一种碳纤维/环氧树脂预浸料的热压罐成型方法

文档序号:9820751阅读:1361来源:国知局
一种碳纤维/环氧树脂预浸料的热压罐成型方法
【技术领域】
[0001]本发明涉及一种碳纤维复合材料的成型方法,具体涉及一种碳纤维/环氧树脂预浸料的热压罐成型方法。
【背景技术】
[0002]碳纤维具有高强度、高模量、耐高温、耐腐蚀、耐疲劳、抗蠕变、导电、传热、相对密度小和热膨胀系数小等优异性能,被广泛应用于航空航天、文体器材、医用器材、新能源、土木建筑、交通运输、电子电气和机械等众多领域。但这样广泛的应用领域,碳纤维却很少直接使用,它大多是经深加工制成中间产物或复合材料。预浸料就是其应用的最重要的形式。它是制造复合材料的中间材料,它的一些性质直接带入复合材料中,是复合材料的基础。复合材料的性能在很大程度上取决于预浸料的性能。
[0003]通过预浸料制备复合材料的主要成型方法有模压成型与热压罐成型。复合材料热压罐成型工艺,是制造航空用高质量树脂基复合材料制件的主要方法,适用于制造高纤维含量和低空隙率的复合材料。由于热压罐是用压缩空气向热压罐内充气加压,因此气体作用在真空袋内的构件上压力均匀。尺寸大的热压罐内一次可放置多层模具,模具相对比较简单,效率高。

【发明内容】

[0004]为了克服现有技术的不足,本发明提供了一种碳纤维/环氧树脂预浸料的热压罐成型方法,其通过改善预浸料热压罐成型的固化工艺,解决了传统模压成型制品孔隙率大,力学性能相对较低,尤其是层间剪切强度差、制品易变形的技术问题。
[0005]本发明的目的可以通过以下技术方案实现。
[0006]一种碳纤维/环氧树脂预浸料的热压罐成型方法,包括如下步骤:其包括如下步骤:模具涂覆脱模剂,预浸料铺层,将铺放好的工艺组件放入真空袋,装入真空袋的模具放入热压罐,检查真空袋气密性,预浸料固化成型,自然冷却;其中:所述预浸料固化成型包括下述步骤:
[0007](I)在压力为0,温度为75?85°C下,预固化30?45min ;
[0008](2)在压力为0.3?0.5MPa,温度为120?130°C下,固化120min。
[0009]本发明中,所述碳纤维为T300、T700、T800、AS4、頂7、IM600或SCF35S,每束丝束为 3K、6K 或 12Κ。
[0010]本发明中,所述环氧树脂为外购的玻璃化温度为120?130°C,70°C条件下粘度为15?30Pa.s的配方树脂。
[0011 ] 本发明中,所述模具的材质为钢或铝。
[0012]本发明中,所述脱模剂为外脱模剂,选自硅油、硅橡胶、硅脂、凡士林中的一种。
[0013]本发明中,所述预浸料铺层时,将预浸料表面的PE膜揭掉,两两贴合,并用热熨斗压实以赶走其中的气泡,减少制品中的空隙率,热熨斗的温度为40°C?60°C,共铺贴16?24层。
[0014]本发明中,所述工艺组件从下到上依次为透气毡、下模具、锡箔、脱模布、预浸料层、脱模布、锡箔、上模具和透气毡。
[0015]本发明中,所述检查真空袋气密性包括如下步骤:步骤(I)打开真空泵、泵真空阀,罐真空阀,抽真空,真空表显示值为-0.1MPa;步骤(2)关闭真空泵与泵真空阀,检查真空袋的气密性,若真空表指针回升,则说明真空袋漏气;步骤(3)关闭真空泵与罐真空阀,打开泵真空阀,检查真空管道,若真空表指针回升,则说明真空管道漏气。
[0016]本发明中,所述预浸料固化成型时的升温速度为I?5°C /min。
[0017]本发明具有如下有益效果:
[0018](I)本发明制备的复合材料制品孔隙率小、尺寸稳定性高、力学性能优良,拉伸强度达到1691MPa,拉伸模量达到138GPa,弯曲强度1696MPa,弯曲模量123GPa,层间剪切强度达到108.8GPa。层合板的力学性能测试采用Instron 3382材料试验机,拉伸试验按照IS0527标准,弯曲试验按照IS014125标准,层间剪切试验按照IS014130标准进行。
