CN102350803B - 一种减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于复合材料成型技术领域，涉及一种适用于热压罐法复合材料成型工艺的过程中减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法。本发明与通过设置内圈密封胶条和外圈密封胶条，在预浸料和内圈密封圈之间形成第一密封空间，而在内圈密封圈和外圈密封圈形成第二密封空间。当外圈封装材料发生渗漏时，第二密封空间与外部的空间连通，而第一密封空间由于与第二密封空间是隔绝的，因此外部空间的气体只能进入到第二密封空间中，从而保持第一密封空间的真空环境。采用本发明技术的封装方法，在制件周围形成两个密封空间，能有效解决复合材料高温高压下固化成型中真空渗漏的难题，试验发现固化过程中真空渗漏的概率由原来的90％以上降低到20％以下。

Description

一种减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法
技术领域
本发明属于复合材料成型技术领域，涉及一种适用于热压罐法复合材料成型工艺的过程中减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法。
背景技术
热压罐成型法的操作方法是将预浸料按铺层要求铺放于模具上，并密封在真空袋中后放入热压罐中，经过热压罐设备加温、加压，完成材料固化反应，使预浸料坯件成为所需形状和满足质量要求的构件。在模具上按照图1所示顺序，将制件预浸料坯件和各种辅助材料进行组合后装在封装材料(即真空袋)与模具之间。在装袋过程中，要确认真空袋的周边密封胶条不漏气后方可关闭热压罐门等待升温。如果在固化过程中真空袋的真空泄露，树脂交联产生的气体或挥发份不能完全排出，气体包在制件中，会最终导致制件内部有气孔甚至分层缺陷。
现有技术的封装方法只适用于低温低压下成型的复合材料固化过程封装。近几年发动机构件上使用的耐高温的聚酰亚胺树脂基复合材料，需要在高温高压下(温度300℃、压力2.0MPa以上)固化成型，而实际生产中，由于现有封装材料本身的脆性，决定了其不能长时间在高温高压环境下使用。经统计采用现有技术的封装方法，固化过程中真空渗漏的概率高达90％以上。由于聚酰亚胺树脂在固化过程中发生固化交联反应，同时会放出大量的小分子气体。若在此过程中真空渗漏，那么制件层间的气体就不能及时地完全排出。固化后有气体被包埋在制件层间，这样会导致制件有气孔或分层缺陷产生，从而影响复合材料的内部质量。
发明内容
本发明的目的是提出一种能够减少复合材料高温高压下固化成型过程中真空渗漏的现象，从而改善制件的内部质量的一种减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法。
本发明的技术解决方案是，(1).在预成型构件的边缘与模具的外边缘之间开设第一导气槽和第二导气槽，第一导气槽和第二导气槽可分别通过真空管道与真空泵连接，在所述第一导气槽上设置第一真空阀门，在所述第二导气槽上设置第二真空阀门，两个真空阀门分别连接在两个真空泵上，独立控制真空系统；
(2).将预浸料铺贴在模具上，然后在所述预浸料上顺次放置隔离材料和透气材料，透气材料的边缘覆盖在第一导气槽上；
(3).在第一导气槽和第二导气槽之间粘贴内圈密封胶条，在第二导气槽与模具边缘之间粘贴外圈密封胶条；
(4).取封装材料覆盖在模具上，通过所述内圈密封胶条将预浸料封装在模具上，形成第一密封空间；
(5).在第二导气槽上覆盖另一透气材料，再将封装材料的边缘用外圈密封条粘贴在模具上，形成第二密封空间；
(6).开启第二导气槽上的第二真空阀门，对第二密封空间抽真空，检查不漏后，再开启第一导气槽上的第一真空阀门，对第一密封空间抽真空；
(7).在确认完全密封后，将真空密封有预浸料的模具放置在真空罐中成型。
所述预浸料为纤维与树脂的复合材料，纤维为碳纤维、粘胶纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维或玻璃纤维，树脂为环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂或聚酰亚胺树脂。
所述导气材料为各种无纺尼龙、无纺聚酯或无纺玻璃纤维。
所述隔离材料为各种尼龙剥离布、玻璃纤维涂层可剥布。
所述密封胶条为各种合成橡胶。
所述封装材料可以为各种尼龙或树脂复合材料真空袋薄膜等。
