CN103640228B - 一种耐高温玻璃钢模具的制作方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空材复合材料领域，特别是涉及一种耐高温玻璃钢模具的制作方法。采用玻璃纤维增强的聚合物基复合材料技术，解决了大型复合材料零件成型工装的制造难题，制造出了满足成本要求和使用要求的玻璃钢成型模具。本发明提出一种可100℃固化脱模的耐160℃的低成本玻璃钢模具，使模具刚度、耐温性能满足使用要求，而且成本低、重量轻，能够反复多次使用。解决了大型航空复合材料产品成型模具耐温性及成本高的技术难题。

Description

一种耐高温玻璃钢模具的制作方法
技术领域
本发明属于航空材复合材料领域，特别是涉及一种耐高温玻璃钢模具的制作方法。
背景技术
复合材料制件成型模具通常需根据成型温度、使用次数、成本等综合因素来选取合适材料加工制作。常用材料种类有木材、石膏、环氧树脂胶砂、玻璃钢、钢材等。某大型航空复合材料制件的成型温度最高为130℃，采用普通环氧树脂胶砂模成型时，其使用温度超过100℃后，模具鼓包、开裂、变形情况严重，根本不能满足高温成型的要求；采用金属材料模具对大型零件来说成本相当高，并且因材料热膨胀系数相差太大，导致零件尺寸偏差很大，直接影响装配；另外，金属模具不但成本高，而且笨重搬运困难。因此根据该大型航空复合材料制件研制需求，需要制作一种重量轻、成本低、耐温高的模具。
发明内容
发明目的：提供一种耐高温玻璃钢模具的制作方法，使模具刚度、耐温性能满足使用要求，而且成本低、重量轻，能够反复多次使用。
技术方案：一种耐高温玻璃钢模具的制作方法，基于玻璃纤维增强的聚合物基复合材料技术，包括以下步骤：
第一步、配制玻璃钢模具制作用胶液；配方见表1，配制胶液时，先将F51树脂预热到60℃-80℃，待树脂完全软化后加入2-乙基，4-甲基咪唑，并充分搅拌；
表1胶液配方
项目 材料名称 配比（重量份）
树脂基体 F51酚醛环氧树脂 100份
固化剂 2-乙基，4-甲基咪唑 3-4份
第二步、玻璃钢模具成型：按含胶量68%计算好所需胶液，在涂好液体脱模剂CHEMLEASEPMR的过渡模具上将配制好的胶液用刮板刮抹均匀，然后铺贴一层无碱玻璃纤维后处理布，并用电吹风加热使胶粘剂浸透玻璃布，使用刮板将胶液涂敷均匀，继续铺贴至所需厚度，模具厚度可根据零件实际尺寸和对模具的刚度要求决定；铺完第二层布后在80℃下加温30min排出气泡；
第三步、模具固化：将铺贴完的玻璃钢模具同过渡模一同送入加温炉中固化，加温炉为Ⅱ类，加温炉额定使用温度为250℃，升温速度不小于120℃/h，固化参数见表2；
表2固化参数
温度（℃） 60 80 100
时间（h） 2 2 4
第四步、脱模：玻璃钢模具经100℃固化后随炉冷却，从过渡模上脱模；
第五步、玻璃钢模具加热后处理：参数见表3，后处理完成后，玻璃钢模具随炉冷却至室温出炉；
表3后处理参数
温度（℃） 120 140 160
时间（h） 2 2 4
第六步、边缘修整：对模具边缘进行适当的修整，先按切割线切割边缘，再用细砂纸打磨去毛刺。
有益效果
本发明提出一种可100℃固化脱模的耐160℃的低成本玻璃钢模具，使模具刚度、耐温性能满足使用要求，而且成本低、重量轻，能够反复多次使用。解决了大型航空复合材料产品成型模具耐温性及成本高的技术难题。
具体实施方式
下面对本发明做进一步详细描述。
一种耐高温玻璃钢模具的制作方法，基于玻璃纤维增强的聚合物基复合材料技术，包括以下步骤：
第一步：配制玻璃钢模具制作用胶液。配方见表1。配制胶液时，先将F51树脂预热到60℃-80℃，待树脂完全软化后加入2-乙基，4-甲基咪唑，并充分搅拌。（胶液配制材料均为市购）
表1模具制作用树脂胶液配方
第二步：玻璃钢模具成型（例如：凹模）。按含胶量68%计算好所需胶液。在涂好液体脱模剂CHEMLEASEPMR的过渡模具（过渡模具根据脱模温度选择合适的材料，例如：环氧胶砂材料）上将配制好的胶液用刮板刮抹均匀，然后铺贴一层牌号为EW100的无碱玻璃纤维后处理布，并用电吹风加热使胶粘剂浸透玻璃布，使用刮板将胶液涂敷均匀。依次铺贴至所需厚度，模具厚度可根据零件实际尺寸和对模具的刚度要求进行设计：约6mm～10mm。铺完第二层布后需在80℃下加温30min排出气泡。（玻璃布铺贴顺序：第一层无碱玻璃纤维后处理布EW100，第二层无碱玻璃纤维后处理布EW200，其余无碱玻璃纤维后处理布EW400，无碱玻璃布材料标准为Q/HT07-2007，厂家：陕西玻璃纤维总厂。）
第三步：模具固化。将铺贴完的玻璃钢模具同过渡模一同送入加温炉中固化，加温炉为Ⅱ类，加温炉额定使用温度为250℃，升温速度不小于120℃/h，应装有报警装置。固化参数见表2。
表2固化参数
温度（℃） 60 80 100
时间（h） 2 2 4
第四步：脱模。玻璃钢模具经100℃固化后随炉冷却，从过渡模上脱模。
第五步：玻璃钢模具加热后处理。后处理参数见表3。后处理完成后，玻璃钢模具随炉冷却至室温出炉。
表3后处理参数
温度（℃） 120 140 160
时间（h） 2 2 4
第六步：边缘修整。对模具边缘进行适当的修整。先按切割线切割边缘，再用细砂纸打磨去毛刺。
采用本发明制作的模具具有以下特点：①耐温性好，经160℃的后处理模具不会出现鼓包、开裂等情况；②材料的热膨胀系数同复合材料制件相当，尺寸偏差小，对零件外型及装配尺寸影响很小；③该玻璃钢模具刚性好，可设计成薄壁结构（6～8mm），有利于热传递均匀，保证产品质量，并且轻便利于搬运；④采用渗透性好的无碱玻璃布EW100、EW200作增强材料，有效的减少了模具的气泡缺陷；⑤模具含胶量很高,零件的表面质量好；⑥选用液体脱模剂，有效的减少了零件表面喷漆后出现的针孔；⑦可反复多次使用，材料成本低。

