一种异形复合材料及其成型方法技术

本发明专利技术公开一种异形复合材料及其成型方法，通过结构设计、配合模具，对异形部分进行增强，解决异形复合材料异形部分力学性能较差的问题。包括基体和增强体，增强体由内至外依次为：增强织物或增强织带、三维间隔织物。异形复合材料为中空圆柱形结构，外壁光滑，内壁为凹凸交错锯齿形。内壁的纤维体积含量≥80％，外壁纤维体积含量≤30％。壁纤维体积含量≤30％。壁纤维体积含量≤30％。

【技术实现步骤摘要】
一种异形复合材料及其成型方法


[0001]本专利技术涉及复合材料制品成型
，尤其涉及一种异形复合材料成型方法。

技术介绍

[0002]复合材料异形件形式多样，包含各种复杂形状，目前在无人机、汽车配件、机器人等行业大量需要异形件产品。
[0003]现有异形复合材料的成型工艺主要为缠绕、手糊、模压以及注塑，在制备异形复合材料的过程中，缠绕成型纤维不易沿轴向准确排布，且结构外表面非模具面，美观性及平整性差；手糊成型制件稳定性较差，制件品质与操作人员的熟练程度密切相关；模压工艺易造成异形部分缺陷，且不宜用于制备异形回转体复合材料；注塑工艺生产的异形复合材料内部增强纤维为短纤，成型速度快但力学性能差。

技术实现思路

[0004]为了克服现有技术存在的缺陷，本专利技术所要解决的技术问题是提供一种异形复合材料及其成型方法，通过结构设计、配合模具，对异形部分进行增强，解决异形复合材料异形部分力学性能较差的问题。
[0005]为了实现上述目的，本专利技术提供以下技术方案：
[0006]一种异形复合材料，包括基体和增强体，其中：增强体由内至外依次为：增强织物或增强织带、三维间隔织物。
[0007]进一步的，所述异形复合材料为中空圆柱形结构，外壁光滑，内壁为凹凸交错锯齿形。
[0008]进一步的，所述异形复合材料内壁的纤维体积含量≥80％(其余为基体)，外壁纤维体积含量≤30％(其余为基体)，使得此部分质量减小，整个制件密度降低，达到轻量化的效果。
[0009]进一步的，所述增强体包括玻璃纤维单向带、玻璃纤维织物、碳纤维单向带、碳纤维织物、芳纶纤维单向带、芳纶纤维织物、芳纶纤维织带、超高分子量聚乙烯织物、超高分子量聚乙烯织带中的一种或多种。
[0010]进一步的，所述增强织物为叠加2
‑
20层。
[0011]进一步的，所述增强织带厚度为0.2
‑
4mm，织带宽度为5
‑
40mm。
[0012]进一步的，所述基体包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、双马树脂中的一种或多种。
[0013]进一步的，所述异形复合材料压缩强度≥240MPa；拉伸强度≥230MPa；拉伸弹性模量≥11.5GPa；冲击强度≥176KJ/m2。
[0014]本专利技术提供了一种异形复合材料成型方法，技术方案是这样实现的：
[0015]S1：模具准备，异形复合材料成型用模具包括上盖板、下盖板、连接上盖板与下盖板的侧板以及位于侧板内部的芯模组；所述芯模组包括中心棒、大芯模和小芯模；大芯模和
小芯模的横向截面均为类扇形，纵向截面外侧有凹凸交错的锯齿形，两大芯模和两小芯模拼接后内部形成一个空心圆柱，中心棒穿过该空心圆柱、上盖板和下盖板；
[0016]S2：用耐高温隔离膜将芯模组包覆好；
[0017]S3：采用不同角度的增强织物或增强织带在芯模外部凹陷部分进行增强，并用纤维长丝将其固定在芯模表面凹陷处；
[0018]S4：在增强织物或增强织带外部填充一层三维间隔织物，使得间隔织物上下层分别接触内部增强织物或增强织带以及模具内壁部分；
[0019]S5：在模具外部包覆真空袋膜，并通过密封条连接形成密闭空间结构，通过真空负压将基体材料注入模具内部，得到含有异形复合材料的封装模具；
[0020]S6：在确保模具内部保持真空负压的条件下固化，先加热至30
‑
100℃保温60
‑
180min，后加热至100
‑
200℃保温60
‑
180min；
[0021]S7：对上述封装模具进行冷却降温至50℃以下后脱模，得到所述异形复合材料。
[0022]进一步的，所述上盖板两孔，一孔用于基体材料的导入，一孔用于基体材料的导出。
[0023]以上技术方案仅为本专利技术的一种可行的技术方案而已，本专利技术的保护范围并不仅限于此，本领域技术人员可根据实际需求合理调整具体设计。
[0024]上述专利技术具有如下优点或者有益效果：
[0025]1、本专利技术通过对异形复合材料内壁异形部分使用特殊织物结构进行增强，从而为异形部分提供更高的力学性能，且成型方式方便快捷。
[0026]2、本专利技术使用三维间隔织物填充在异形复合材料外壁处，不仅能够增强整个制件的力学性能，还能降低制件质量，实现轻量化。
[0027]3、芯模采用组合件，在外包覆一层隔离膜，组合之后刚度高，能够为异形复合材料复杂的内壁形状提供较高的内壁质量，且易于拆除，成型完成后便于从复杂内腔中脱模，能够重复使用，降低成本。
附图说明
[0028]图1是本专利技术的模具及异形复合材料主视结构示意图；
[0029]图2是本专利技术的模具及异形复合材料三维示意图；
[0030]图3是本专利技术的芯模组俯视图；
[0031]图4是本专利技术的芯模组三维图；
[0032]图5是专利技术的异形复合材料三维示意图；
[0033]图6是图5沿直径的截面图；
[0034]图7是本专利技术异形复合材料内部增强织物示意图；
[0035]图8是专利技术异形复合材料内部增强织带示意图；
[0036]图9是图5的俯视图。
[0037]图中：1、外模；2、模芯；3、异形复合材料；101、上盖板；102、下盖板；103、侧板；201、中心棒；202、螺纹；203、螺帽；204、芯模组；205、大芯模；206、小芯模；301、耐高温隔离膜；302、多层增强织物；303、三维间隔织物；304、基体材料；305、内壁异形部分；306、增强织带。
具体实施方式
[0038]下面结合附图和具体的实施例对本专利技术作进一步的说明，但是不作为本专利技术的限定。
[0039]实施例1
[0040]请参阅图7，一种玻璃纤维增强的异形复合材料成型方法包括如下步骤：
[0041]S1.清理模具各个部件，并涂附两层脱模剂。
[0042]S2.在芯模组204外表面包覆一层耐高温隔离膜301，使之与芯模紧密贴合。
[0043]S3.根据芯模尺寸及形状裁剪玻璃纤维织物，所用玻璃纤维织物为s
‑
玻纤斜纹织物。
[0044]S4.将上述玻璃纤维织物302用玻璃纤维长丝固定在芯模表面异形处，使之与芯模表面紧密贴合，共叠加5层织物，织物角度为(0
°
，30
°
，0
°
，
‑
30
°
，0
°
)，单层厚度0.4mm。
[0045]S5.在玻璃纤维织物外部填充一层三维玻璃纤维间隔织物303，使得间隔织物上下表面分别接触内部玻璃纤维织物外表面及外模具内壁部分。
[0046]S6.在模具外部包覆真空袋膜，并通过密封条连接形成密闭空间结构，通过真空负压将树脂304注入模具内部，得到含有玻璃纤维增强的异形复本文档来自技高网...

