[發(fā)明專利]一種多軸向復(fù)合材料彎管及制備方法

有效

• 申請?zhí)枺?/td>: 201710341256.2
• 申請日: 2017-05-16
• 公開（公告）號: CN108864995B
• 公開（公告）日: 2020-07-10
• 發(fā)明（設(shè)計）人: 田正剛;杜姝婧;王永志;范永富
• 申請（專利權(quán)）人: 航天特種材料及工藝技術(shù)研究所
• 主分類號: B29C33/38
• 分類號: B29C33/38
• 代理公司: 暫無信息
• 代理人: 暫無信息

本發(fā)明提出一種多軸向復(fù)合材料彎管及制備方法，通過采用可溶性芯模和熱脹加壓工藝整體成型，所述的可溶性芯模，通過芯模樹脂混合物中的可溶性粘接劑加熱熔化，冷卻定型后得到固態(tài)芯模，所述的芯模樹脂混合物包括石英砂、可溶性粘接劑和短切纖維。本發(fā)明結(jié)合可溶性芯模和熱脹加壓方法的工藝特點，解決了異型復(fù)合材料彎管結(jié)構(gòu)成型中的脫模和周向加壓難點問題，實現(xiàn)了異型彎管的整體制備。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明涉及一種多軸向復(fù)合材料彎管及制備方法，屬于復(fù)合材料制備工藝技術(shù)領(lǐng)域。

背景技術(shù)

復(fù)合材料彎管以其輕質(zhì)高強、耐腐蝕、抗疲勞、耐壓抗蠕變、使用壽命長等方面的優(yōu)異性能，已經(jīng)成為航空航天領(lǐng)域、海洋開發(fā)、石油開采和冶煉、建筑給排水、化工等行業(yè)急需的產(chǎn)品，尤其是在航空航天高精尖飛行器結(jié)構(gòu)中，具有減重增程，提高技戰(zhàn)術(shù)性能的重大意義。

然而復(fù)合材料彎管是典型的非軸對稱零部件，與直管、錐體、壓力容器等簡單形狀軸對稱體的模壓、拉擠、卷管、注塑、纏繞等常規(guī)成型方法有本質(zhì)區(qū)別，由于其規(guī)格系列多、形狀結(jié)構(gòu)復(fù)雜，制備難度很大。目前對于這類異型復(fù)合材料彎管，生產(chǎn)工藝以手糊為主，往往采用石膏類的可溶性芯模，但由于缺少成型壓力，管件的外觀粗糙、強度低、性能分散性大、質(zhì)量難以保證。對于更復(fù)雜的飛行器及石油化工中的各種管路系統(tǒng)，例如進氣、排氣、循環(huán)等，結(jié)構(gòu)形態(tài)各異，其典型結(jié)構(gòu)為多軸向異型彎管，如圖1所示，由于結(jié)構(gòu)的特殊性，異型復(fù)合材料彎管結(jié)構(gòu)成型中存在脫模和周向加壓難等問題，無法采用常規(guī)方法制備。

CN201310040115.9提供了一種可溶性芯模采用聚乙烯醇、石英砂和水，由于芯模制作中用水來配制膠黏劑，對芯模需要長時間烘干，生產(chǎn)周期和成本高，芯模的強度也較低，不足以支撐高性能復(fù)合材料構(gòu)件成型所需的壓力。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明的目的在于克服現(xiàn)有技術(shù)不足，提供一種具有良好的工藝穩(wěn)定性、可操作性、整體成型的多軸向復(fù)合材料彎管及制備方法，能有效保證管件各部位的內(nèi)部質(zhì)量，整體結(jié)構(gòu)強度高、內(nèi)外表面外觀規(guī)整、性能均勻穩(wěn)定。

本發(fā)明的技術(shù)解決方案：一種多軸向復(fù)合材料彎管，通過采用可溶性芯模和熱脹加壓工藝整體成型，所述的可溶性芯模，通過芯模樹脂混合物中的可溶性粘接劑加熱熔化，冷卻定型后得到固態(tài)芯模，所述的芯模樹脂混合物包括石英砂、可溶性粘接劑和短切纖維，各組分重量配比為100：(5～20)：(1～3)。

所述的可溶性粘接劑，以聚乙烯醇樹脂為主體，在聚乙烯醇樹脂中添加聚乙烯醇樹脂質(zhì)量10～30％的液態(tài)增塑化合物和聚乙烯醇樹脂質(zhì)量30～50％的固體增塑化合物，液態(tài)增塑化合物的添加量要少于固體增塑化合物；

所述的液態(tài)增塑化合物為低分子量的多元醇，例如聚乙二醇、丙三醇、丁二醇等中的一種或多種混合，優(yōu)選分子量低于1000的液態(tài)多元醇；所述的固體增塑化合物為水溶性的金屬鹽或酰胺類化合物，如水合氯化鎂、氯化鈣、己內(nèi)酰胺中的一種或多種混合，優(yōu)選水合化物。

液態(tài)和固體增塑化合物添加量越多，可溶性粘接劑的熔點越低，但其粘接強度下降，具體的添加量可以根據(jù)制備得到的芯模所需要承受的成型壓力來確定。液態(tài)增塑化合物的添加量要少于固體增塑化合物的添加量，液態(tài)增塑化合物的過度添加會增加樹脂體系的粘度，造成團聚現(xiàn)象，不利于后續(xù)芯模制備過程中添加石英砂和纖維。

在聚乙烯醇樹脂中，若只添加液態(tài)增塑化合物，要起到有效降低聚乙烯醇樹脂的熔點，其添加量會過度，不利于后續(xù)制備；若只添加固體增塑化合物，其降低聚乙烯醇樹脂的熔點能力比液態(tài)增塑化合物弱，在添加量太多時，可能會影響混合工藝或是析出，本發(fā)明通過在聚乙烯醇樹脂中同時添加液態(tài)增塑化合物和固體增塑化合物，對聚乙烯醇樹脂進行溶脹，多元醇中的羥基、金屬離子或酰胺通過與聚乙烯醇分子鏈形成氫鍵，從而降低聚乙烯醇樹脂中羥基之間的作用力，進而有效降低了聚乙烯醇樹脂的熔點，使其能避免現(xiàn)有可溶性芯模技術(shù)中必須采用水來配制膠黏劑，芯模強度不高且生產(chǎn)周期長的缺陷。