CN104829857B - 一种碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料粘接界面处理方法 - Google Patents
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Abstract
一种碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料粘接界面处理方法，属于碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料制造技术领域。该方法通过在碳纤维/酚醛‑丁腈橡胶材料的表面涂刷配制的酚醛‑丁腈橡胶与短切碳纤维混合的胶液，然后进行干燥和打磨处理，以提高材料的粘接性能。本发明在材料表面，尤其在凹陷处增加了短切纤维，在其间粘接时，材料层间形成纤维穿刺的结构，从而可大幅度地提高界面的粘结强度，提升产品质量。
Description
技术领域
本发明属于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料制造技术领域，具体涉及一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料粘接界面处理方法。
背景技术
碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料作为固体火箭发动机绝热层中的抗冲刷层材料，因碳纤维连续编织形成的骨架结构，具有优异的抗高温粒子冲刷性能。由于碳纤维编织工艺的特性，目前只有1mm、2mm、3mm、4mm等四种厚度规格，一般发动机抗冲刷层的厚度为1mm~18mm，因此，采取了多层粘接的方法，以达到设定的厚度。射线照相检测结果表现为层间粘接质量较差，严重的竟形成局部鼓包，导致产品返修、返工或报废，产品的生产进度和质量成本受到严重影响。
发明内容
本发明提供一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料粘接界面处理方法，用以提高材料之间粘接强度、达到确保产品粘接质量的目的。
为解决上述技术问题，本发明所采用的技术方案是：一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料粘接界面处理方法，其特征在于，具体步骤为：
1）配胶步骤：将酚醛丁腈橡胶材料作为基料，按重量比1:1~0.8加入10mm~15mm的短切碳纤维，然后加入溶剂溶解，搅拌，混合均匀；
2）涂刷步骤：将1）中配置的胶均匀涂刷于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的表面，晾置0.5h～1h后，再涂刷第二遍，如此操作，合计涂刷4~5遍；
3）干燥步骤：将涂刷后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料进行干燥处理，除去溶剂；
4）打磨步骤：对干燥后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面进行打磨处理，使涂刷的短切碳纤维处于垂直于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的状态；
通过上述步骤完成对碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料粘接界面的处理。
所述1）配胶步骤中，短切碳纤维与碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的碳纤维保持一致。
所述1）配胶步骤中，溶剂为丙酮。
所述2）涂刷步骤中，采用硬质毛刷进行涂刷，且涂刷时，使短切碳纤维嵌入碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的凹陷处。
所述3）干燥步骤中，通过晾置12h～24h或者采取鼓风或加热措施进行干燥处理；鼓风时间为5h；加热时温度为70℃～80℃，时间为4~5h。
所述4）打磨步骤中，采用钢刷进行打磨处理。
碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料在固化前呈疏松状态，表面呈现碳纤维编织物有序的高低起伏形态，其间粘接时，不可避免地存在高点对高点的结构，在加温和受压过程中，材料内的胶料因材料流动性差的影响，不能充分填充层与层之间的点状空隙。采用本方法处理后，在材料表面，尤其在凹陷处增加了短切纤维，在其间粘接时，材料层间形成纤维穿刺的结构；短切碳纤维的长度适中，其部分位于所处理材料内，部分进入所粘材料，起到骨架作用；通过打磨处理，可以使得；短切碳纤维处于垂直于材料表面的状态，易于进入所粘材料；从而可大幅度地提高界面的粘结强度；所用短切碳纤维和胶料与材料所用的保持一致，可进一步提高其处理效果以及粘接的可靠性。
本发明技术应用后，碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料之间粘接强度的实测值由原来的1.5MPa（扯离强度）提高至2.5MPa，性能裕度达到60%以上，在生产中未产生鼓包的现象，一次生产合格率显著提高，产品射线照相检测未见明显的点状空气缺陷，基本消除了产品返修、返工、报废等问题。本发明目前已在多个型号的发动机产品中得到应用，产生了可观的社会效益和经济效益。
具体实施方式
以下结合实施例来进一步说明本发明，但本发明要求保护的范围并不局限于实施例表述的范围。
一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料粘接界面处理方法，主要包括以下步骤：
1）配胶步骤：将碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的酚醛丁腈橡胶材料作为胶的基料，加入短切碳纤维，加入丙酮溶解，搅拌，混合均匀，所述短切碳纤维的长度为10mm，其与碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的碳纤维保持一致，所述基料与所述短切碳纤维的质量比为1:1；
2）涂刷步骤：用硬质毛刷将配置的胶均匀涂布于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的表面，晾置0.5h后，再涂刷第二遍，如此操作，合计涂刷4遍，涂刷时，使所述短切碳纤维嵌入碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的凹陷处；
3）干燥步骤：将涂刷后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料进行干燥处理，除去溶剂，可以晾置12h；
4）打磨步骤：用钢刷对干燥后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面进行打磨处理，使所述短切碳纤维处于垂直于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的状态。
采用该方法处理后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料与未处理的该材料进行了粘接，其粘接强度的实测值由原来的1.5MPa（扯离强度）提高至2.4MPa，未产生鼓包的现象，产品射线照相检测未见明显的点状空气缺陷。
实施例2：
一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料粘接界面处理方法，主要包括以下步骤：
1）配胶步骤：将碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的酚醛丁腈橡胶材料作为胶的基料，加入短切碳纤维，加入丙酮溶解，搅拌，混合均匀，所述短切碳纤维的长度为15mm，其与碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的碳纤维保持一致，所述基料与所述短切纤维的质量比为1:0.8；
2）涂刷步骤：用硬质毛刷将配置的胶均匀涂布于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的表面，晾置1h后，再涂刷第二遍，如此操作，合计涂刷5遍，涂刷时，使所述短切碳纤维嵌入碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的凹陷处；
3）干燥步骤：将涂刷后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料进行干燥处理，除去溶剂，可以晾置24h；
