【技术实现步骤摘要】
本专利技术属于复合材料领域，具体为一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法。
技术介绍
1、热固性树脂基复合材料因其具有高比强度、高比刚度、耐高温和抗疲劳的优异性能，广泛应用于航空航天和汽车制造工业领域。在航空航天领域，飞机结构的热固性树脂基复合材料能够减轻飞机重量和提升燃油效率，是新一代大型飞机提升核心性能的关键技术之一。在汽车制造领域，热固性树脂基复合材料在轻量化制造中具有巨大的发展潜力，不仅能够减少燃油消耗和碳排放，还能够提升驾驶舒适性，受到车企的广泛关注。随着热固性树脂基复合材料应用的日益广泛，越来越复杂的结构被复合材料化，基于热固性树脂基复合材料的复杂结构件的制造难度也在逐步上升，截至目前为止，如何制造形状复杂的复杂结构件已经成为工业生产领域一个重要的技术难点。
2、目前，工业领域复杂结构件的获取主要有两种方法，第一种是采用机器精确铺丝铺带，然后直接固化成型为具有复杂形状的复杂结构件；第二种方法是人工将未固化的热固性树脂基复合材料装填至定制化模具中，热固性树脂基复合材料在铺层时需要根据复杂结构件的形状进行繁琐的铺设与调整，将模具放在热压罐内，利用热压罐提供需要的温度与压力固化成型，获得复杂结构件。然而，自动铺放技术目前难以推广，同时复杂结构件形状越复杂铺层加工时工艺越繁琐，导致效率低下。热压成型工艺需要定制用于复杂结构件固化成型的模具，且工艺流程多，人工铺叠制作未固化的热固性树脂基复合材料坯料耗时长，效率低，大大提高了制作成本。此外，无论是通过何种成型方法制备得到的热固性树脂基复合材料板材或复杂结构
3、在工业领域通常采用异质胶接法或者机械连接法的方式，进一步将零部件组合装配成为一个复杂结构件。传统的连接方式存在显著的固有缺陷，其中的机械连接方法包括铆接和螺栓连接，无论哪种方式，都需要对零部件进行开孔，破坏了复杂结构件的完整性；另外，孔洞周围区域在服役期间易产生明显的应力集中，且机械连接紧固件的使用大幅增加了复杂结构件的重量，破坏了零部件表面的平整度与美观性。而传统的异质胶接则是通过异质胶粘剂，将两个或多个零部件连接在一起，这需要提前对胶接表面进行特殊处理，更为重要的是异质胶粘剂与热固性树脂基复合材料无法形成化学键，即无法形成整体，各层分别独立，导致连接强度较差。综上，这些连接方法的局限性是限制复合材料复杂结构件高效、高质量加工的关键因素。
4、除此之外，复杂结构件的制造除了零部件组合装配成型之外，还有一体化成型方法，例如借助3d打印技术直接打印出成型的复杂结构件，又或者采用热固性树脂基复合材料整体成型的思路，在设计和制造过程中，充分利用固化前热固性树脂基复合材料灵活性的特点，将相应零部件提前组合，进行共固化和共胶接，实现复杂结构件一体化成型。但是3d打印技术对热固性树脂基复合材料要求较苛刻，目前仅有少量热固性树脂基体能满足打印要求，同时薄弱的层间结合性能导致3d打印热固性树脂基复合材料力学性能相对较差。而且整体成型的固化思路容错率低、灵活性差，虽然能将几十甚至上百个零件减少至几个零件，但也意味着一旦成型过程中出现问题，会有大量的材料被浪费，导致成本大大提升。
技术实现思路
1、针对上述现有技术存在的不足，本专利技术提供了一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，本专利技术将动态交联高分子预聚物负载于纤维布上得到动态交联高分子预浸纤维布，将动态交联高分子预浸纤维布逐层铺设并固化，得到平板状的动态交联高分子基复合材料，然后将平板状的动态交联高分子基复合材料进行重塑赋形处理，获得不同形状零部件，再将不同形状零部件按照复杂结构件装配，并采用热压焊接法或原液胶接法进行连接，得到复杂结构件。本专利技术提供一种新的基于动态交联高分子材料的形状重塑与连接装配方法，动态交联高分子材料于高温高压下能够发生动态共价键交换反应，实现采用不同形状零部件进行复杂结构件的高效、高质量成型，克服现有技术热固性树脂基复合材料复杂结构件制备繁琐、容错率低和灵活性差的问题。
2、为解决上述技术问题，本专利技术采用如下技术方案：
3、一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，包括如下步骤：
4、将动态交联高分子材料预浸纤维布逐层铺设后，经固化，得到平板状的动态交联高分子基复合材料；
5、其中，动态交联高分子预浸纤维布为将动态交联高分子预聚物负载于纤维布上；
6、以动态交联高分子基复合材料为简单平板单元，将动态交联高分子基复合材料置于模具中，在60-240℃、1-15mpa条件下，重塑赋形处理0.5-6h，重塑赋形处理过程中，激活动态交联高分子基复合材料的动态交联高分子材料内部的动态共价键发生交换反应，改变动态交联高分子材料内部网络的拓扑结构，释放因变形产生的应力，实现永久性变形，令形状彻底重塑，制得不同形状零部件；
7、将不同形状零部件和/或平板状的动态交联高分子基复合材料按照复杂结构件进行装配，于连接界面处采用热压焊接法或原液胶接法，激活不同形状零部件之间的动态共价键发生交换反应，形成以共价键、分子间作用力和物理缠绕协同的作用界面，得到复杂结构件。
8、优选的，连接界面为由若干不同形状零部件的动态交联高分子基复合材料贴合而成。
9、优选的，热压焊接法的操作为：将连接界面于60-240℃、3-18mpa条件下，热压2-8h。
10、优选的，原液胶接法的操作为：将动态交联高分子预聚物涂覆于不同形状零部件之间的连接界面处，将连接界面于80-200℃条件下加热5-120min。
11、优选的，不同形状零部件于连接界面处还能够采用传统异质胶接法或机械连接法进行连接，即本专利技术的技术方案同样适用于现有技术的异质胶接法或机械连接法。