所述的在第一导气槽和第二导气槽之间设置内圈密封槽，内圈密封槽内填充内圈密封胶条，在第二导气槽与模具边缘之间设置外圈密封槽，外圈密封槽内填充外圈密封胶条。
所述的开启第一导气槽上的第一真空阀门，对第一密封空间抽真空，检查不漏后，再开启第二导气槽上的第二真空阀门，对第二密封空间抽真空。
本发明具有的优点和有益效果，本发明与通过设置内圈密封胶条和外圈密封胶条，在预浸料和内圈密封圈之间形成第一密封空间，而在内圈密封圈和外圈密封圈形成第二密封空间。当外圈封装材料发生渗漏时，第二密封空间与外部的空间连通，而第一密封空间由于与第二密封空间是隔绝的，因此外部空间的气体只能进入到第二密封空间中，由于第二密封空间也通过导气槽与真空系统连接，因此气体会随之排出，可以避免进入到第一密封空间内，从而保持第一密封空间的真空环境。
采用本发明技术的封装方法，在制件周围形成两个密封空间，能有效解决复合材料高温高压下固化成型中(温度300℃、压力2.0MPa以上)真空渗漏的难题，试验发现固化过程中真空渗漏的概率由原来的90％以上降低到20％以下。
附图说明
图1是本发明现有技术封装方法示意图；
图2是本发明封装方法示意图；
图3是图2的俯视图。
具体实施方式
(1).在预成型构件的边缘与模具0的外边缘之间开设第一导气槽1和第二导气槽2，第一导气槽1和第二导气槽2可分别通过真空管道与真空泵连接，在所述第一导气槽1上设置第一真空阀门，在所述第二导气槽2上设置第二真空阀门，两个真空阀门分别连接在两个真空泵上，独立控制真空系统；
(2).将预浸料3铺贴在模具0上，然后在所述预浸料3上顺次放置隔离材料4和透气材料5，透气材料5的边缘覆盖在第一导气槽1上；
(3).在第一导气槽1和第二导气槽2之间粘贴内圈密封胶条7，在第二导气槽2与模具0边缘之间粘贴外圈密封胶条8；
(4).取封装材料6覆盖在模具0上，通过所述内圈密封胶条7将预浸料3封装在模具0上，形成第一密封空间12；
(5).在第二导气槽2上覆盖另一透气材料9，再将封装材料6的边缘用外圈密封条8粘贴在模具0上，形成第二密封空间13；
(6).开启第二导气槽2上的第二真空阀门，对第二密封空间13抽真空，检查不漏后，再开启第一导气槽1上的第一真空阀门，对第一密封空间12抽真空；
(7).在确认完全密封后，将真空密封有预浸料3的模具0放置在真空罐中成型。
请参见图2和图3，为本发明第一种具体实施方式的示意图，在本实施方式中，首先在模具0的第一导气槽1和第二导气槽2之间设置内圈密封槽10，内圈密封槽10内填充内圈密封胶条7，在第二导气槽2与模具边缘之间设置外圈密封槽11，外圈密封槽11内填充外圈密封胶条8。先将预浸料3铺贴在所述模具0上，顺次放置隔离材料4和透气材料5，透气材料5须覆盖第一导气槽1，然后取封装材料6覆盖所述透气材料5，并留出足够的余量，先与内圈密封槽10之间通过内圈密封胶条7粘贴在模具0上，这样预浸料3便由所述封装材料6封装在模具0上，形成的空间定义为第一密封空间12。
将封装材料6的边缘通过外圈密封胶条7粘贴在外圈密封槽11处，这样在内圈密封槽10和外圈密封槽11之间形成第二密封空间13。开启第二导气槽2上的第二真空阀门，对第二密封空间13抽真空。检查不漏后，开启第一导气槽1上的第一真空阀门，对第一密封空间12抽真空。这样，经过两次抽真空以后，可以将预浸料3真空封装在模具0上。然后将真空密封有预浸料3的模具0放置在真空罐中成型。
实施例一
本实施例中，采用图2所示的方式进行封装。将碳纤维/BMP316聚酰亚胺树脂预浸料铺贴在模具上，顺次放置美国AIRTECH公司生产的Bleader Lease E隔离布和Air Weave UHT800透气毡，然后取THERMALIMIDE真空袋作为封装材料覆盖所述碳纤维/BMP316聚酰亚胺树脂预浸料，将所述THERMALIMIDE真空袋留出足够的余量，先与内圈密封槽之间通过A-800-3G型密封胶条粘贴在模具上，这样预浸料便由所述树脂真空袋封装在模具上，形成的第一密封空间。
取Air Weave UHT800透气毡覆盖第二导气槽，再将THERMALIMIDE真空袋的边缘用外圈A-800-3G密封条粘贴在模具上，在内圈密封槽和外圈密封槽之间形成第二密封空间。开启第二导气槽上的第二真空阀门，对第二密封空间抽真空。检查不漏后，开启第一导气槽上的第一真空阀门，对第一密封空间抽真空。然后将真空密封有预浸料的模具放置在真空罐中，关闭热压罐门，按照聚酰亚胺的固化工艺，升温到220℃，加压2.0MPa，之后升温到310℃保温1个小时，之后降温，出罐。结果，没有发生真空渗漏的现象。
实施例2
