CN106426969A - 一种高强度大变形的柔性蒙皮的制备工艺 - Google Patents
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Abstract
一种高强度大变形的柔性蒙皮的制备工艺,该工艺采用高强度、大变形纤维编织布与硅橡胶制备柔性蒙皮。首先使用乙烯基三特丁基过氧硅烷(VTPS)有机硅偶联剂对编织布进行表面预处理;通过压延机上、下滚轴转动,将硅橡胶基体进行压延;在硅橡胶片上、下两面铺设聚四氟乙烯布,并进行裁切;进行硅橡胶片和纤维编织布铺层、装模、贴合,获得柔性蒙皮预制品;将装有柔性蒙皮预制品金属模具放置平板硫化机上进行预热、充模和固化;卸压、降温和脱模后,得到柔性蒙皮制品。本发明提供了一种高强度大变形的柔性蒙皮制备工艺,具有简单方便、成本低廉,组分材料相容性与制品性能俱佳等优点,对柔性蒙皮研制具有重要价值。
Description
技术领域
本发明提供了一种高强度大变形的柔性蒙皮的制备工艺,属于复合材料制造技术领域。
背景技术
通过合理的材料优选和复合工艺,可以实现复合材料柔性蒙皮的高强度、大变形使用要求,在材料选取和工艺探索的基础上,本发明提供了一种可制备高强度、大变形的复合材料柔性蒙皮的制备工艺,该发明具有简单方便、成本低廉,组分材料相容性与制品性能俱佳等优点,具有重要工程应用价值。
发明内容
本发明目的是提供一种高强度、大变形的柔性蒙皮的制备工艺,该工艺具有简单方便、成本低廉,组分材料相容性与制品性能俱佳等优点,对于柔性蒙皮的制备具有重要价值。
本发明所采用的技术方案如下:
1)本发明一种高强度、大变形的柔性蒙皮的制备工艺,其步骤如下:
步骤一、使用乙烯基三特丁基过氧硅烷(VTPS)有机硅偶联剂,对选定的高强度和大变形的纤维编织布进行表面预处理。
步骤二、通过压延机上、下滚轴转动,对伴有“双二四”硫化剂的甲基乙烯硅橡胶基体进行压延,得到满足厚度要求的硅橡胶片。
步骤三、在硅橡胶片上、下两面铺设聚四氟乙烯布,并使硅橡胶片与聚四氟乙烯布贴合均匀,形成一体。
步骤四、使用正方形金属模具对硅橡胶片进行裁切,裁切满足金属模腔大小的硅橡胶片,裁切后,将聚四氟乙烯布去除。
步骤五、按照硅橡胶片-纤维编织布-硅橡胶片的铺层顺序,将裁切的硅橡胶和纤维编织布进行铺层、装模、贴合,形成柔性蒙皮预制品。
步骤六、将装有柔性蒙皮预制品的金属模具,放置平板硫化机加热板上预热,预热温度100℃,持续时间2min。预热后的柔性蒙皮预制品在模压成型时可降低模压压力,提高制品的性能。
步骤七、将硫化温度升至105℃,压力升至20MPa,持续时间20min,对放置在硫化机加热板上的金属模具进行熔体充模,直至硅橡胶流动并充满金属模腔为止。
步骤八、充模结束后,对金属模具进行3min左右的卸压、排气、松模。
步骤九、继续提高硫化温度至110℃左右,压力至25MPa,持续时间10min,使硅橡胶与纤维编织布发生交联和固化。
步骤十、卸压、降温至室温,并脱模,使用脱模剂,将固化后的柔性蒙皮从金属模具内取出,得到高强度大变形的柔性蒙皮制品。
其中,步骤一所述的“有机硅偶联剂(VTPS)”是一种橡胶助剂,其主要作用在于增强橡胶对于填充物质的黏贴性和浸润性,以提高橡胶与填料的粘贴强度,其具体使用方法为:用浓度为30%的VTPS溶液和乙醇溶液浸泡纤维编织布,然后,在100℃的温度条件下烘干12小时。