12、优选的，将动态交联高分子基复合材料置于模具前，还对动态交联高分子基复合材料进行了加热软化处理。
13、优选的，加热软化处理的操作为：于100-160℃条件下加热软化10-60min。
14、优选的，动态交联高分子预聚物的动态共价键选自酯键、硼氧键、亚胺键、二硫键、硼酸酯键、硫代酯键、硫醚键、酰胺键或脲键。
15、优选的，动态交联高分子预聚物中还能够掺入增强相材料，增强相材料包括纤维材料和颗粒材料，纤维材料选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维、陶瓷纤维、金属纤维、碳纳米管纤维、硼纤维、液晶聚合物纤维或天然纤维，颗粒材料选自碳纳米管、碳黑、石墨颗粒、石墨烯、纤维素纳米颗粒、橡胶颗粒、氢氧化铝颗粒、氢氧化镁颗粒、银颗粒、镍颗粒、二氧化硅、陶瓷颗粒、玻璃颗粒、碳酸盐颗粒或硅酸盐粘土。
16、优选的，于纤维布上采用喷涂成型法、手糊成型法、真空袋成型法、热压罐成型法、模压成型法、树脂传递模塑(rtm)成型法、真空辅助树脂传递模塑(vart本文档来自技高网...
【技术保护点】
1.一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，连接界面为由若干不同形状零部件的动态交联高分子基复合材料贴合而成。
3.根据权利要求2所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，热压焊接法的操作为：将连接界面于60-240℃、3-18MPa条件下，热压2-8h。
4.根据权利要求2所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，原液胶接法的操作为：将动态交联高分子预聚物涂覆于不同形状零部件之间的连接界面处，将连接界面于80-200℃条件下加热5-120min。
5.根据权利要求2所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，不同形状零部件于连接界面处还能够采用传统异质胶接法或机械连接法进行连接。
6.根据权利要求1所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，将动态交联高分子基复合材料置于模具前，还对动态交联高分子基
7.根据权利要求6所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，加热软化处理的操作为：于100-160℃条件下加热软化10-60min。
8.根据权利要求1所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，动态交联高分子预聚物的动态共价键选自酯键、硼氧键、亚胺键、二硫键、硼酸酯键、硫代酯键、硫醚键、酰胺键或脲键。
9.根据权利要求1所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，动态交联高分子预聚物中还能够掺入增强相材料，增强相材料包括纤维材料和颗粒材料，纤维材料选自碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维、高强聚乙烯纤维、陶瓷纤维、金属纤维、碳纳米管纤维、硼纤维、液晶聚合物纤维或天然纤维，颗粒材料选自碳纳米管、碳黑、石墨颗粒、石墨烯、纤维素纳米颗粒、橡胶颗粒、氢氧化铝颗粒、氢氧化镁颗粒、银颗粒、镍颗粒、二氧化硅、陶瓷颗粒、玻璃颗粒、碳酸盐颗粒或硅酸盐粘土。
10.根据权利要求1所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，于纤维布上采用喷涂成型法、手糊成型法、真空袋成型法、热压罐成型法、模压成型法、树脂传递模塑成型法、真空辅助树脂传递模塑成型法、共固化成型法、拉挤成型法或注塑成型法负载动态交联高分子预聚物。
...【技术特征摘要】
1.一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，包括如下步骤：
2.根据权利要求1所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，连接界面为由若干不同形状零部件的动态交联高分子基复合材料贴合而成。
3.根据权利要求2所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，热压焊接法的操作为：将连接界面于60-240℃、3-18mpa条件下，热压2-8h。
4.根据权利要求2所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，原液胶接法的操作为：将动态交联高分子预聚物涂覆于不同形状零部件之间的连接界面处，将连接界面于80-200℃条件下加热5-120min。
5.根据权利要求2所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，不同形状零部件于连接界面处还能够采用传统异质胶接法或机械连接法进行连接。
6.根据权利要求1所述的一种动态交联高分子基复合材料的复杂结构件成型方法，其特征在于，将动态交联高分子基复合材料置于模具前，还对动态交联高分子基复合材料进行了加热软化处理。
7.根据权利要求6所述的一种动态交联高分子基复...
【专利技术属性】
技术研发人员：王铁军，李震，陈志强，王旭斌，
申请(专利权)人：西安交通大学，
类型：发明
国别省市：
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