一种高强度大变形的柔性蒙皮的制备工艺的制作方法

本发明提供了一种高强度大变形的柔性蒙皮的制备工艺，属于复合材料制造技术领域。

背景技术：

通过合理的材料优选和复合工艺，可以实现复合材料柔性蒙皮的高强度、大变形使用要求，在材料选取和工艺探索的基础上，本发明提供了一种可制备高强度、大变形的复合材料柔性蒙皮的制备工艺，该发明具有简单方便、成本低廉，组分材料相容性与制品性能俱佳等优点，具有重要工程应用价值。

技术实现要素：

本发明目的是提供一种高强度、大变形的柔性蒙皮的制备工艺，该工艺具有简单方便、成本低廉，组分材料相容性与制品性能俱佳等优点，对于柔性蒙皮的制备具有重要价值。

本发明所采用的技术方案如下：

1)本发明一种高强度、大变形的柔性蒙皮的制备工艺，其步骤如下：

步骤一、使用乙烯基三特丁基过氧硅烷(VTPS)有机硅偶联剂，对选定的高强度和大变形的纤维编织布进行表面预处理。

步骤二、通过压延机上、下滚轴转动，对伴有“双二四”硫化剂的甲基乙烯硅橡胶基体进行压延，得到满足厚度要求的硅橡胶片。

步骤三、在硅橡胶片上、下两面铺设聚四氟乙烯布，并使硅橡胶片与聚四氟乙烯布贴合均匀，形成一体。

步骤四、使用正方形金属模具对硅橡胶片进行裁切，裁切满足金属模腔大小的硅橡胶片，裁切后，将聚四氟乙烯布去除。

步骤五、按照硅橡胶片-纤维编织布-硅橡胶片的铺层顺序，将裁切的硅橡胶和纤维编织布进行铺层、装模、贴合，形成柔性蒙皮预制品。

步骤六、将装有柔性蒙皮预制品的金属模具，放置平板硫化机加热板上预热，预热温度100℃，持续时间2min。预热后的柔性蒙皮预制品在模压成型时可降低模压压力，提高制品的性能。

步骤七、将硫化温度升至105℃，压力升至20MPa，持续时间20min，对放置在硫化机加热板上的金属模具进行熔体充模，直至硅橡胶流动并充满金属模腔为止。

步骤八、充模结束后，对金属模具进行3min左右的卸压、排气、松模。

步骤九、继续提高硫化温度至110℃左右，压力至25MPa，持续时间10min，使硅橡胶与纤维编织布发生交联和固化。

步骤十、卸压、降温至室温，并脱模，使用脱模剂，将固化后的柔性蒙皮从金属模具内取出，得到高强度大变形的柔性蒙皮制品。

其中，步骤一所述的“有机硅偶联剂(VTPS)”是一种橡胶助剂，其主要作用在于增强橡胶对于填充物质的黏贴性和浸润性，以提高橡胶与填料的粘贴强度，其具体使用方法为：用浓度为30％的VTPS溶液和乙醇溶液浸泡纤维编织布，然后，在100℃的温度条件下烘干12小时。

其中，步骤一所述的“高强度和大变形的纤维编织布”是指聚酯纤维、间位芳纶-氨纶纤维或尼龙纤维编织布等强度高、变形大的纤维织布。

其中，步骤二所述的“双二四”硫化剂，能够在较低温度下较快分解，在固化温度为110℃左右时，它能使甲基乙烯硅橡胶的固化效果极佳。

其中，步骤二所述的“压延机”是由两个或两个以上的辊筒，按一定形式排列，将橡胶压制展延成一定厚度胶片的机械。通过上、下滚轴转动，将硅橡胶原料卷入其中，通过调整滚轴间距控制胶片厚度，利用刻刀和厚度计，从滚轴上取下一小块胶片，并测量其厚度，胶片厚度达到要求后，将胶片整体取出。胶片厚度误差可达到0.1％以内，且表面光滑、无介质。

