专利名称：一种布带缠绕酚醛复合材料制品的固化方法
技术领域：
本发明涉及一种复合材料制品的固化方法，特别是涉及一种布带缠绕 酚醛复合材料制品的固化方法。
背景技术：
酴醛复合材料(如炭/酚醛和高硅氧/酴醛)作为一种轻质耐烧蚀材料 在火箭发动机喷管扩张段、连接环、喷管背壁绝热层等部件上得到广泛应 用。由于酚醛树脂固化为缩聚反应，伴随有水等小分子放出，为得到致密 的制品，固化过程中必须加压。近年来国内在加成反应型酴醛树脂技术开 发方面进行了大量工作，开发的新型酸醛树脂固化无小分子，可与环氧树 脂一样，固化无需加压即可得到致密部件。但目前国内加成反应型酚醛树 脂仍处理实验室研究阶段，距离工业化应用还有很长的时间。目前国内火 箭发动机喷管扩张段等部件广泛应用的仍为缩聚反应型酚醛树脂，如低压 钡酚醛树脂、氨酚醛树脂和硼酚醛树脂等，这些酚醛树脂固化必须加压， 常用的加压方式为液压釜和气压釜。但是液压釜和气压釜加压固化存在工艺时间长(2-5天)、设备投入大、生产成本高等缺点，而且由于存在产 品外表面起皱的固有问题，通常制品毛坯厚度加工余量大，不仅浪费原材 料，而且因皱褶会扩展到产品内层，对增强纤维造成损伤，导致制品的环 向强度较低。不仅如此，液压釜和气压釜的设备投入大，需配备复杂的加 压系统和真空系统，并专门制作真空袋，最终导致液压釜和气压釜固化酚 醛复合材料制品的成本较高。
发明内容
本发明的目的是针对现有液压釜和气压釜固化工艺时间长、设备投入 大、生产成本高等缺点，以及固化后产品起皱、环向强度低的缺点，而提 供一种工艺周期短、成本低，且制作的酚醛复合材料制品不起皱、环向拉
伸强度高的布带缠绕酚醛复合材料制品的固化方法。为实现上述目的，本发明所釆用的技术方案是 一种布带缠绕酚醛复 合材料制品的固化方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1) 将预成型的炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯装到轻质缠绕芯模上；(2) 将带有预成型炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯的轻质缠绕芯模装 到数控缠绕机上；(3) 用带孔塑料薄膜将预成型炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯封装；(4) 根据炭/酴醛或高硅氧/酴醛制品的形状尺寸，设计并调试纤维缠 绕程序；(5) 采用低温固化环氧树脂、玻璃纤维纱湿法缠绕，在封装的预成 型炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯通体缠绕，作为加压层，其中所述低温 固化的温度为50-80。C;(6 )将缠绕完加压层的炭/酚醛制品或高硅氧/酚醛制品放入固化炉的 烘箱中升温固化，降温冷却后出固化炉，去除加压层，得到炭/酚醛制品或 高硅氧/酚醛制品。步骤(5)中所述玻璃纤维/环氧树脂缠绕中玻璃纤维缠绕的张力为 50 70kN。步骤(6)中所述烘箱固化的升温制度为两个固化温度区，第一温度 区为环氧固化80~100°C、 2~4小时；第二温度区为酸醛固化120~200°C、 4~6小时。本发明与现有技术相比具有以下优点(1) 本发明提出的酚醛复合材料部件的快速固化方法不仅克服了现有液 压釜和气压釜固化工艺时间长、设备投入大、生产成本高等缺点，具有工艺周 期短、成本低的优点。(2) 该方法解决了液压釜和气压釜固化后产品外表面起皱的问题，可实 现净成型，大大减少毛坯投料量，而且无需制作真空袋，大大节约了原材料消 耗。(3) 采用纤维数控缠绕机制作加压层，根据酚醛树脂特点设计不同 保温台阶，因而可满足不同复杂形状、不同种类酚醛树脂基体复合材料部 件加压固化的要求。(4) 釆用带孔塑料薄膜将酚醛复合材料部件与玻璃纤维/环氧加压层 分隔开，固化后加压层容易去除，无需加工，可实现净尺寸成型。(5) 由于解决了制品起皱问题，制品的拉伸强度比液压釜和气压釜 固化的产品有较大提高，特别适合于制作对承载性能要求较高的部件。
