一种高性能热塑性复合材料板筋件的制备方法与流程

本发明具体涉及一种高性能热塑性复合材料板筋件的制备方法。

背景技术：

板筋结构具有重量轻、承载力高、抗弯能力强、占用空间小的特点,经合理设计可以起到支撑、防护、构架联接的作用。复合材料相比于传统金属材料具有比强度高、比刚度高和材料性能可设计性等优势，在航空航天等领域得到了越来越广泛的应用。相比于热固性复合材料，高性能热塑性复合材料可进行二次冲压，进而对于板筋件的外形设计更加容易。

技术实现要素：

本发明提供了一种高性能热塑性复合材料板筋件的制备方法，设计出利用预浸料生产热塑性复合材料板筋件的工艺流程，即先将预浸料模压成平板，进而剪裁平板为相应形状，进行二次成型。从而解决了预浸料模压成型工艺中预浸料难以铺设的问题。

本发明的一种高性能热塑性复合材料板筋件的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

一、将预浸料模压成平板；

二、对平板进行剪裁，铺设于模具内等待二次模压；

三、进行二次模压：模具温度150～250℃，材料从室温升至350～450℃，升温速率3～7℃/min，保温20～40min，然后施加8～12个大气压的压强，保温保压3～5min；

四、卸压，降温冷却，脱模。

本发明的板筋件是通过图2和3所示的模具制备而成的。

本发明包含以下有以效果：

本发明在材料的选用上，使用的是连续纤维增强热塑性复合材料，相比于传统的热固性复合材料，热塑性复合材料具有更好的抗冲击性能，且成型工艺简单，多次加工以及回收利用。本发明能够实现纯机械化生产，适用范围广泛，制备周期短，成本低廉，适用于实验室研究及工厂批量生产。

本发明二次模压具有如下优势：由于预先压制平板，然后根据需要裁切相应的形状，进而二次模压成型，可以解决由预浸料直接模压异形件时出现的预浸料铺设不均匀，预浸料层间串位等问题。

本发明的方法一方面热塑材料给多次模压提供可能，所以可以考虑对成型件的再次模压或焊接等操纵。另一方面，热塑材料可以进行修补。

附图说明

图1为高性能热塑性复合材料板筋件实物示意图；

图2为制作本发明高性能热塑性复合材料板筋件的L型件模具结构示意图；

图3为制作本发明高性能热塑性复合材料板筋件的π型件模具结构示意图。

具体实施方式

具体实施方式一：本实施方式的一种高性能热塑性复合材料板筋件的制备方法，它是按照以下步骤进行的：

一、将预浸料模压成平板；

二、对平板进行剪裁，铺设于模具内等待二次模压；

三、进行二次模压：模具温度150～250℃，材料从室温升至350～450℃，升温速率3～7℃/min，保温20～40min，然后施加8～12个大气压的压强，保温保压3～5min；

四、卸压，降温冷却，脱模。

具体实施方式二：本实施方式与具体实施方式一不同的是：在将平板放入模具前，对模具进行如下处理：

先用丙酮对模具进行清洗，然后将脱模剂均匀涂抹在模具表面，将模具放入烘干箱，将温度设为230℃，重复上述操作，使脱模剂渗透在模具表面。

其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式三：本实施方式与具体实施方式一不同的是：预浸料包括碳纤维/聚醚醚酮预浸料、碳纤维/聚醚酮酮预浸料或碳纤维/聚苯硫醚预浸料；其中，预浸料碳纤维体积含量为45％～65％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式四：本实施方式与具体实施方式一不同的是：预浸料碳纤维体积含量为50％～65％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式五：本实施方式与具体实施方式一不同的是：预浸料碳纤维体积含量为55％～65％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式六：本实施方式与具体实施方式一不同的是：预浸料碳纤维体积含量为55％～60％。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式七：本实施方式与具体实施方式一不同的是：模具温度200℃，材料从室温升至400℃，升温速率5℃/min，保温30min，然后施加10个大气压的压强，保温保压3～5min。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式八：本实施方式与具体实施方式一不同的是：模具温度200℃，材模具温度180℃，材料从室温升至400℃，升温速率6℃/min，保温30min，然后施加10个大气压的压强，保温保压3～5min。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式九：本实施方式与具体实施方式一不同的是：模具温度200℃，材料从室温升至400℃，升温速率4℃/min，保温40min，然后施加10个大气压的压强，保温保压3～5min。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十：本实施方式与具体实施方式一不同的是：模具温度180～230℃，材料从室温升至380～430℃，升温速率4～6℃/min，保温20～40min，然后施加8～12个大气压的压强，保温保压3～5min。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是：模具温度200～230℃，材料从室温升至400～430℃，升温速率5℃/min，保温20～40min，然后施加8～12个大气压的压强，保温保压3～5min。其它与具体实施方式一相同。

具体实施方式十一：本实施方式与具体实施方式一不同的是：所述的模具侧部开孔，模具面部开孔，模具开槽对平板进行定位。其它与具体实施方式一相同。

本发明内容不仅限于上述各实施方式的内容，其中一个或几个具体实施方式的组合同样也可以实现发明的目的。

通过以下实施例验证本发明的有以效果：

实施例1

本实施例的一种高性能热塑性复合材料板筋件及其制备方法，它是按照以下步骤进行的：

步骤一：制备平板热压模具，在热压之前，先用丙酮对模具进行清洗，然后将脱模剂均匀涂抹在模具表面，将模具放入烘干箱，将温度设为230℃，反复几次使脱模剂良好渗透在模具表面；

步骤二：根据铺层要求裁剪连续纤维增强热塑性复合材料预浸料；

步骤三：热压前再次对平板热压模具涂抹脱模剂，将裁剪好的预浸料按照设计的铺层要求在热压模具中铺设好，采用热压机进行层合板的压制，热压工艺为先从室温升至380℃，升温时间约为2小时，待温度达到要求后施加10个大气压的压强，保温保压30分钟以使预浸料充分融合，随后在保压状态下自然冷却至室温，开模，脱模得到连续纤维增强热塑性复合材料层合平板。

实施例2

本实施例的一种高性能热塑性复合材料板筋件及其制备方法，它是按照以下步骤进行的：

步骤一、制备板筋件热压模具，在热压之前，先用丙酮对模具进行清洗，然后将脱模剂均匀涂抹在模具表面，将模具放入烘干箱，将温度设为230℃，反复几次使脱模剂良好渗透在模具表面；

步骤二、采用水切割或线切割工艺，按照板筋件尺寸将层合平板切割成相应大小，本文以矩形板为例；

步骤三、将步骤五切割得到的平板放置于板筋件热压模具进行压制成型：热压工艺为升温至380℃，待温度达到后施加10个大气压的压强，3～5分钟后卸压，降温，脱模得到板筋件。