一种复合材料孔隙缺陷的预制方法技术

一种复合材料孔隙缺陷的预制方法，包括如下步骤：1、根据碳纤维增强树脂基复合材料构件的成型工艺和预制孔隙缺陷的尺寸需求选择孔隙缺陷预制填充微粒；2、对微粒进行筛选；3、根据预制孔隙缺陷需要的孔隙率，将对应体积的微粒依据密度公式换算成对应质量，称取筛选后的对应质量的微粒；4、将孔隙缺陷预制填充微粒均匀放置在需要预制孔隙缺陷的位置，与复合材料铺层粘贴为一体；5、将铺贴完成的碳纤维增强树脂基复合材料构件进行振动预压实处理；6、将完成振动预压实处理后的碳纤维增强树脂基复合材料构件转移至热压罐内，连接真空泵，进行热压固化成型。本发明专利技术解决了复合材料预制特定孔隙缺陷较难的问题。隙缺陷较难的问题。隙缺陷较难的问题。

【技术实现步骤摘要】
一种复合材料孔隙缺陷的预制方法


[0001]本专利技术属于复合材料成形
，具体涉及一种复合材料孔隙缺陷的预制方法。

技术介绍

[0002]复合材料贮箱由于其轻质高强的特点，在多行业得到了广泛的应用。复合材料贮箱所采用的原料为碳纤维增强树脂基复合材料。然而在生产过程中，碳纤维增强树脂基复合材料构件内部会不可避免的产生孔隙缺陷，这些孔隙缺陷对构件力学性能、渗漏性能等都有着显著的影响，故针对孔隙缺陷对复合材料构件性能的研究很有必要。但由于孔隙的生成具有极高的随机性，想要生成特定孔隙率或特定平均直径孔隙的构件进行研究较为困难。
[0003]目前的方法通常是采取特定的成型工艺来获取具有统计规律的孔隙缺陷，但是仍然具有较高的随机性，需要多次制样取样才能获得较为接近的孔隙缺陷特征。故有必要设计一种复合材料孔隙缺陷的预制方法，能够精确的预制出具有研究需要特征的孔隙缺陷。