图1为采用本发明制作的炭/硼酚醛燃烧室的结构示意图。 图2为采用本发明制作的高硅氧/钡酚醛燃烧室的结构示意图。
具体实施方式
实施例1如图1所示，对于采用布带缠绕制作的炭/硼酚醛复合材料燃烧室毛坯 1，可采用以下固化方法将燃烧室毛坯1套到轻质芯模2上，然后安装 到数控缠绕机上，缠绕包覆带孔薄膜，然后用玻璃纤维/环氧E51树脂预浸 纱带缠绕一层作为加压层3;然后放置于固化炉中的烘箱中升温至8(TC保 温3小时；然后继续升温至175-C固化5小时；降温冷却后出炉去除加压 层，得到炭/酴醛燃烧室的密度为1.42g/cm3。实施例2如图2所示，对于C/C扩张段4的布带缠绕高硅氧/钡酴醛背壁绝热层毛 坯l可釆用以下固化方法将毛坯1套到轻质芯模2上，然后安装到数控缠绕 机上，缠绕包覆带孔薄膜，然后用玻璃纤维/环氧E51树脂预浸纱带缠绕一层 作为加压层3;然后放置于固化炉中的烘箱中升温至8(TC保温3小时；然后继 续升温至155-C固化4小时；降温冷却后出炉去除加压层，得到高硅氧/钡酚醛 背壁绝热层的密度为1.67g/cm3。
权利要求
1、 一种布带缠绕酚醛复合材料制品的固化方法，其特征在于该方法包括以下步骤(1) 将预成型的炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯装到轻质缠绕芯模上；(2) 将带有预成型炭/酴醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯的轻质缠绕芯模装 到数控缠绕机上；(3) 用带孔塑料薄膜将预成型炭/酴醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯封装；(4) 根据炭/酚醛或高硅氧/酚醛制品的形状尺寸，设计并调试纤维缠 绕程序；(5) 釆用低温固化环氧树脂、玻璃纤维纱湿法缠绕，在封装的预成 型炭/酚醛毛坯或高硅氧/酚醛毛坯通体缠绕，作为加压层，其中所述低温 固化的温度为50-80°C;(6) 将缠绕完加压层的炭/酴醛制品或高硅氧/酚醛制品放入固化炉的 烘箱中升温固化，降温冷却后出固化炉，去除加压层，得到炭/酚醛制品或 高硅氧/酚醛制品。
2、 根据权利要求1所述的一种布带缠绕酴醛复合材料制品的固化方 法，其特征在于步骤(5)中所述玻璃纤维/环氧树脂缠绕中玻璃纤维缠绕 的张力为50 70kN。
3、 根据权利要求1所述的一种布带缠绕酚醛复合材料制品的固化方 法，其特征在于步骤(6)中所述烘箱固化的升温制度为两个固化温度区， 第一温度区为环氧固化80~100°C、 2 4小时；第二温度区为酚醛固化 120-200。C、 4~6小时。
全文摘要
本发明公开了一种酚醛复合材料部件的快速固化方法，将预成型的酚醛复合材料部件用玻璃纤维/环氧预浸纱带缠绕，烘箱固化，最终得到致密的酚醛复合材料制品。本发明克服了目前常用的液压釜和气压釜固化存在的时间长、设备投入大、生产成本高等缺点，具有工艺周期短、成本低的优点；同时解决了液压釜和气压釜固化后产品外表面起皱的问题，产品的环向拉伸强度得到提高，可实现净成型，减少毛坯投料量，而且无需制作真空袋，节约了原材料消耗；加压层制作采用纤维数控缠绕机缠绕，可满足不同复杂形状薄壁和不同种类酚醛树脂基体复合材料部件的加压层的成型。
文档编号B29K61/04GK101121291SQ20071001870
公开日2008年2月13日 申请日期2007年9月19日 优先权日2007年9月19日
发明者姚冬梅, 宋麦丽, 红 崔, 星 杨, 红 苏, 闫联生 申请人:西安航天复合材料研究所