本实施例中，采用图2所示的方式进行封装。将玻璃纤维/BMP350聚酰亚胺树脂预浸料铺贴在模具上，顺次放置美国Richmond公司生产的E5555隔离布和上海峰亚生产的一期毡，然后取Richmond的VAC-PAKUHT-750真空袋作为封装材料覆盖所述玻璃纤维/BMP350聚酰亚胺树预浸料，将所述VAC-PAK UHT-750真空袋留出足够的余量，先与内圈密封槽之间通过Richmond的SM-5160密封胶条粘贴在模具上，这样预浸料便由所述VAC-PAK UHT-750真空袋封装在模具上，形成的第一密封空间。
取一期毡覆盖第二导气槽，再将VAC-PAK UHT-750真空袋的边缘用外圈SM-5160密封条粘贴在模具上，在内圈密封槽和外圈密封槽之间形成第二密封空间。开启第二导气槽上的第二真空阀门，对第二密封空间抽真空。检查不漏后，开启第一导气槽上的第一真空阀门，对第一密封空间抽真空。然后将真空密封有预浸料的模具放置在真空罐中，关闭热压罐门，按照玻璃纤维/BMP350的固化工艺，升温到230℃，加压2.0MPa，之后升温到320℃保温10个小时，之后降温，出罐。结果，没有发生真空渗漏的现象。

Claims (7)

1.一种减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法，其特征是，
（1）.在预成型构件的边缘与模具的外边缘之间开设第一导气槽和第二导气槽，第一导气槽和第二导气槽可分别通过真空管道与真空泵连接，在所述第一导气槽上设置第一真空阀门，在所述第二导气槽上设置第二真空阀门，两个真空阀门分别连接在两个真空泵上，独立控制真空系统；
（2）.将预浸料铺贴在模具上，然后在所述预浸料上顺次放置隔离材料和透气材料，透气材料的边缘覆盖在第一导气槽上；
（3）.在第一导气槽和第二导气槽之间粘贴内圈密封胶条，在所述模具的第一导气槽和第二导气槽之间设置有内圈密封槽，内圈密封槽内填充内圈密封胶条，在第二导气槽与模具边缘之间设置外圈密封槽，外圈密封槽内填充外圈密封胶条，在第二导气槽与模具边缘之间粘贴外圈密封胶条；
（4）.取封装材料覆盖在模具上，通过所述内圈密封胶条将预浸料封装在模具上，形成第一密封空间；
（5）.在第二导气槽上覆盖另一透气材料，再将封装材料的边缘用外圈密封条粘贴在模具上，形成第二密封空间；
（6）.开启第二导气槽上的第二真空阀门，对第二密封空间抽真空，检查不漏后，再开启第一导气槽上的第一真空阀门，对第一密封空间抽真空；
（7）.在确认完全密封后，将真空密封有预浸料的模具放置在真空罐中成型，当外圈封装材料发生渗漏时，第二密封空间与外部的空间连通，而第一密封空间由于与第二密封空间是隔绝的，因此外部空间的气体只能进入到第二密封空间中，由于第二密封空间也通过导气槽与真空系统连接，因此气体会随之排出，可以避免进入到第一空间内，从而保持第一密封空间的真空环境。
2.根据权利要求1所述的一种减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法，其特征是，所述预浸料为纤维与树脂的复合材料，纤维为碳纤维、粘胶纤维、聚乙烯纤维、芳纶纤维或玻璃纤维，树脂为环氧树脂、酚醛树脂、双马树脂或聚酰亚胺树脂。
3.根据权利要求1所述的一种减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法，其特征是，所述导气材料为各种无纺尼龙、无纺聚酯或无纺玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的一种减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法，其特征是，所述隔离材料为各种尼龙剥离布、玻璃纤维涂层可剥布。
5.根据权利要求1所述的一种减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法，其特征是，所述密封胶条为各种合成橡胶。
6.根据权利要求1所述的一种减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法，其特征是，所述封装材料为各种尼龙或树脂复合材料真空袋薄膜。
7.根据权利要求1所述的一种减少复合材料成型中真空渗漏的封装方法，其特征是，所述的开启第一导气槽上的第一真空阀门，对第一密封空间抽真空，检查不漏后，再开启第二导气槽上的第二真空阀门，对第二密封空间抽真空。
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