決上述技術問題，本發明采用的技術方案是：基于水溶性型芯的SQRTM成型工藝碳纖維格柵的制備方法，包括以下步驟：（1）用可溶性材料制備格柵的型芯，制得水溶性芯模；（2）在所述水溶性芯模上面進行碳纖維預浸料鋪貼，采用SQRTM（相同合格樹脂傳遞成型）成型工藝進行制件固化，制得格柵制件；（3）再通過自來水將其水溶性芯模溶解，脫模得到格柵制件。采用上述技術方案，該方法首先是以可溶性材料來制備格柵的型芯，制備的型芯具有一定的硬度，保證了格柵內腔表面的質量要求，在其上面進行碳纖維預浸料鋪貼，預浸料鋪貼完畢后用真空進行預壓實，采用SQRTM成型工藝進行制件注膠固化，將預浸料工藝和液體成型技術巧妙的結合在一起，降低了制造成本的同時還保證了制件的性能要求，后期通過一定壓力的自來水將其水溶性芯模溶解，脫模得到格柵制件，解決了雙曲率格柵制件脫模難的問題。其中，所述可溶性材料為水溶性膠結劑和石英砂混合而成，是專門用于精密制造的材料，有更好的輕度以及更低的孔隙率，所以制備的芯模中可以有一個光滑的曲面；所述可溶性材料還可為石膏或可溶性硅酸鹽。后期脫模時，用自來水沖刷即可脫模，環境友好，節約時間和勞動力。

進一步改進在于，所述步驟（1）的用可溶性材料制備格柵的型芯，制得水溶性芯模的具體制備過程包括：

1）填入芯模材料：將可溶性芯模材料放入芯模模具的模腔內，通過芯模模具上蓋板緊固螺栓將可溶性芯模材料壓實；

2）芯模固化：將步驟1）中壓實后的芯模模具放入烘箱中進行固化，固化溫度為100~140℃，固化時間為1~3h，冷卻至60℃以下打開烘箱取出所述芯模模具；

3）芯模密封：將取出的芯模模具用表面密封劑進行密封，待用。

其中優選的，可溶性材料的芯模的固化的溫度為120℃，固化時間為2h。

進一步改進在于，所述步驟（2）中SQRTM成型工藝過程是用一個預浸料鋪層代替干纖維預成型體，把預浸料鋪層鋪放在芯模模具中，并使芯模模具閉合，然后把樹脂注入到所述芯模模具中和所述步驟（3）脫模的具體步驟如下：

（A）預浸料鋪層：將裁剪成指定形狀的碳纖維預浸料鋪貼在可溶性芯模表面，鋪貼完畢后進行真空預壓實，真空壓力≥920mbar；

（B）合模：將預壓實過的碳纖維預浸料鋪層放置在芯模模具內的定位卡板上，四周放入定位壓條，再蓋上芯模模具的上模具，通過螺栓鎖緊上模具；

（C）注膠：連接注膠管路同時加熱芯模模具，當芯模模具溫度達到注膠溫度時，開始注膠并提供注膠壓力；