4）打磨步骤：用钢刷对干燥后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面进行打磨处理，使所述短切碳纤维处于垂直于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的状态。
采用该方法处理后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料之间进行了粘接，其粘接强度的实测值由原来的1.5MPa（扯离强度）提高至2.5MPa，未产生鼓包的现象，产品射线照相检测未见明显的点状空气缺陷。
实施例3：
一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料粘接界面处理方法，主要包括以下步骤：
1）配胶步骤：将碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的酚醛丁腈橡胶材料作为胶的基料，加入短切碳纤维，加入丙酮溶解，搅拌，混合均匀，所述短切碳纤维的长度为12mm，其与碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的碳纤维保持一致，所述基料与所述短切碳纤维的质量比为1:0.9；
2）涂刷步骤：用硬质毛刷将配置的胶均匀涂布于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的表面，晾置0.7h后，再涂刷第二遍，如此操作，合计涂刷4遍，涂刷时，使所述短切碳纤维嵌入碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的凹陷处；
3）干燥步骤：将涂刷后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料进行干燥处理，除去溶剂，鼓风时间为5h；
5）打磨步骤：用钢刷对干燥后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面进行打磨处理，使所述短切碳纤维处于垂直于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的状态。
采用该方法处理后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料与未处理的该材料进行了粘接，其粘接强度的实测值由原来的1.5MPa（扯离强度）提高至2.5MPa，未产生鼓包的现象，产品射线照相检测未见明显的点状空气缺陷。
实施例4：
一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料粘接界面处理方法，主要包括以下步骤：
1）配胶步骤：将碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的酚醛丁腈橡胶材料作为胶的基料，加入短切碳纤维，加入丙酮溶解，搅拌，混合均匀，所述短切碳纤维的长度为10mm，其与碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的碳纤维保持一致，所述基料与所述短切纤维的质量比为1:1；
2）涂刷步骤：用硬质毛刷将配置的胶均匀涂布于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的表面，晾置1h后，再涂刷第二遍，如此操作，合计涂刷5遍，涂刷时，使所述短切碳纤维嵌入碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的凹陷处；
3）干燥步骤：将涂刷后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料进行干燥处理，除去溶剂，加热温度为75℃，时间为5h；
4）打磨步骤：用钢刷对干燥后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面进行打磨处理，使所述短切碳纤维处于垂直于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的状态。
采用该方法处理后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料与未处理的该材料进行了粘接，其粘接强度的实测值由原来的1.5MPa（扯离强度）提高至2.4MPa，未产生鼓包的现象，产品射线照相检测未见明显的点状空气缺陷。
实施例5：
一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料粘接界面处理方法，具体步骤为：
1）配胶步骤：将碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的酚醛丁腈橡胶材料作为胶的基料，加入短切碳纤维，加入丙酮溶解，搅拌，混合均匀，所述短切碳纤维的长度为10mm，其与碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的碳纤维保持一致，所述基料与所述短切纤维的质量比为1:1；
2）涂刷步骤：用硬质毛刷将配置的胶均匀涂布于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的表面，晾置1h后，再涂刷第二遍，如此操作，合计涂刷4遍，涂刷时，使所述短切碳纤维嵌入碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的凹陷处；
3）干燥步骤：将涂刷后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料进行干燥处理，除去溶剂，加热温度为75℃，时间为4h；
4）打磨步骤：用钢刷对干燥后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面进行打磨处理，使所述短切碳纤维处于垂直于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的状态。
采用该方法处理后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料与未处理的该材料进行了粘接，其粘接强度的实测值由原来的1.5MPa（扯离强度）提高至2.4MPa，未产生鼓包的现象，产品射线照相检测未见明显的点状空气缺陷。
Claims (3)
1.一种碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料粘接界面处理方法，其特征在于，具体步骤为：
1）配胶步骤：将酚醛丁腈橡胶材料作为基料，按重量比1:1~0.8加入10mm~15mm的短切碳纤维，然后加入溶剂溶解，搅拌，混合均匀；
所述1）配胶步骤中，短切碳纤维与碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料中的碳纤维保持一致；
2）涂刷步骤：将1）中配置的胶均匀涂刷于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料的表面，晾置0.5h～1h后，再涂刷第二遍，如此操作，合计涂刷4~5遍；涂刷步骤中，采用硬质毛刷进行涂刷，且涂刷时，使短切碳纤维嵌入碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的凹陷处；
3）干燥步骤：将涂刷后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料进行干燥处理，除去溶剂；
4）打磨步骤：对干燥后的碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面进行打磨处理，使涂刷的短切碳纤维处于垂直于碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料表面的状态；打磨步骤中，采用钢刷进行打磨处理；
通过上述步骤完成对碳纤维/酚醛-丁腈橡胶材料粘接界面的处理。
2.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述1）配胶步骤中，溶剂为丙酮。
3.根据权利要求1所述的方法，其特征在于：所述3）干燥步骤中，通过晾置12h～24h或者采取鼓风或加热措施进行干燥处理；鼓风时间为5h；加热时温度为70℃～80℃，时间为4~5h。
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