聚芳醚砜酮树脂基复合材料的在线浸渍缠绕成型方法，其特征在于： 将连续纤维通过质量百分比浓度为５－４０％的ＰＰＥＳＫ树脂溶液，使其浸上定量的树脂基体，然后通过烘道，烘道温度控制在５０－２７０℃，经烘干除去溶剂制得纤维预浸带； 将纤维预浸带在张力作用下，利用加热方法使基体树脂熔融，然后以一定的速度按照规定的轨迹均匀地排布在芯模的表面，在张力和径向压力辊提供的压力作用下排除预浸带界面之间的孔隙，最后在压力作用下固结冷却为密实的缠绕结构， 缠绕成型工艺参数为：缠绕张力５－１００Ｎ，加热温度３００－４５０℃，缠绕速度０．５－３０ｍ／ｍｉｎ，径向压力１－２０ＭＰａ。
【技术实现步骤摘要】
本专利技术公开了一种通过缠绕工艺制备连续纤维增强聚芳醚砜酮(PPESK)树脂基复合材料的方法。特别涉及在线溶液浸渍、原位固 结的缠绕成型工艺制备PPESK树脂基复合材料。属于先进复合材料 科学
技术介绍
连续纤维增强高性能热塑性复合材料具有优良的耐化学、耐环境 和电气绝缘性能，以及成型速度快、生产效率高、废料可回收、可二 次成型等特点，克服了热固性复合材料在应用过程中存在的耐热性 差、抗冲击性和抗损伤能力低、制造成本高等不足之处，也弥补了短 纤维和中长纤维增强热塑性复合材料承载力不高的缺陷，可应用于使 用环境较为苛刻、承载能力要求较高的场合，在航空航天、电子电气、 精密机械、能源交通、石油化工、环境工程等领域得到了广泛应用。聚芳醚砜酮是我国自主研发的一类高性能热塑性树脂基体，这类 树脂分子主链中均含二氮杂萘联苯结构，其力学性能优异，玻璃化温 度可以通过取代基团结构或主链上砜/酮基团比例在25(TC-370。C之 间进行调控，耐热性优于聚醚醚酮(PEEK)，且可溶解，是目前耐热 等级最高的可溶性聚芳醚新品种。聚芳醚砜酮，简称PPESK，其S/K 一般可调，即S/K4时为聚芳醚酮(PPEK); S/K=oo时为聚芳醚砜 (PPES); 0<S/K<oo时为PPESK。缠绕工艺是树脂基复合材料制品成型常用的工艺方法，属于连续 成型工艺。这种方法通过材料力学设计，可充分发挥纤维拉伸强度高 的特性，用于制造承受内/外压、弯曲、扭转、轴向载荷等情况下的产品。缠绕成型方法易于实现机械化、自动化，生产效率高，是制造 复合材料结构的低成本方法之一。对于高性能热塑性树脂来说，由于其分子结构的特点，连续纤维 增强热塑性复合材料的缠绕成型工艺和热固性复合材料的缠绕工艺 有着很大的差异。热固性树脂在固化以前通常呈液态，粘度较低，树 脂很容易浸渍纤维，其成型工艺通常在室温下完成部件的缠绕，然后 根据部件的使用条件和树脂系统的具体要求，可以在常温接触压力下 成型，也可以在一定的温度和压力下成型。高性能热塑性复合材料由 于基体聚合物的分子量较大，室温条件下呈固态，加热熔融状态下， 聚合物熔体粘度大，熔体流动困难，与纤维的浸润性差，欲获得密实 的低空隙缠绕结构，成型过程中通常需要施加较高的温度和压力。目 前，国内外对热塑性复合材料的缠绕工艺非常重视，并进行了较多的 研究，但由于所采用的高性能热塑性树脂溶解性能普遍不好，加工相 对困难，研究主要集中在利用预先制备的预浸带进行缠绕方面。
技术实现思路
本专利技术的目的是针对上述现有技术的不足，而提供一种连续纤维增强PPESK树脂基复合材料的缠绕成型工艺方法，从而制备在高温 下可长期使用，具有优异力学性能的新一代高性能复合材料缠绕构 件。本专利技术的技术解决方案是，利用PPESK树脂的可溶解性，采用 在线溶液浸渍法制作预浸带，以获得良好的浸渍，再通过加热除去溶 剂。接着利用原位固结技术进行成型，即首先加热预浸带使基体树脂 迅速熔融，促使预浸带充分活化；然后进行缠绕，使预浸带按照规定 的轨迹均匀地排布在芯模的表面，在一定的张力和压力下排出预浸带 界面之间的空隙，实现预浸带界面之间的分子扩散和粘合，最后固结冷却为密实的缠绕结构。整个工艺过程可简单分为在线溶液浸渍、预 浸带加热、表面黏合、加压固结等工艺环节。其中所说的聚芳醚砜酮树脂包括含有二氮杂萘联苯结构的聚芳醚砜(PPES)、 二氮杂萘联苯结构的聚芳醚酮(PPEK)和二氮杂萘 联苯结构的聚芳醚砜酮(PPESK)或者它们之间任意比例的混合物。其中所说的在线溶液浸渍法是将PPESK树脂溶解于氯仿 (CHC13)、 N， N二甲基乙酰胺(DMAc)、 N-甲基吡咯烷酮(NMP) 等溶剂中，制成质量百分比浓度为5-40%的PPESK树脂溶液，将连 续纤维通过该树脂溶液，使其浸上定量的树脂基体，经烘道加热除去 溶剂制得预浸带。