技术实现思路

[0004]本专利技术的目的在于提供一种复合材料孔隙缺陷的预制方法，以解决
技术介绍
中提出的在生产碳纤维增强树脂基复合材料构件过程中，由于孔隙的生成具有极高的随机性，想要生成特定孔隙率或特定平均直径孔隙的构件进行研究较为困难的问题。
[0005]为实现上述目的，本专利技术提供了一种复合材料孔隙缺陷的预制方法，包括如下步骤：步骤1、根据碳纤维增强树脂基复合材料构件的成型工艺和预制孔隙缺陷的尺寸需求选择孔隙缺陷预制填充微粒，所述孔隙缺陷预制填充微粒符合预制孔隙缺陷的尺寸需求，所述孔隙缺陷预制填充微粒的玻璃化转变温度高于构件成型工艺过程中的最高温度，且孔隙缺陷预制填充微粒不与碳纤维增强树脂基复合材料构件中所用的树脂粘连；步骤2、对孔隙缺陷预制填充微粒进行筛选；步骤3、根据预制孔隙缺陷需要的孔隙率，将对应体积的孔隙缺陷预制填充微粒依据密度公式换算成对应质量，称取筛选后的对应质量的孔隙缺陷预制填充微粒；步骤4、将孔隙缺陷预制填充微粒均匀放置在需要预制孔隙缺陷的位置，与复合材料铺层粘贴为一体；步骤5、将铺贴完成的碳纤维增强树脂基复合材料构件进行振动预压实处理；步骤6、将完成振动预压实处理后的碳纤维增强树脂基复合材料构件转移至热压罐内，连接真空泵，进行热压固化成型。
[0006]在一种具体的实施方式中，所述步骤1中，选择的孔隙缺陷预制填充微粒的粒径为2~700μm；所述孔隙缺陷预制填充微粒包括聚四氟乙烯微粒或/和二氧化硅微粒。
[0007]在一种具体的实施方式中，所述步骤2中，对孔隙缺陷预制填充微粒进行筛选之
前，对孔隙缺陷预制填充微粒进行超声振动处理；所述步骤4中，将孔隙缺陷预制填充微粒均匀放置在需要预制孔隙缺陷的位置之前，对孔隙缺陷预制填充微粒进行超声振动处理。
[0008]在一种具体的实施方式中，对孔隙缺陷预制填充微粒进行超声振动处理时，先将适量孔隙缺陷预制填充微粒均匀平铺在超声振动平台上，超声振动平台上方使用密封胶和隔离膜进行密封，然后进行超声振动处理；所述超声振动处理时间为大于1min。
[0009]在一种具体的实施方式中，所述步骤2中筛选时，用筛选尺寸大于要求尺寸的标准筛对孔隙缺陷预制填充微粒进行筛选，剔除尺寸过大的微粒；所述步骤3中的称取过程采用的工具为毫克级电子秤。
[0010]在一种具体的实施方式中，剔除尺寸过大的微粒之后，再用筛选尺寸小于要求尺寸的标准筛对得到的孔隙缺陷预制填充微粒进行筛选，剔除尺寸过小的微粒。
[0011]在一种具体的实施方式中，所述步骤4中，将孔隙缺陷预制填充微粒均匀放置在需要预制孔隙缺陷的位置的过程中，采用玻璃棒静电吸附蘸取孔隙缺陷预制填充微粒的方式来放置。
[0012]在一种具体的实施方式中，玻璃棒静电吸附蘸取之前，先将玻璃棒在丝绸上进行摩擦带电处理；放置玻璃棒吸附蘸取的孔隙缺陷预制填充微粒时，对复合材料进行加热以提高脱附效果。
[0013]在一种具体的实施方式中，所述步骤5中，振动预压实处理步骤如下：步骤5.1、将复合材料构件铺贴在模具上，用真空袋进行密封，抽真空至袋内压力小于等于
‑
0.09mpa，关闭真空泵进行保压操作检查气密性；步骤5.2、利用DSC差式扫描量热仪测定所使用的复合材料中的树脂体系的放热峰，所测放热峰对应温度即为该树脂体系发生交联固化反应的温度，记为K；步骤5.3、将真空密封好的模具放置在随机振动台上，使用压条将模具与随机振动台固定连接，连接真空泵，设置好随机振动台的腔体内的温度和振动加速度，随机振动台的腔体内的设置温度小于K，打开真空泵，运行振动平台的加热程序和振动程序，待温度达到设定温度后继续运行一段时间，关闭加热程序和振动程序，待模具和构件冷却后取出，完成振动预压实处理。
[0014]在一种具体的实施方式中，所述步骤5.3中，振动加速度设置为8~12g；随机振动台的温度达到设定温度后继续运行5~12min；随机振动台的腔体内的温度设置范围：最小温度为树脂体系粘温曲线中斜率大于
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1的点对应的温度，最大温度为K
‑
30℃，并且同时满足设置温度对应的粘度小于200帕秒。