其中,步骤一所述的“高强度和大变形的纤维编织布”是指聚酯纤维、间位芳纶-氨纶纤维或尼龙纤维编织布等强度高、变形大的纤维织布。
其中,步骤二所述的“双二四”硫化剂,能够在较低温度下较快分解,在固化温度为110℃左右时,它能使甲基乙烯硅橡胶的固化效果极佳。
其中,步骤二所述的“压延机”是由两个或两个以上的辊筒,按一定形式排列,将橡胶压制展延成一定厚度胶片的机械。通过上、下滚轴转动,将硅橡胶原料卷入其中,通过调整滚轴间距控制胶片厚度,利用刻刀和厚度计,从滚轴上取下一小块胶片,并测量其厚度,胶片厚度达到要求后,将胶片整体取出。胶片厚度误差可达到0.1%以内,且表面光滑、无介质。
其中,步骤三所述的“聚四氟乙烯布”是以悬浮聚四氟乙烯为原料,浸渍高性能玻璃纤维布而成的纤维布。
其中,步骤四所述的“金属模具”由要求材料能够承受20MPa至80MPa的高压,且在175℃至200℃温度条件下硬度无显著下降,且耐脱模剂的化学腐蚀。
其中,步骤五所述的“贴合”指在金属模具的内腔中涂刷一层隔离水,防止橡胶在硫化过程中粘贴在模具上,以影响柔性蒙皮的质量。硅橡胶片在模腔内应均匀铺满,防止表面出现缺胶或多胶,以影响表面光洁度。对于表面不光滑的纤维编织布,纤维编织布与硅橡胶片需在压延机上完成。
其中,步骤六所述的“预热”在预制品置于模腔内,且在合模及硅橡胶流动前进行。长期使用的模具易受到硫化机加热板状态(平行度、磨耗)的影响,应注意模具表面防锈保养,防止模具对柔性蒙皮制备的影响。
其中,步骤六所述的“硫化机加热板”的尺寸至少比模具的外型尺寸要大30mm,加热板的热源位于模具外部,模具的温度场分布均匀、稳定。将固化制品取出后,填入下一个预制品之前,需要确认模具温度是否已恢复至硫化温度,如果模具温度未能恢复至硫化温度,会影响柔性蒙皮的质量。
其中,步骤七所述的充模过程,即在压力的作用下,硅橡胶在模具内从高压部位流向低压部位流动,应采用让胶料从模腔内流出的充模方式,让硅橡胶在模腔内均匀地流动。
其中,步骤七所述的“硫化温度、压力和时间”,是柔性蒙皮充模与固化的三个工艺参数。升温可以加速充模和固化速度,缩短时间,但过高温度会使硅橡胶流动与固化速度太快,引起充模和交联(即固化)不足。增压也可加速充模和固化速度,缩短时间,但过低压力会使硅橡胶流动与固化速度太慢,引起充模和交联不足,过高压力会导致成本增加,并受设备限制。过短的保压保温时间会引起充模和固化不足,过长的保压保温时间会降低效率,导致成本增加。
其中,步骤八所述的“排气”过程,即排放模具内空气,避免制品内部出现气泡引起的干斑,缩短固化时间和提高制品性能,过早或过迟排气对制品质量均不利。
本发明提供了一种高强度大变形的柔性蒙皮制备工艺,具有简单方便、成本低廉,组分材料相容性与制品性能俱佳等优点,对柔性蒙皮研制有重要价值。
附图说明
图1是本发明所属工艺的流程框图
图2是编织纤维布示意图
图3是压延机工作示意图
图4是平板硫化机工作示意图
具体实施方式
下面结合附图和实施实例对本发明做出进一步的说明。