[0019](2)本发明采用国产碳纤维制备的复合制品性能优良,为促进国内碳纤维的开发应用具有重要意义。
[0020](3)本发明中所用辅材来源广泛,成本低廉,为制备高品质的复合材料提供了现实基础。
【具体实施方式】
:
[0021]下面结合实施例对本发明做进一步详细说明。
[0022]实施例1
[0023]将NaSCN法生产的T300级碳纤维所加工的环氧预浸料,裁剪成35cm*35cm的规格,揭掉预浸料表面的PE膜,两两贴合,并用热熨斗压实以赶走其中的气泡,减少制品中的空隙率,热熨斗的温度为40°C,共铺贴16层。
[0024]在模具上涂覆硅油,并按以下工艺组合进行铺层:下模板/锡箔/脱模布/预浸料层/脱模布/锡箔/上模板。将该组合放入真空袋中贴上密封带,放入热压罐,插上真空管,检测真空袋气密性。
[0025]按照1°C /min 的升温速率,75°C /30min+120°C /2h 进行固化。并且,在 120°C /2h的固化过程中,加压0.4MPa。
[0026]本实施例得到的制品的拉伸强度1620MPa,拉伸模量达到132GPa,弯曲强度1633MPa,弯曲模量108GPa,层间剪切强度达到103.1GPa0
[0027]实施例2
[0028]将NaSCN法生产的T300级碳纤维所加工的环氧预浸料裁剪成35cm*35cm的规格,揭掉预浸料表面的PE膜,两两贴合,并用热熨斗压实以赶走其中的气泡,减少制品中的空隙率,热熨斗的温度为45°C,共铺贴18层。
[0029]在模具上涂覆硅油,并按以下工艺组合进行铺层:下模板/锡箔/脱模布/预浸料层/脱模布/锡箔/上模板。将该组合放入真空袋中贴上密封带,放入热压罐,插上真空管,检测真空袋气密性。
[0030]按照rc /min的升温速率,75°C /45min+120°C /2h进行固化。并且,在120°C /2h的固化过程中,加压0.4MPa。
[0031]本实施例得到的制品的拉伸强度1625MPa,拉伸模量达到135GPa,弯曲强度1671MPa,弯曲模量116GPa,层间剪切强度达到105.6GPa。
[0032]实施例3
[0033]将NaSCN法生产的T300级碳纤维所加工的环氧预浸料裁剪成35cm*35cm的规格,揭掉预浸料表面的PE膜,两两贴合,并用热熨斗压实以赶走其中的气泡,减少制品中的空隙率,热熨斗的温度为45°C,共铺贴19层。
[0034]在模具上涂覆硅油,并按以下工艺组合进行铺层:下模板/锡箔/脱模布/预浸料层/脱模布/锡箔/上模板。将该组合放入真空袋中贴上密封带,放入热压罐,插上真空管,检测真空袋气密性。
[0035]按照3°C /min 的升温速率,80°C /30min+120°C /2h 进行固化。并且,在 120°C /2h的固化过程中,加压0.4MPa。
[0036]本实施例得到的制品的拉伸强度1656MPa,拉伸模量达到136GPa,弯曲强度1677MPa,弯曲模量118GPa,层间剪切强度达到107.5GPa。
[0037]实施例4
[0038]将NaSCN法生产的T300级碳纤维所加工的环氧预浸料裁剪成35cm*35cm的规格,揭掉预浸料表面的PE膜,两两贴合,并用热熨斗压实以赶走其中的气泡,减少制品中的空隙率,热熨斗的温度为45°C,共铺贴20层。
[0039]在模具上涂覆硅油,并按以下工艺组合进行铺层:下模板/锡箔/脱模布/预浸料层/脱模布/锡箔/上模板。将该组合放入真空袋中贴上密封带,放入热压罐,插上真空管,检测真空袋气密性。
[0040]按照3°C /min 的升温速率,80°C /30min+125°C /2h 进行固化。并且,在 125°C /2h的固化过程中,加压0.4MPa。
[0041]本实施例得到的制品的拉伸强度1691MPa,拉伸模量达到138GPa,弯曲强度1696MPa,弯曲模量123GPa,层间剪切强度达到108.8GPa。
[0042]实施例5