其中，步骤三所述的“聚四氟乙烯布”是以悬浮聚四氟乙烯为原料，浸渍高性能玻璃纤维布而成的纤维布。

其中，步骤四所述的“金属模具”由要求材料能够承受20MPa至80MPa的高压，且在175℃至200℃温度条件下硬度无显著下降，且耐脱模剂的化学腐蚀。

其中，步骤五所述的“贴合”指在金属模具的内腔中涂刷一层隔离水，防止橡胶在硫化过程中粘贴在模具上，以影响柔性蒙皮的质量。硅橡胶片在模腔内应均匀铺满，防止表面出现缺胶或多胶，以影响表面光洁度。对于表面不光滑的纤维编织布，纤维编织布与硅橡胶片需在压延机上完成。

其中，步骤六所述的“预热”在预制品置于模腔内，且在合模及硅橡胶流动前进行。长期使用的模具易受到硫化机加热板状态(平行度、磨耗)的影响，应注意模具表面防锈保养，防止模具对柔性蒙皮制备的影响。

其中，步骤六所述的“硫化机加热板”的尺寸至少比模具的外型尺寸要大30mm，加热板的热源位于模具外部，模具的温度场分布均匀、稳定。将固化制品取出后，填入下一个预制品之前，需要确认模具温度是否已恢复至硫化温度，如果模具温度未能恢复至硫化温度，会影响柔性蒙皮的质量。

其中，步骤七所述的充模过程，即在压力的作用下，硅橡胶在模具内从高压部位流向低压部位流动，应采用让胶料从模腔内流出的充模方式，让硅橡胶在模腔内均匀地流动。

其中，步骤七所述的“硫化温度、压力和时间”，是柔性蒙皮充模与固化的三个工艺参数。升温可以加速充模和固化速度，缩短时间，但过高温度会使硅橡胶流动与固化速度太快，引起充模和交联(即固化)不足。增压也可加速充模和固化速度，缩短时间，但过低压力会使硅橡胶流动与固化速度太慢，引起充模和交联不足，过高压力会导致成本增加，并受设备限制。过短的保压保温时间会引起充模和固化不足，过长的保压保温时间会降低效率，导致成本增加。

其中，步骤八所述的“排气”过程，即排放模具内空气，避免制品内部出现气泡引起的干斑，缩短固化时间和提高制品性能，过早或过迟排气对制品质量均不利。

本发明提供了一种高强度大变形的柔性蒙皮制备工艺，具有简单方便、成本低廉，组分材料相容性与制品性能俱佳等优点，对柔性蒙皮研制有重要价值。

附图说明

图1是本发明所属工艺的流程框图

图2是编织纤维布示意图

图3是压延机工作示意图

图4是平板硫化机工作示意图

具体实施方式

下面结合附图和实施实例对本发明做出进一步的说明。

本发明的流程图如图1所示，本发明的具体实施步骤如下：首先使用乙烯基三特丁基过氧硅烷(VTPS)有机硅偶联剂对编织布进行表面预处理，编织纤维布示意图如图2所示；通过压延机上、下滚轴转动，将硅橡胶基体进行压延，压延机示意图如图3所示；在硅橡胶片上、下两面铺设聚四氟乙烯布，并进行裁切；进行硅橡胶片和纤维编织布铺层、装模、贴合，获得柔性蒙皮预制品；将装有柔性蒙皮预制品金属模具放置平板硫化机上进行预热、充模和固化，平板硫化机的工作示意图如图4所示；卸压、降温和脱模后，得到柔性蒙皮制品。

步骤一、使用乙烯基三特丁基过氧硅烷(VTPS)有机硅偶联剂，对选定的高强度和大变形的纤维编织布进行表面预处理。

其中，步骤一所述的“有机硅偶联剂(VTPS)”是一种橡胶助剂，其主要作用在于增强橡胶对于填充物质的黏贴性和浸润性，以提高橡胶与填料的粘贴强度，其具体使用方法为：用浓度为30％的VTPS溶液和乙醇溶液浸泡纤维编织布，然后，在100℃的温度条件下烘干12小时。

其中，步骤一所述的“高强度和大变形的纤维编织布”是指聚酯纤维、间位芳纶-氨纶纤维或尼龙纤维编织布等强度高、变形大的纤维织布。

步骤二、通过压延机上、下滚轴转动，对伴有“双二四”硫化剂的甲基乙烯硅橡胶基体进行压延，得到满足厚度要求的硅橡胶片。

其中，步骤二所述的“双二四”硫化剂，能够在较低温度下较快分解，在固化温度为110℃左右时，它能使甲基乙烯硅橡胶的固化效果极佳。

其中，步骤二所述的“压延机”是由两个或两个以上的辊筒，按一定形式排列，将橡胶压制展延成一定厚度胶片的机械。通过上、下滚轴转动，将硅橡胶原料卷入其中，通过调整滚轴间距控制胶片厚度，利用刻刀和厚度计，从滚轴上取下一小块胶片，并测量其厚度，胶片厚度达到要求后，将胶片整体取出。胶片厚度误差可达到0.1％以内，且表面光滑、无介质。