本发明的流程图如图1所示,本发明的具体实施步骤如下:首先使用乙烯基三特丁基过氧硅烷(VTPS)有机硅偶联剂对编织布进行表面预处理,编织纤维布示意图如图2所示;通过压延机上、下滚轴转动,将硅橡胶基体进行压延,压延机示意图如图3所示;在硅橡胶片上、下两面铺设聚四氟乙烯布,并进行裁切;进行硅橡胶片和纤维编织布铺层、装模、贴合,获得柔性蒙皮预制品;将装有柔性蒙皮预制品金属模具放置平板硫化机上进行预热、充模和固化,平板硫化机的工作示意图如图4所示;卸压、降温和脱模后,得到柔性蒙皮制品。
步骤一、使用乙烯基三特丁基过氧硅烷(VTPS)有机硅偶联剂,对选定的高强度和大变形的纤维编织布进行表面预处理。
其中,步骤一所述的“有机硅偶联剂(VTPS)”是一种橡胶助剂,其主要作用在于增强橡胶对于填充物质的黏贴性和浸润性,以提高橡胶与填料的粘贴强度,其具体使用方法为:用浓度为30%的VTPS溶液和乙醇溶液浸泡纤维编织布,然后,在100℃的温度条件下烘干12小时。
其中,步骤一所述的“高强度和大变形的纤维编织布”是指聚酯纤维、间位芳纶-氨纶纤维或尼龙纤维编织布等强度高、变形大的纤维织布。
步骤二、通过压延机上、下滚轴转动,对伴有“双二四”硫化剂的甲基乙烯硅橡胶基体进行压延,得到满足厚度要求的硅橡胶片。
其中,步骤二所述的“双二四”硫化剂,能够在较低温度下较快分解,在固化温度为110℃左右时,它能使甲基乙烯硅橡胶的固化效果极佳。
其中,步骤二所述的“压延机”是由两个或两个以上的辊筒,按一定形式排列,将橡胶压制展延成一定厚度胶片的机械。通过上、下滚轴转动,将硅橡胶原料卷入其中,通过调整滚轴间距控制胶片厚度,利用刻刀和厚度计,从滚轴上取下一小块胶片,并测量其厚度,胶片厚度达到要求后,将胶片整体取出。胶片厚度误差可达到0.1%以内,且表面光滑、无介质。
步骤三、在硅橡胶片上、下两面铺设聚四氟乙烯布,并使硅橡胶片与聚四氟乙烯布贴合均匀,形成一体。
其中,步骤三所述的“聚四氟乙烯布”是以悬浮聚四氟乙烯为原料,浸渍高性能玻璃纤维布而成的纤维布。
步骤四、使用正方形金属模具对硅橡胶片进行裁切,裁切满足金属模腔大小的硅橡胶片,裁切后,将聚四氟乙烯布去除。
其中,步骤四所述的“金属模具”由要求材料能够承受20MPa至80MPa的高压,且在175℃至200℃温度条件下硬度无显著下降,且耐脱模剂的化学腐蚀。
步骤五、按照硅橡胶片-纤维编织布-硅橡胶片的铺层顺序,将裁切的硅橡胶和纤维编织布进行铺层、装模、贴合,形成柔性蒙皮预制品。
其中,步骤五所述的“贴合”指在金属模具的内腔中涂刷一层隔离水,防止橡胶在硫化过程中粘贴在模具上,以影响柔性蒙皮的质量。硅橡胶片在模腔内应均匀铺满,防止表面出现缺胶或多胶,以影响表面光洁度。对于表面不光滑的纤维编织布,纤维编织布与硅橡胶片需在压延机上完成。
步骤六、将装有柔性蒙皮预制品的金属模具,放置平板硫化机加热板上预热,预热温度100℃,持续时间2min。预热后的柔性蒙皮预制品在模压成型时可降低模压压力,提高制品的性能。
其中,步骤六所述的“预热”在预制品置于模腔内,且在合模及硅橡胶流动前进行。长期使用的模具易受到硫化机加热板状态(平行度、磨耗)的影响,应注意模具表面防锈保养,防止模具对柔性蒙皮制备的影响。
其中,步骤六所述的“硫化机加热板”的尺寸至少比模具的外型尺寸要大30mm,加热板的热源位于模具外部,模具的温度场分布均匀、稳定。将固化制品取出后,填入下一个预制品之前,需要确认模具温度是否已恢复至硫化温度,如果模具温度未能恢复至硫化温度,会影响柔性蒙皮的质量。