【技术保护点】

【技术特征摘要】
1.一种异形复合材料，包括基体和增强体，其特征在于：所述增强体由内至外依次为：增强织物或增强织带、三维间隔织物。2.根据权利要求1所述的异形复合材料，其特征在于：所述异形复合材料为中空圆柱形结构，外壁光滑，内壁为凹凸交错锯齿形。3.根据权利要求1所述的异形复合材料，其特征在于：所述异形复合材料内壁的纤维体积含量≥80％，外壁纤维体积含量≤30％。4.根据权利要求1所述的异形复合材料，其特征在于：所述增强体包括玻璃纤维单向带、玻璃纤维织物、碳纤维单向带、碳纤维织物、芳纶纤维单向带、芳纶纤维织物、芳纶纤维织带、超高分子量聚乙烯织物、超高分子量聚乙烯织带中的一种或多种。5.根据权利要求1所述的异形复合材料，其特征在于：所述增强织物为叠加2
‑
20层。6.根据权利要求1所述的异形复合材料，其特征在于：所述增强织带厚度为0.2
‑
4mm，织带宽度为5
‑
40mm。7.根据权利要求1所述的异形复合材料，其特征在于：所述基体包括环氧树脂、酚醛树脂、聚酯树脂、双马树脂中的一种或多种。8.根据权利要求1所述的异形复合材料，其特征在于：所述异形复合材料压缩强度≥240MPa；拉伸强度≥230MPa；拉伸弹性模量≥11.5GPa；冲击强度≥176KJ/m2。9.一种异形复合材料成型方法，其特征在于包...

【专利技术属性】
技术研发人员：曹玉宁，章晨涛，赵志峰，张文勇，
申请(专利权)人：上海陕煤高新技术研究院有限公司，
类型：发明
国别省市：