[發(fā)明專利]一種高強(qiáng)度超薄橡膠帶狀片材與長纖維復(fù)合材料一體化連續(xù)纏繞的工藝技術(shù)方法

有效

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• 申請日: 2021-04-09
• 公開（公告）號: CN113103616B
• 公開（公告）日: 2022-08-23
• 發(fā)明（設(shè)計(jì)）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(quán)）人: 北京化工大學(xué)
• 主分類號: B29C70/32
• 分類號: B29C70/32;B29C70/54
• 代理公司: 北京思海天達(dá)知識產(chǎn)權(quán)代理有限公司 11203
• 代理人: 張慧

一種高強(qiáng)度超薄橡膠帶狀片材與長纖維復(fù)合材料一體化連續(xù)纏繞的工藝技術(shù)方法，屬于纏繞回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)制備技術(shù)領(lǐng)域。首先將生橡膠帶狀片材預(yù)硫化，然后將預(yù)先硫化的高強(qiáng)度超薄橡膠帶狀片材以環(huán)向/旋向的方式纏繞在芯模上；然后將浸有膠液的長纖維以環(huán)向/旋向的方式纏繞在橡膠層上，最后通過共固化制備一種纏繞回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)。本發(fā)明有效解決了橡膠帶狀片材與長纖維一體化纏繞工藝存在的橡膠強(qiáng)度低、成型精度低、效率低、成型產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定，為生產(chǎn)橡膠材料與纖維復(fù)合材料結(jié)合的纏繞回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)提供了一種高效可行的技術(shù)方法，具有廣闊的應(yīng)用前景。

技術(shù)領(lǐng)域

本發(fā)明提供一種高強(qiáng)度超薄橡膠帶狀片材與長纖維復(fù)合材料一體化連續(xù)纏繞的工藝技術(shù)方法，可以用于制備橡膠材料與纖維復(fù)合材料結(jié)合的纏繞回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)。

背景技術(shù)

橡膠材料與長纖維復(fù)合材料結(jié)合的纏繞回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)由于其輕質(zhì)高強(qiáng)、高模、耐腐蝕、長壽命等優(yōu)點(diǎn)在各種工業(yè)領(lǐng)域中得到廣泛應(yīng)用。丁腈橡膠、丁基橡膠和三元乙丙橡膠等高性能橡膠由于其密度低、良好的絕熱及耐候性能、優(yōu)異的加工性能被廣泛被用作回轉(zhuǎn)體內(nèi)壁材料。將長纖維復(fù)合材料作為纏繞外層與其相結(jié)合，可同時發(fā)揮長纖維增強(qiáng)復(fù)合材料和橡膠材料的優(yōu)勢，進(jìn)一步擴(kuò)大橡膠材料與長纖維復(fù)合材料的應(yīng)用領(lǐng)域范圍。目前制備橡膠材料與長纖維復(fù)合材料結(jié)合的回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的常見方法為先采用傳統(tǒng)手工貼片橡膠材料，然后再進(jìn)行長纖維復(fù)合材料的纏繞成型。根據(jù)專利(CN 102632683 A)中提出了一種纖維纏繞回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)的手工貼片制作方法，該法存在勞動強(qiáng)度大、產(chǎn)品尺寸及質(zhì)量不穩(wěn)定等缺點(diǎn)。文獻(xiàn)(賀大鵬,許濤.適于纏繞工藝的發(fā)動機(jī)絕熱層技術(shù)研究[J].橡塑技術(shù)與裝備,2018,44(06):14-18.)報(bào)道了用未硫化生膠帶狀片材和長纖維復(fù)合材料通過纏繞機(jī)將橡膠帶狀片材與浸膠的長纖維纏繞在芯模上制備纏繞回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，該法采用的生膠帶狀片材力學(xué)強(qiáng)度較低，無法承受纏繞過程中施加的較大張力，由于架空等缺陷，該膠帶還無法纏繞封頭段，只可纏繞直筒段，影響整個工藝一體化的性能。此外由于橡膠帶狀片材未硫化，在后續(xù)硫化過程中會產(chǎn)生氣泡，嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能。專利(CN 101642961 A)先通過不同張力先將橡膠帶狀片材層纏繞到芯模上，然后進(jìn)行橡膠層的預(yù)固化。最后再將纖維纏繞到膠帶層上，進(jìn)行樹脂的后固化。該方法可以得到纏繞回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)，但是分段固化使得制備工藝繁瑣，成型效率較低，橡膠層與長纖維復(fù)材層的分段固化無法實(shí)現(xiàn)膠帶與復(fù)材層在固化/硫化過程中收縮率、應(yīng)力場、熱場等方面的匹配，嚴(yán)重影響產(chǎn)品性能。綜上所述，目前橡膠帶狀片材與長纖維復(fù)合材料的成型工藝存在橡膠帶狀片材強(qiáng)度低且只可用于筒身段纏繞直筒段、成型方法精度低和效率低、成型產(chǎn)品質(zhì)量不穩(wěn)定及后固化工藝不成熟等問題。

為了解決以上問題，本專利提出了一種高強(qiáng)度超薄橡膠帶狀片材與長纖維復(fù)合材料一體化連續(xù)纏繞的工藝技術(shù)方法，為生產(chǎn)橡膠材料與長纖維復(fù)合材料結(jié)合的纏繞回轉(zhuǎn)體結(jié)構(gòu)提供了一種有效手段。

發(fā)明內(nèi)容

本發(fā)明提供的一種高強(qiáng)度超薄橡膠帶狀片材與長纖維復(fù)合材料一體化連續(xù)纏繞的工藝技術(shù)方法，有效解決了橡膠層傳統(tǒng)手工貼片法制備纏繞回轉(zhuǎn)體的產(chǎn)品尺寸及質(zhì)量穩(wěn)定性差等問題，采用預(yù)硫化的手段制備橡膠帶狀片材極大提高了其力學(xué)性能。制備的高強(qiáng)超薄橡膠帶狀片材可以像纖維一樣在大張力下自由纏繞，封頭處無架空等結(jié)構(gòu)缺陷。共固化技術(shù)大幅簡化了纏繞回轉(zhuǎn)體的制備流程，實(shí)現(xiàn)了膠帶纏繞層與長纖維復(fù)材纏繞層在固化/硫化過程中收縮率、應(yīng)力場、熱場等方面的匹配。

一種高強(qiáng)度超薄橡膠帶狀片材與長纖維復(fù)合材料一體化連續(xù)纏繞的工藝技術(shù)方法，其特征在于，包括以下步驟：