[發明專利]具有仿生結構的碳纖維增強發動機葉片及其制備方法

有效

• 申請號: 202011427881.7
• 申請日: 2020-12-07
• 公開（公告）號: CN112696235B
• 公開（公告）日: 2022-02-08
• 發明（設計）人: 莊健;路云;趙佳樂;郭明卓;王筱庚;魏延鵬;田宏麗
• 申請（專利權）人: 吉林大學
• 主分類號: F01D5/28
• 分類號: F01D5/28;F01D5/26;B29C70/34;B29C70/54
• 代理公司: 長春市四環專利事務所(普通合伙) 22103
• 代理人: 張冉昕

1.具有仿生結構的碳纖維增強發動機葉片，其特征在于，由仿生碳纖維束和預浸料混合后在彈性內襯模上進行纏繞后，經由內高壓成型方法制備得到；所述仿生碳纖維束由8～12條碳纖維捻制而成，其中每條碳纖維的直徑范圍為5～15μm，碳纖維束的捻距為25～250μm，捻向為S型；所述預浸料中雙酚A環氧樹脂含量為55％～60％，對氨基苯酚環氧樹脂含量為10％～15％，甘油環氧樹脂含量為25％～30％；所述彈性內襯模的最外層為厚度為2～5mm的天然橡膠層，中間層分別為5～8mm的簾線支撐層和5～8mm的硅膠層，最內層為8～12mm的乙丙橡膠內襯層，且最內層表面具有形成內腔減振結構的預制孔，所述彈性內襯模的外形尺寸為發動機葉片內腔尺寸的88～96％。

2.根據權利要求1所述的具有仿生結構的碳纖維增強發動機葉片，其特征在于，所述預制孔的孔徑為8-15mm，孔深為3-4mm，徑深比為2～5。

3.根據權利要求1所述的具有仿生結構的碳纖維增強發動機葉片，其特征在于，所述預制孔在纏繞碳纖維前孔內需涂硅膠脫模劑。

4.根據權利要求1所述的具有仿生結構的碳纖維增強發動機葉片，其特征在于，所述仿生碳纖維束和預浸料采用制備機進行混合，所述制備機包括入料口(1)、環氧樹脂注入口(2)、分散性固化劑加入口(3)、電加熱層(4)和出料口(5)，其中環氧樹脂注入口(2)和分散性固化劑加入口(3)的內徑為20mm，外徑為30mm，高度為80mm；電加熱層套在出料口(5)壁中，電加熱層的長度為350mm；入料口(1)和出料口(5)的高度為1mm；制備機的總長度為600mm。

5.根據權利要求1所述的具有仿生結構的碳纖維增強發動機葉片，其特征在于，所述仿生碳纖維束和預浸料通過以下方法混合：將碳纖維束在4.5～15V的電壓下進行磁化吸附，將吸附的碳纖維束單向排列平鋪在預浸料表層，在表層覆蓋相同厚度的預浸料后，在300～600lx的光照強度下照射5～10min對混合物的表層進行輕微固化處理。

6.根據權利要求1所述的具有仿生結構的碳纖維增強發動機葉片，其特征在于，所述仿生碳纖維束和預浸料的混合物采用螺旋纏繞機對彈性內襯模進行纏繞，所述螺旋纏繞機由旋轉平臺(6)、基座(7)、連接桿(8)和橡膠模具(9)組成，其中，旋轉平臺(6)通過螺栓連接在基座(7)上，連接桿(8)通過螺紋連接到旋轉平臺(6)，橡膠模具(9)通過過盈配合插入連接桿(8)中。

7.根據權利要求1所述的具有仿生結構的碳纖維增強發動機葉片，其特征在于，所述高壓成型方法包括以下步驟：

(1)將纏繞好碳纖維的彈性內襯模放置于內高壓模具中；

(2)將彈性內襯與增壓器管道連接，之后對模具進行封閉；

(3)向彈性內襯中注入液壓油至300～500MPa，將碳纖維混合物進行高壓成型；

(4)將內高壓模具放置于5～10℃的恒溫箱中放置50～70min，將彈性內襯取出后得到仿生結構的碳纖維增強發動機葉片。

8.制備權利要求1所述的具有仿生結構的碳纖維增強發動機葉片的制備方法，其特征在于，包括以下步驟：

S1、將碳纖維捻制而成仿生碳纖維束；

S2、將仿生碳纖維束和預浸料在制備機中合成的混合物；

S3、將混合物采用螺旋纏繞機在彈性內襯模上進行纏繞；

S4、將纏繞好碳纖維的彈性內襯模放置于內高壓模具中高壓成型，將彈性內襯取出后得到仿生結構的碳纖維增強發動機葉片。