Claims (1)

1.一种耐高温玻璃钢模具的制作方法，基于玻璃纤维增强的聚合物基复合材料技术，其特征在于，包括以下步骤：
第一步、配制玻璃钢模具制作用胶液；配方见表1，配制胶液时，先将F51树脂预热到60℃-80℃，待树脂完全软化后加入2-乙基，4-甲基咪唑，并充分搅拌；
表1胶液配方
项目 材料名称 配比(重量份) 树脂基体 F51酚醛环氧树脂 100份 固化剂 2-乙基，4-甲基咪唑 3-4份
第二步、玻璃钢模具成型：按含胶量68％计算好所需胶液，在涂好液体脱模剂CHEMLEASEPMR的过渡模具上将配制好的胶液用刮板刮抹均匀，然后铺贴一层无碱玻璃纤维后处理布，并用电吹风加热使胶粘剂浸透玻璃布，使用刮板将胶液涂敷均匀，继续铺贴至所需厚度，模具厚度可根据零件实际尺寸和对模具的刚度要求决定；铺完第二层布后在80℃下加温30min排出气泡；
第三步、模具固化：将铺贴完的玻璃钢模具同过渡模一同送入加温炉中固化，加温炉为Ⅱ类，加温炉最高额定使用温度为250℃，升温速度不小于120℃/h，固化参数见表2；
表2固化参数
温度(℃) 60 80 100 时间(h) 2 2 4
第四步、脱模：玻璃钢模具经100℃固化后随炉冷却，从过渡模上脱模；
第五步、玻璃钢模具加热后处理：参数见表3，后处理完成后，玻璃钢模具随炉冷却至室温出炉；
表3后处理参数
温度(℃) 120 140 160 时间(h) 2 2 4
第六步、边缘修整：对模具边缘进行适当的修整，先按切割线切割边缘，再用细砂纸打磨去毛刺。
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