[發明專利]一種泡沫填充蜂窩制備液態成型復合材料夾層結構的方法

在審

• 申請號: 201711257117.8
• 申請日: 2017-12-01
• 公開（公告）號: CN108248161A
• 公開（公告）日: 2018-07-06
• 發明（設計）人: 李偉東;劉剛;鐘翔嶼;包建文
• 申請（專利權）人: 中國航空工業集團公司基礎技術研究院
• 主分類號: B32B27/02
• 分類號: B32B27/02;B32B27/34;B32B9/00;B32B9/04;B32B17/02;B32B17/12;B32B19/08;B32B19/06;B32B3/12;B32B3/08;C08L61/06;C08K7/28;C08J9/32;B
• 代理公司: 中國航空專利中心 11008
• 代理人: 李建英

本發明屬于復合材料制備技術領域，涉及一種泡沫填充蜂窩制備液態成型復合材料的方法。本發明基于液態成型與使用蜂窩存在的困難，先采用可同時與蜂窩及液態成型樹脂具有材料及工藝匹配性的酚醛發泡物料對蜂窩孔格進行預填充，再將完成預固化的泡沫填充蜂窩芯材應用至液態成型工藝，獲得液態成型工藝制備的泡沫填充蜂窩夾層復合材料。使用本方法制備泡沫填充蜂窩夾層結構，可有效解決蜂窩無法應用于液態成型工藝的問題，解決制造面臨的難題，使蜂窩芯材適用于各種液態成型工藝，具有較強的適應性。

技術領域

本發明屬于復合材料制備技術領域，涉及一種泡沫填充蜂窩制備液態成型復合材料的方法。

背景技術

蜂窩夾層結構以其輕質高剛度的特點廣泛應用于航空航天飛行器的結構中，目前，蜂窩夾層復合材料主要采用熱壓罐成型工藝制造，但熱壓罐成型工藝的制造靈活性有限，對于一些復雜外形的結構無法實現應用，且制造成本較高。近年來，以樹脂傳遞模塑成型工藝(Resin Transfer Molding,RTM)與真空輔助樹脂浸滲成型工藝(Vacuum AssistedResin Infusion,VARI)等為代表的復合材料低成本液態成型工藝(Liquid CompositeMolding,LCM)迅速興起，現已逐漸成為整體化、復雜結構復合材料制件制造的重要手段，且能夠極大地提高飛機的減重效率、降低制造成本。但對于液態成型復合材料而言，目前常用的蜂窩芯材無法實現工藝兼容。這是由于在液態成型工藝過程中存在低黏度樹脂的大面積流動，樹脂極易進入到蜂窩的孔格結構中，而造成復合材料結構重量的大幅增加，嚴重影響其減重效果。

為了將蜂窩芯材用于液態成型工藝，國內外都開展了相關研究工作，如EP0722825A2采用膠膜、預浸料、干態織物作為組合體用于RTM工藝，可制備相應的蜂窩夾芯結構，但該工藝必須采用膠膜，導致復合材料夾層結構重量增加，并且該封裝方式使用了未固化的膠膜，在后續RTM工藝過程中在較高的注射壓力下低黏度樹脂可能出現流入蜂窩網格內部的情況；US20030082339改進了EP0722825A2對蜂窩的封裝方法，首先利用膠膜對蜂窩進行封孔并固化，而后進行RTM工藝，該方法也使用了膠膜，增加了制件重量，而且分為兩步工藝，雖然增加了工藝成本，但降低了RTM樹脂進入蜂窩孔格的風險；CN201310717193采用預浸料對蜂窩進行封孔處理，并在熱壓罐中完成預浸料的預固化或固化，然后利用液態成型工藝制備蜂窩夾層復合材料，該工藝方法所采用的預浸料其基體樹脂需與后續注入的液態成型樹脂具有相容性，這在一定程度上限制了預浸料的選材，并且蜂窩封裝固化時需要使用熱壓罐進行預成型，增加了工藝成本。

發明內容

本發明的目的是針對上述現有技術存在的問題提出一種泡沫填充蜂窩制備液態成型復合材料夾層結構的方法。本發明的技術解決方案是，將熱固性酚醛泡沫原位發泡填充在蜂窩芯材孔格內中，其填充方法是，(一)將蜂窩芯材置于一個四周封閉的平板模具中；(二)將100份酚醛樹脂、5～20份微膠囊發泡劑、1～5份表面活性劑、5～40份空心玻璃微珠混合并攪拌均勻，所配制的發泡物料黏度為1Pa·s～5Pa·s，pH值為7.0±0.5，發泡溫度為80℃～150℃，將發泡物料澆鑄到蜂窩孔格內，至發泡物料填滿蜂窩孔格總體積的80％為止，將模具上蓋合緊；(三)將模具整體置于100℃～150℃烘箱中固化2h～4h，至使微膠囊發泡劑膨脹及樹脂基體預固化，得到預固化的泡沫填充蜂窩芯材；(四)按設計鋪層將干態纖維織物鋪放于預固化的填充蜂窩芯材表面，并將組合體轉移至液態成型模具內，采用小于等于0.5MPa的注射壓力將液態成型樹脂注入至密封的液態成型模具內，獲得液態成型工藝制備的泡沫填充蜂窩夾層結構復合材料。

所述的蜂窩芯材為對位或間位芳綸紙浸漬酚醛樹脂、環氧樹脂、氰酸酯樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、聚酰亞胺樹脂或及其改性樹脂形成的蜂窩。

所述發泡物料黏度為1Pa·s～5Pa·s，pH值為7.0±0.5，發泡溫度為80℃～150℃。

所述的纖維織物是指碳纖維織物、玻璃纖維織物、石英纖維織物、玄武巖纖維織物、植物纖維織物或以上纖維織物的混合體。