[0043]将NaSCN法生产的T300级碳纤维所加工的环氧预浸料裁剪成35cm*35cm的规格,揭掉预浸料表面的PE膜,两两贴合,并用热熨斗压实以赶走其中的气泡,减少制品中的空隙率,热熨斗的温度为45°C,共铺贴22层。
[0044]在模具上涂覆硅油,并按以下工艺组合进行铺层:下模板/锡箔/脱模布/预浸料层/脱模布/锡箔/上模板。将该组合放入真空袋中贴上密封带,放入热压罐,插上真空管,检测真空袋气密性。
[0045]按照3°C /min 的升温速率,80°C /30min+125°C /2h 进行固化。并且,在 125°C /2h的固化过程中,加压0.4MPa。
[0046]本实施例得到的制品的拉伸强度1676MPa,拉伸模量达到137GPa,弯曲强度1685MPa,弯曲模量120GPa,层间剪切强度达到97.6GPa。
【主权项】
1.一种碳纤维/环氧树脂预浸料的热压罐成型方法,其包括如下步骤:模具涂覆脱模剂,预浸料铺层,将铺放好的工艺组件放入真空袋,装入真空袋的模具放入热压罐,检查真空袋气密性,预浸料固化成型,自然冷却;其特征在于,所述预浸料固化成型包括下述步骤: (1)在压力为O,温度为75?85°C下,预固化30?45min; (2)在压力为0.3?0.5MPa,温度为120?130°C下,固化120min。2.根据权利要求1所述的热压罐成型方法,其特征在于,所述碳纤维为T300、T700、T800、AS4、IM7、IM600 或 SCF35S,每束丝束为 3K、6K 或 12Κ。3.根据权利要求1所述的热压罐成型方法,其特征在于,所述环氧树脂为玻璃化温度为120?130°C,70°C条件下粘度为15?30Pa.s的配方树脂。4.根据权利要求1所述的热压罐成型方法,其特征在于,所述模具的材质为钢或铝。5.根据权利要求1所述的热压罐成型方法,其特征在于,所述脱模剂为外脱模剂,选自硅油、硅橡胶、硅脂或凡士林中任一种。6.根据权利要求1所述的热压罐成型方法,其特征在于,所述预浸料铺层时,将预浸料表面的PE膜揭掉,两两贴合,并用热熨斗压实以赶走其中的气泡,减少制品中的空隙率,热熨斗的温度为40°C?60°C,共铺贴16?24层。7.根据权利要求1所述的热压罐成型方法,其特征在于,所述工艺组件从下到上依次为透气毡、下模具、锡箔、脱模布、预浸料层、脱模布、锡箔、上模具和透气毡。8.根据权利要求1所述的热压罐成型方法,其特征在于,所述检查真空袋气密性包括如下步骤:(I)打开真空泵、泵真空阀,罐真空阀,抽真空,真空表显示值为-0.1MPa; (2)关闭真空泵与泵真空阀,检查真空袋的气密性,若真空表指针回升,则说明真空袋漏气;(3)关闭真空泵与罐真空阀,打开泵真空阀,检查真空管道,若真空表指针回升,则说明真空管道漏气。9.根据权利要求1所述的热压罐成型方法,其特征在于,预浸料固化成型时,升温速度为 I ?5°C /min0
【专利摘要】本发明属于碳纤维复合材料技术领域,具体为一种碳纤维/环氧树脂预浸料的热压罐成型方法。本发明方法包括如下步骤:模具涂覆脱模剂,预浸料铺层,模具放入真空袋,装入真空袋的模具放入热压罐,检查真空袋气密性,预浸料固化成型。其所述预浸料固化成型包括下述步骤:(1)在压力为0,温度为75~85℃下,预固化30~45min;(2)在压力为0.3~0.5MPa,温度为120~130℃下,固化120min。本发明提供的热压罐成型方法具有压力、温度均匀的特点,所制备的层合板力学性能优良,尺寸稳定性好。
【IPC分类】B29C70/34
【公开号】CN105584057
【申请号】CN201410560341
【发明人】李静, 王永梅, 沈海娟, 蔡莺莺, 黄胜德, 张红卫, 李春华
【申请人】中国石油化工股份有限公司, 中国石化上海石油化工股份有限公司
【公开日】2016年5月18日
【申请日】2014年10月21日
网友询问留言 已有0条留言
  • 还没有人留言评论。精彩留言会获得点赞!
1