[發明專利]一種高強度超薄橡膠帶狀片材與長纖維復合材料一體化連續纏繞的工藝技術方法

有效

• 申請號: 202110387626.2
• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113103616B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發明（設計）人: 賈曉龍;黎何豐;張曉樂;吉早明;王洪濤;林松;楊小平
• 申請（專利權）人: 北京化工大學
• 主分類號: B29C70/32
• 分類號: B29C70/32;B29C70/54
• 代理公司: 北京思海天達知識產權代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

1.一種高強度超薄橡膠帶狀片材與長纖維復合材料一體化連續纏繞的工藝技術方法，其特征在于，包括以下步驟：

1)高強度超薄橡膠帶狀片材的制備：混煉好的橡膠坯料依次經過精密壓延擠出、帶壓預硫化和高精度分切加工三個步驟后，制備得到高強度超薄橡膠帶狀片材，具體過程包括：a)精密壓延擠出：將混煉好的橡膠坯料以積膠壓延法放入三輥精密壓延機中擠出，其中輥筒速比為，上：中＝1:1-1.1，中：下＝1:1-1.2；輥溫為，上輥70-80℃，中輥為80-95℃，下輥為70-80℃；輥距為：上中輥距為0.1-0.4mm，中下輥間距為0.1-0.3mm，壓延擠出后由5-15N的張力牽伸至收卷輥與玻璃膜一起收卷；按照以上壓延參數可制得厚度為0.1-0.3mm的超薄橡膠帶狀片材；b)預硫化：將a)中得到的超薄橡膠帶狀片材置于硫化機中預硫化，其中硫化溫度為160-180℃，硫化壓力為1-2MPa，硫化時間為0.5-2h，硫化度為60-70％，按照以上硫化參數進行硫化可以得到能夠承受的張力為20-50N的高強超薄橡膠帶狀片材；c)將b)中制備的高強度超薄橡膠帶狀片材置于高精度分切加工機床上進行分切裁剪，其中輥刀的間距為15-20mm，輥刀分切偏轉角為10-30°，輥速為30-50m/min，裁剪后經過10-20N的張力牽伸至收卷輥，由兩個收卷輥與分別收集，最終獲得寬度為15-20mm,厚度為0.1-0.3mm，能夠承受20-50N張力的高強度超薄橡膠帶狀片材；

2)橡膠帶狀片材纏繞層的制備：以環向纏繞和旋向纏繞相結合的方法將高強度超薄連續橡膠帶狀片材纏繞到芯模上，制備得到橡膠帶狀片材纏繞層，具體過程包括：a)環向纏繞：纏繞的角度為70-90°，纏繞張力在25-40N之間，每纏繞1層張力減1-5N，纏繞速率為0-5m/min，纏繞層數為1-2層；b)旋向纏繞：纏繞角度為50-70°，纏繞張力為25-30N，每纏繞1層張力遞減1-5N，纏繞速率為0-5m/min，纏繞層數為2-3層，旋向纏繞的線型為旋向纏繞的長纖維在芯模兩端外側的交叉點為1-3；按照上述纏繞工藝纏繞完成后即得到纏有橡膠帶狀片材的有效張緊纏繞結構；

3)長纖維復合材料層的制備：以環向纏繞和旋向纏繞相結合的方式將浸潤樹脂的長纖維纏繞到步驟2)中制備的橡膠帶狀片材纏繞層的表面上，具體過程包括：a)內層環向纏繞：其中第一層環向纏繞角度為80-90°，纏繞張力為20-40N，每纏繞1層張力遞減2-4N，內層環向纏繞為2-3層；b)中間層旋向纏繞：纏繞角度為30-50°，纏繞張力為15-30N，每纏繞1層張力遞減2-4N，中間旋向纏繞為3-5層，第一層旋向纏繞的纏繞線型為多切點鋪層線型，交叉點為3-6，隨后改變線型，保持交叉點為2-3；c)外層環向纏繞：在旋向纏繞層上再以環向纏繞的方式將浸潤樹脂的長纖維纏繞在旋向纏繞層上：纏繞角度為60-70°，纏繞張力為5-20N，每纏繞1層張力遞減2-4N，外層環向纏繞2-3層；按照上述纏繞工藝纏繞完成后即可得到橡膠帶狀片材纏繞層和長纖維復合材料層組成的回轉體結構；

4)整體共固化：將步驟3)中制備得到的橡膠帶狀片材纏繞層和長纖維復合材料層組成的回轉體結構置于專用固化爐中，進行整體共固化，具體步驟為：a)設定溫度為90-100℃，保溫1-2h；b)將溫度設定為120-130℃，保溫2-3h；c)將溫度設定為140-150℃，保溫3-5h；d)整個過程需要施加1-3MPa的壓力。

2.根據權利要求1所述的一種高強度超薄橡膠帶狀片材與長纖維復合材料一體化連續纏繞的工藝技術方法，其特征在于，步驟2)中需要在纏繞機頭處配置高精度加熱裝置，加熱橡膠帶狀片材溫度保持在35-60℃。

3.根據權利要求1所述的一種高強度超薄橡膠帶狀片材與長纖維復合材料一體化連續纏繞的工藝技術方法，其特征在于，橡膠帶狀片材的主要成分為：主體橡膠、硫化體系、預處理的芳綸漿粕、酚醛環氧樹脂、羧基丁腈橡膠、添加劑；其中各組分的配比為：主體橡膠50-80份、硫化體系10-30份、預處理的芳綸漿粕5-10份、酚醛環氧樹脂10-15份、羧基丁腈橡膠10-20份、添加劑5-30份。