其中所说的预浸带加热是利用辐射加热、热气体加热、火焰加热、 红外加热和激光加热方法，使基体树脂熔融。其中所说的加压固结是指在张力和径向压力作用下排除预浸带 界面之间的孔隙，最后在压力作用下固结冷却为密实的缠绕结构。本专利技术所达到的有益效果是，通过在线溶液浸渍、原位固结工艺 进行聚芳醚砜酮类复合材料的缠绕成型，它能够增强制品界面的粘 合，获得低空隙率的密实缠绕结构，从而获得在30(TC高温下可长期 使用，具有优异力学性能的新一代高性能复合材料，可满足航空航天 等高
对高性能树脂基复合材料的需要。同时，本专利技术为高性 能低成本技术，由于缠绕成型工艺降低了复合材料的制造成本，在汽 车、建筑、化工及体育等一般民用领域均可得到广泛应用。附图说明图1是本专利技术的工艺流程图。 具体实施例方式实施例一结合附图说明本实施方式，将连续玻璃纤维1经过一组导辊2后通过质量百分比浓度为5-40%的PPESK树脂溶液3，使其浸上定一量 的树脂基体，然后经过刮胶辊4除去多余的胶液后通过烘道5，烘道 温度控制在50-270°C，经烘干除去溶剂制得玻璃纤维预浸带6。玻璃纤维预浸带6在张力作用下(张力大小由张力测量装置7测 定)，利用加热装置9提供的热量使基体树脂熔融(温度由红外测温 仪8测定)，然后以一定的速度按照规定的轨迹均匀地排布在芯模10 的表面，在张力和径向压力辊11提供的压力作用下排除预浸带界面 之间的孔隙，最后在压力作用下固结冷却为密实的缠绕结构。缠绕成型工艺参数为缠绕张力5-100N，加热温度300-450"C， 缠绕速度0.5-30m/min，径向压力l-20MPa。制成的连续玻璃纤维增强PPESK先进复合材料缠绕构件具有一 系列优异性能，能够满足多种工业领域的需要。结合附图说明本实施方式，将连续碳纤维1经过一组导辊2后通 过质量百分比浓度为5-40%的PPESK树脂溶液3，使其浸上一定量的 树脂基体，然后经过刮胶辊4除去多余的胶液后通过烘道5，烘道温 度控制在50-270°C ，经烘干除去溶剂制得碳纤维预浸带6。碳纤维预浸带6在张力作用下(张力大小由张力测量装置7测 定)，利用加热装置9提供的热量使基体树脂熔融(温度由红外测温 仪8测定)，然后以一定的速度按照规定的轨迹均匀地排布在芯模10 的表面，在张力和径向压力辊11提供的压力作用下排除预浸带界面 之间的孔隙，最后在压力作用下固结冷却为密实的缠绕结构。缠绕成型工艺参数为缠绕张力5-100N,加热温度300-45(TC， 缠绕速度0.5-30m/min，径向压力l-20MPa。制成的连续碳纤维增强PPESK先进复合材料缠绕构件具有一系列优异性能，能够满足多种工业领域的需要。实施例三结合附图说明本实施方式，将连续芳纶纤维1经过一系列导辊2 后通过质量百分比浓度为5-40%的PPESK树脂溶液3，使其浸上一定 量的树脂基体，然后经过刮胶辊4除去多余的胶液后通过烘道5，烘 道温度控制在50-270°C，经烘干除去溶剂制得芳纶纤维预浸带6。芳纶纤维预浸带6在张力作用下(张力大小由张力测量装置7测 定)，利用加热装置9提供的热量使基体树脂熔融(温度由红外测温 仪8测定)，然后以一定的速度按照规定的轨迹均匀地排布在芯模10 的表面，在张力和径向压力辊11提供的压力作用下排除预浸带界面 之本文档来自技高网...
【技术保护点】
聚芳醚砜酮树脂基复合材料的在线浸渍缠绕成型方法，其特征在于： 将连续纤维通过质量百分比浓度为５－４０％的ＰＰＥＳＫ树脂溶液，使其浸上定量的树脂基体，然后通过烘道，烘道温度控制在５０－２７０℃，经烘干除去溶剂制得纤维预浸带； 将纤维预浸带在张力作用下，利用加热方法使基体树脂熔融，然后以一定的速度按照规定的轨迹均匀地排布在芯模的表面，在张力和径向压力辊提供的压力作用下排除预浸带界面之间的孔隙，最后在压力作用下固结冷却为密实的缠绕结构， 缠绕成型工艺参数为：缠绕张力５－１００Ｎ，加热温度３００－４５０℃，缠绕速度０．５－３０ｍ／ｍｉｎ，径向压力１－２０ＭＰａ。
【技术特征摘要】
【专利技术属性】
技术研发人员：李伟，陈平，陆春，马克明，王柏臣，孙宝磊，
申请(专利权)人：沈阳航空工业学院，
类型：发明
国别省市：89
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