[發(fā)明專利]一種耐水壓的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料多孔浮力材料及其制備方法

有效

• 申請(qǐng)?zhí)枺?/td>: 202011490287.2
• 申請(qǐng)日: 2020-12-16
• 公開（公告）號(hào): CN112757657B
• 公開（公告）日: 2021-08-31
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）人: 吳林志;張潤(rùn)博;于國(guó)財(cái);王增賢;李子寒;孫秋雨
• 申請(qǐng)（專利權(quán)）人: 哈爾濱工程大學(xué)
• 主分類號(hào): B29C67/20
• 分類號(hào): B29C67/20;B29C69/00
• 代理公司: 哈爾濱市松花江專利商標(biāo)事務(wù)所 23109
• 代理人: 岳泉清

1.一種耐水壓的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料多孔浮力材料，其特征在于所述的多孔浮力材料是由周期排列圓孔復(fù)合材料（1）和圓孔端部的封裝端帽（2）組成；

所述的周期排列圓孔復(fù)合材料（1）由周期排列的碳纖維圓管（3）和碳纖維圓管間導(dǎo)入的環(huán)氧樹脂（4）組成；所述的周期排列圓孔復(fù)合材料（1）制備方法如下：

將碳纖維圓管（3）兩端使用膠塞密封后，將其交錯(cuò)堆疊；使用真空導(dǎo)入方法將環(huán)氧樹脂（4）導(dǎo)入到圓管相交處的空隙中，加溫固化，固化完成后冷卻至室溫脫模；對(duì)材料兩端進(jìn)行打磨處理，取出膠塞，得到周期排列圓孔復(fù)合材料（1）；所述的封裝端帽（2）由陶瓷片制成，陶瓷片厚度為1mm~2mm；通過周期排布與碳纖維圓管對(duì)應(yīng)，使用J272-C型膠膜進(jìn)行位置固定，在130℃、0.3MPa的條件下固化2h，進(jìn)而得到完整的封裝端帽（2）。

2.根據(jù)權(quán)利要求1中所述的一種耐水壓的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料多孔浮力材料，其特征在于所述的周期排列圓孔復(fù)合材料（1）密度低于600kg/m³，所述的復(fù)合材料多孔浮力材料承受靜水壓力不低于130MPa。

3.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐水壓的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料多孔浮力材料，其特征在于所述的環(huán)氧樹脂（4）為ERL-4221環(huán)氧樹脂。

4.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐水壓的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料多孔浮力材料，其特征在于所述的加溫固化條件為：

由室溫升至100℃，然后在100℃的條件下保溫6h；將溫度由100℃升至120℃，在120℃的條件下保溫2h；再將溫度由120℃升至150℃，在150℃的條件下保溫2h，最后自然冷卻至室溫。

5.根據(jù)權(quán)利要求1所述的一種耐水壓的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料多孔浮力材料，其特征在于所述的碳纖維圓管（3）是使用卷管機(jī)卷制而成；碳纖維預(yù)浸料按0°和90°的角度排布，且上述角度碳纖維的厚度比為0°：90°=2：3；卷制在圓桿模具上，在130℃、0.3MPa的條件下固化成型，使用脫芯機(jī)將模具脫下得到帶通孔的碳纖維圓管（3）。

6.制備權(quán)利要求1所述的一種耐水壓的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料多孔浮力材料的方法，其特征在于它是按照以下步驟進(jìn)行的：

1）使用卷管機(jī)將按0°和90°角度排布的碳纖維預(yù)浸料，以0°：90°=2：3的厚度比例卷制在圓桿模具上，在卷制后的碳纖維表面纏繞一層BOPP膜；在130℃、0.3MPa條件下固化成型，使用脫芯機(jī)將模具脫下得到帶通孔的碳纖維圓管（3）；

2）將碳纖維圓管（3）兩端使用膠塞密封后，將其交錯(cuò)堆疊；使用真空導(dǎo)入成型方法將高強(qiáng)環(huán)氧樹脂（4）導(dǎo)入到碳纖維圓管（3）相交處的空隙中，加溫固化，固化完成后冷卻至室溫脫模；對(duì)材料兩端進(jìn)行打磨處理，取出膠塞得到周期排列圓孔復(fù)合材料（1）；

3）使用丙酮去除周期排列圓孔復(fù)合材料（1）表面殘存的樹脂及碳纖維粉塵；

4）使用注漿成型工藝，得到未經(jīng)處理、組成封裝端帽（2）的陶瓷片，即為端帽；

5）采用丙酮去除步驟4）中得到的未經(jīng)處理的陶瓷片表面的污漬，得到處理干凈的陶瓷片；陶瓷片通過陣列排布與碳纖維圓管對(duì)應(yīng)，使用J272-C型膠膜進(jìn)行位置固定，在130℃、0.3MPa的條件下固化2h，進(jìn)而得到封裝端帽（2）；

6）將封裝端帽（2）組裝在步驟2）得到的周期排列圓孔復(fù)合材料（1）上、下表面的通孔處，周期排列圓孔復(fù)合材料（1）與上、下表面的封裝端帽（2）之間采用J272-C膠膜粘接，然后采用熱壓工藝固化，得到所述的耐水壓的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料多孔浮力材料。

7.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐水壓的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料多孔浮力材料的方法，其特征在于步驟6）中的熱壓工藝固化具體為：施加機(jī)械壓力0.3 MPa，在80℃的條件下保溫0.5h；將溫度由80℃升至130℃，在壓力為0.3 MPa和120~130℃的條件下保溫保壓1.5h~2.5h。

8.根據(jù)權(quán)利要求6所述的一種耐水壓的輕質(zhì)高強(qiáng)復(fù)合材料多孔浮力材料的方法，其特征在于步驟2）中所述的加溫固化條件為：由室溫升至100℃，然后在100℃的條件下保溫6h；將溫度由100℃升至120℃，在120℃的條件下保溫2h；再將溫度由120℃升至150℃，在150℃的條件下保溫2h，最后自然冷卻至室溫。