本发明涉及高分子材料技术领域，尤其是一种水溶性的热涨成型芯模及其制备方法及使用方法。
背景技术：
先进树脂基复合材料是以有机高分子材料为基体，高性能连续纤维为增强材料，通过复合工艺制备而成，并具明显优于原组分性能的一类新型材料。对于复杂结构制品的整体共固化和多腔体、封闭结构的成型常采用热涨成型工艺，热涨成型即模具受热后,由于芯模材料热膨胀系数比外模大,体积膨胀受到限制,在模腔内产生压力,即热胀压力，以此实现对复合材料固化过程的加压。对于需取出芯模材料的制件，硅橡胶作为芯模材料很难实现。专利发明人在专利CN201510074327.8中介绍了一种以氧化钙与水反应作为热源，微球发泡剂受热膨胀提供压力来制作中空纤维复合材料制品的方法，但对于采用预浸料来制作中空制件时预浸料固化时间长、温度高，因此采用自发热膨胀压力袋有一定的局限性。
技术实现要素：
本发明的目的是：提供一种水溶性的热涨成型芯模及其制备方法及使用方法，它成型效果好，工艺简单，成本低廉，适合用于以预浸料来制作中空复杂制品，以克服现有技术的不足。
本发明是这样实现的：水溶性的热涨成型芯模，按质量份数计算，包括水性胶粘剂5～10份，膨胀微球10～50份，金属粉导热粉20～30份及无机填料40～50份为制备原料。
所述水性胶粘剂为聚醋酸乙烯、水性乙烯-醋酸乙烯共聚物、聚乙烯醇树脂或水溶性硅橡胶，水性胶粘剂的固体含量为50-60％。
所述的金属粉导热粉为100-320目的铝粉、铁粉或铜粉。
所述的膨胀微球为微胶囊型热膨胀微球。
水溶性的热涨成型芯模的制备方法，按上述质量份数取各组分，将水性胶粘剂、膨胀微球、金属粉导热粉及无机填料混合，并充分搅拌均匀后，将物料在硅橡胶或其他软质模具内成型，获得芯模初坯，将芯模初坯在40～50℃下烘干30～60分钟，获得水溶性的热涨成型芯模。
水溶性的热涨成型芯模的使用方法，将水溶性的热涨成型芯模使用在复合材料热膨胀工艺中，将水溶性的热涨成型芯模放置在待成型位置，在加工温度为100～300℃的条件下，加热1～3小时，待复合材料制品固化完全后，以水溶的方式将成型芯模溶出。
由于采用了上述技术方案，与现有技术相比，本发明设计了一种水溶性的热涨成型芯模，该成型芯模在受热条件下进行膨胀，在加工完成后又能以水溶的方式溶出，具有成型效果好，工艺简单，成本低廉等优点，特别适合于以预浸料来制作的中空复杂制品。本发明材料来源广泛，环保性好，使用效果理想。
具体实施方式
以下通过实施例对本发明进行进一步的具体描述。在以下各实施例中，各组分的用量均为重量用量。有必要在此指出的是以下实施例只用于对本发明做进一步的说明，不能理解为对本发明保护范围的限制,该领域技术熟练人员根据上述本发明内容对本发明做出一些非本质的改进和调整，仍属于本发明的保护范围。
本发明的实施例1：水溶性的热涨成型芯模的制备，按质量份数计算，取水性胶粘剂10份，膨胀微球50份，金属粉导热粉20份及无机填料40份；所述水性胶粘剂为水性乙烯-醋酸乙烯共聚物，水性胶粘剂的固体含量为55％；所述的金属粉导热粉为200目的铜粉，所述的膨胀微球为微胶囊型热膨胀微球F-48D。
水溶性的热涨成型芯模的使用方法，待成型的产品为一中空异形操纵杆，T700碳纤维预浸料；(1)水溶性热膨胀芯模的制作：采用硅橡胶材料做成的芯膜成型模具，将水性胶粘剂、膨胀微球、金属粉导热粉及无机填料混合，并充分搅拌均匀后在膜内填充混合物料，使混合物料在膜内成型获得芯模初坯，将芯模初坯在40℃下烘干60分钟，获得水溶性的热涨成型芯模；(2)在水溶性热膨胀芯模上涂刷1mm厚的硅橡胶，获得内胎；(3)预浸料按一定的大小尺寸裁切好后，再将纤维材料按一定的铺层方向铺设在内胎上，将预浸料铺设完毕后合上模具将模具整体一并放入120℃的烘箱中加热2小时；(4)待树脂固化后取出产品，并将产品在水中浸泡10分钟，芯模材料遇水后变软再用高压水枪将产品内芯残留的发泡材料冲出，即可得到所需产品。
本发明的实施例2：水溶性的热涨成型芯模的制备，按质量份数计算，取水性胶粘剂10份，膨胀微球50份，金属粉导热粉20份及无机填料40份；所述水性胶粘剂为聚乙烯醇，水性胶粘剂的固体含量为60％；所述的金属粉导热粉为150目的铁粉，所述的膨胀微球为微胶囊型热膨胀微球F36D。
水溶性的热涨成型芯模的使用方法，待成型的产品为一中空球体，材料采用T700碳纤维预浸料；(1)水溶性热膨胀芯模的制作：采用聚氨酯材料做成的芯膜成型模具，将水性胶粘剂、膨胀微球、金属粉导热粉及无机填料混合，并充分搅拌均匀后在膜内填充混合物料，使混合物料在膜内成型获得芯模初坯，将芯模初坯在50℃下烘干60分钟，获得水溶性的热涨成型芯模；(2)在水溶性热膨胀芯模上涂刷1mm厚的硅橡胶，获得内胎；(3)预浸料按一定的大小尺寸裁切好后，再将纤维材料按一定的铺层方向铺设在内胎上；将预浸料铺设完毕后合上模具将模具整体一并放入120℃的烘箱中加热2小时待树脂固化后取出产品；(4)待树脂固化后取出产品，并将产品在水中浸泡10分钟，芯模材料遇水后变软再用高压水枪将产品内芯残留的发泡材料冲出，即可得到所需产品。
对比例：
与实施例1制备相同的产品，其芯模采用热膨胀硅胶。
对比例1与实施例1制得的产品及过程比较如表1所示。
表1
可见，本发明在整体生产时间上比现有技术快了4倍以上，其主要是脱模过程的大幅简化，能使脱模时间极大缩短，而且产品的整体质量良好。
上述实施例为本发明较佳的实施方式，但本发明的实施方式并不受上述实施例的限制，其他的任何未背离本发明的精神实质与原理下所作的改变、修饰、替代、组合、简化，均应为等效的置换方式，都包含在本发明的保护范围之内。