步骤三、在硅橡胶片上、下两面铺设聚四氟乙烯布，并使硅橡胶片与聚四氟乙烯布贴合均匀，形成一体。

其中，步骤三所述的“聚四氟乙烯布”是以悬浮聚四氟乙烯为原料，浸渍高性能玻璃纤维布而成的纤维布。

步骤四、使用正方形金属模具对硅橡胶片进行裁切，裁切满足金属模腔大小的硅橡胶片，裁切后，将聚四氟乙烯布去除。

其中，步骤四所述的“金属模具”由要求材料能够承受20MPa至80MPa的高压，且在175℃至200℃温度条件下硬度无显著下降，且耐脱模剂的化学腐蚀。

步骤五、按照硅橡胶片-纤维编织布-硅橡胶片的铺层顺序，将裁切的硅橡胶和纤维编织布进行铺层、装模、贴合，形成柔性蒙皮预制品。

其中，步骤五所述的“贴合”指在金属模具的内腔中涂刷一层隔离水，防止橡胶在硫化过程中粘贴在模具上，以影响柔性蒙皮的质量。硅橡胶片在模腔内应均匀铺满，防止表面出现缺胶或多胶，以影响表面光洁度。对于表面不光滑的纤维编织布，纤维编织布与硅橡胶片需在压延机上完成。

步骤六、将装有柔性蒙皮预制品的金属模具，放置平板硫化机加热板上预热，预热温度100℃，持续时间2min。预热后的柔性蒙皮预制品在模压成型时可降低模压压力，提高制品的性能。

其中，步骤六所述的“预热”在预制品置于模腔内，且在合模及硅橡胶流动前进行。长期使用的模具易受到硫化机加热板状态(平行度、磨耗)的影响，应注意模具表面防锈保养，防止模具对柔性蒙皮制备的影响。

其中，步骤六所述的“硫化机加热板”的尺寸至少比模具的外型尺寸要大30mm，加热板的热源位于模具外部，模具的温度场分布均匀、稳定。将固化制品取出后，填入下一个预制品之前，需要确认模具温度是否已恢复至硫化温度，如果模具温度未能恢复至硫化温度，会影响柔性蒙皮的质量。

步骤七、将硫化温度升至105℃，压力升至20MPa，持续时间20min，对放置在硫化机加热板上的金属模具进行熔体充模，直至硅橡胶流动并充满金属模腔为止。

其中，步骤七所述的充模过程，即在压力的作用下，硅橡胶在模具内从高压部位流向低压部位流动，应采用让胶料从模腔内流出的充模方式，让硅橡胶在模腔内均匀地流动。

其中，步骤七所述的“硫化温度、压力和时间”，是柔性蒙皮充模与固化的三个工艺参数。升温可以加速充模和固化速度，缩短时间，但过高温度会使硅橡胶流动与固化速度太快，引起充模和交联(即固化)不足。增压也可加速充模和固化速度，缩短时间，但过低压力会使硅橡胶流动与固化速度太慢，引起充模和交联不足，过高压力会导致成本增加，并受设备限制。过短的保压保温时间会引起充模和固化不足，过长的保压保温时间会降低效率，导致成本增加。

步骤八、充模结束后，对金属模具进行3min左右的卸压、排气、松模。

其中，步骤八所述的“排气”过程，即排放模具内空气，避免制品内部出现气泡引起的干斑，缩短固化时间和提高制品性能，过早或过迟排气对制品质量均不利。

步骤九、继续提高硫化温度至110℃左右，压力至25MPa，持续时间10min，使硅橡胶与纤维编织布发生交联和固化。

步骤十、卸压、降温至室温，并脱模，使用脱模剂，将固化后的柔性蒙皮从金属模具内取出，得到高强度大变形的柔性蒙皮制品。