[0015]相比于现有技术，本专利技术具有以下有益效果：孔隙缺陷是碳纤维增强树脂基复合材料成型过程中，内部气体形成的小腔体。本专利技术所采用的聚四氟乙烯微粒、二氧化硅微粒相对碳纤维增强树脂基复合材料具有很好的润滑性和不粘连性，固化后与树脂不相互粘连，能够利用自身体积形成腔体，所以形成的这些聚四氟乙烯微粒腔体或二氧化硅微粒腔体产生的效果和孔隙一样，就达到预制孔隙的效果了，便于后期对碳纤维增强树脂基复合材料中的孔隙缺陷进行针对性的研究。
[0016]本专利技术所选孔隙缺陷预制填充微粒的玻璃化转变温度高于构件成型工艺过程中的最高温度，使得在构件成型工艺过程中，孔隙缺陷预制填充微粒不会出现玻璃化现象，杜
绝了因玻璃化现象而对孔隙缺陷研究产生干扰。
[0017]本专利技术采用超声振动的方式解决了孔隙缺陷预制填充微粒结团的问题，减少了采购的微粒原料的浪费，从而降低了制备孔隙缺陷的成本。
[0018]本专利技术对碳纤维增强树脂基复合材料进行振动预压实处理，能够有效降低制备具有特定孔隙缺陷的复合材料过程中受到自然孔隙缺陷的影响，减少了复合材料孔隙缺陷研究中的干扰因素。
[0019]本专利技术参考碳纤维增强树脂基复合材料在实际成型过程中产生的孔隙缺陷普遍是大小为10—500μm之间的孔隙缺陷，选择的孔隙缺陷预制填充微粒的粒径为2~700μm，能够充分满足研究的需求。
[0020]除了上面所描述的目的、特征和优点之外，本专利技术还有其它的目的、特征和优点。下面将参照图，对本专利技术作进一步详细的说明。
附图说明
[0021]构成本申请的一部分的附图用来提供对本专利技术的进一步理解，本专利技术的示意性实施例及其说明用于解释本专利技术，并不构成对本专利技术的不当限定。在附图中：图1是本专利技术制作的含预制孔隙缺陷的层合板切割并进行打磨后的超景深显微图。
具体实施方式
[0022]以下结合附图对本发本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种复合材料孔隙缺陷的预制方法，其特征在于，包括如下步骤：步骤1、根据碳纤维增强树脂基复合材料构件的成型工艺和预制孔隙缺陷的尺寸需求选择孔隙缺陷预制填充微粒，所述孔隙缺陷预制填充微粒符合预制孔隙缺陷的尺寸需求，所述孔隙缺陷预制填充微粒的玻璃化转变温度高于构件成型工艺过程中的最高温度，且孔隙缺陷预制填充微粒不与碳纤维增强树脂基复合材料构件中所用的树脂粘连；步骤2、对孔隙缺陷预制填充微粒进行筛选；步骤3、根据预制孔隙缺陷需要的孔隙率，将对应体积的孔隙缺陷预制填充微粒依据密度公式换算成对应质量，称取筛选后的对应质量的孔隙缺陷预制填充微粒；步骤4、将孔隙缺陷预制填充微粒均匀放置在需要预制孔隙缺陷的位置，与复合材料铺层粘贴为一体；步骤5、将铺贴完成的碳纤维增强树脂基复合材料构件进行振动预压实处理；步骤6、将完成振动预压实处理后的碳纤维增强树脂基复合材料构件转移至热压罐内，连接真空泵，进行热压固化成型。2.根据权利要求1所述的复合材料孔隙缺陷的预制方法，其特征在于，所述步骤1中，选择的孔隙缺陷预制填充微粒的粒径为2~700μm；所述孔隙缺陷预制填充微粒包括聚四氟乙烯微粒或/和二氧化硅微粒。3.根据权利要求1所述的复合材料孔隙缺陷的预制方法，其特征在于，所述步骤2中，对孔隙缺陷预制填充微粒进行筛选之前，对孔隙缺陷预制填充微粒进行超声振动处理；所述步骤4中，将孔隙缺陷预制填充微粒均匀放置在需要预制孔隙缺陷的位置之前，对孔隙缺陷预制填充微粒进行超声振动处理。4.根据权利要求3所述的复合材料孔隙缺陷的预制方法，其特征在于，对孔隙缺陷预制填充微粒进行超声振动处理时，先将适量孔隙缺陷预制填充微粒均匀平铺在超声振动平台上，超声振动平台上方使用密封胶和隔离膜进行密封，然后进行超声振动处理；所述超声振动处理时间为大于1min。5.根据权利要求1所述的复合材料孔隙缺陷的预制方法，其特征在于，所述步骤2中筛选时，用筛选尺寸大于要求尺寸的标准筛对孔隙缺陷预制填充微粒进行筛选，剔除尺寸过大的微粒；所述步骤3中的称取过程采用的工具为毫克...

【专利技术属性】
技术研发人员：湛利华，刘树，马博林，张德超，姚舜明，冯景鹏，
申请(专利权)人：中南大学，
类型：发明
国别省市：