步骤七、将硫化温度升至105℃,压力升至20MPa,持续时间20min,对放置在硫化机加热板上的金属模具进行熔体充模,直至硅橡胶流动并充满金属模腔为止。
其中,步骤七所述的充模过程,即在压力的作用下,硅橡胶在模具内从高压部位流向低压部位流动,应采用让胶料从模腔内流出的充模方式,让硅橡胶在模腔内均匀地流动。
其中,步骤七所述的“硫化温度、压力和时间”,是柔性蒙皮充模与固化的三个工艺参数。升温可以加速充模和固化速度,缩短时间,但过高温度会使硅橡胶流动与固化速度太快,引起充模和交联(即固化)不足。增压也可加速充模和固化速度,缩短时间,但过低压力会使硅橡胶流动与固化速度太慢,引起充模和交联不足,过高压力会导致成本增加,并受设备限制。过短的保压保温时间会引起充模和固化不足,过长的保压保温时间会降低效率,导致成本增加。
步骤八、充模结束后,对金属模具进行3min左右的卸压、排气、松模。
其中,步骤八所述的“排气”过程,即排放模具内空气,避免制品内部出现气泡引起的干斑,缩短固化时间和提高制品性能,过早或过迟排气对制品质量均不利。
步骤九、继续提高硫化温度至110℃左右,压力至25MPa,持续时间10min,使硅橡胶与纤维编织布发生交联和固化。
步骤十、卸压、降温至室温,并脱模,使用脱模剂,将固化后的柔性蒙皮从金属模具内取出,得到高强度大变形的柔性蒙皮制品。
Claims (1)
1.本发明一种高强度大变形的柔性蒙皮的制备工艺,该工艺具有简单方便、成本低廉、组分材料相容性与制品性能俱佳等优点,该工艺的步骤如下:
步骤一、使用乙烯基三特丁基过氧硅烷(VTPS)有机硅偶联剂,对选定的高强度和大变形的纤维编织布进行表面预处理。
步骤二、通过压延机上、下滚轴转动,对伴有“双二四”硫化剂的甲基乙烯硅橡胶基体进行压延,得到满足厚度要求的硅橡胶片。
步骤三、在硅橡胶片上、下两面铺设聚四氟乙烯布,并使硅橡胶片与聚四氟乙烯布贴合均匀,形成一体。
步骤四、使用正方形金属模具对硅橡胶片进行裁切,裁切满足金属模腔大小的硅橡胶片,裁切后,将聚四氟乙烯布去除。
步骤五、按照硅橡胶片-纤维编织布-硅橡胶片的铺层顺序,将裁切的硅橡胶和纤维编织布进行铺层、装模、贴合,形成柔性蒙皮预制品。
步骤六、将装有柔性蒙皮预制品的金属模具,放置平板硫化机加热板上预热,预热温度100℃,持续时间2min。预热后的柔性蒙皮预制品在模压成型时可降低模压压力,提高制品的性能。
步骤七、将硫化温度升至105℃,压力升至20MPa,持续时间20min,对放置在硫化机加热板上的金属模具进行熔体充模,直至硅橡胶流动并充满金属模腔为止。
步骤八、充模结束后,对金属模具进行3min左右的卸压、排气、松模。
步骤九、继续提高硫化温度至110℃左右,压力至25MPa,持续时间10min,使硅橡胶与纤维编织布发生交联和固化。
步骤十、卸压、降温至室温,并脱模,使用脱模剂,将固化后的柔性蒙皮从金属模具内取出,得到高强度大变形的柔性蒙皮制品。
其中,步骤一所述的“有机硅偶联剂(VTPS)”是一种橡胶助剂,其主要作用在于增强橡胶对于填充物质的黏贴性和浸润性,以提高橡胶与填料的粘贴强度,其具体使用方法为:用浓度为30%的VTPS溶液和乙醇溶液浸泡纤维编织布,然后,在100℃的温度条件下烘干12小时。
其中,步骤一所述的“高强度和大变形的纤维编织布”是指聚酯纤维、间位芳纶-氨纶纤维或尼龙纤维编织布等强度高、变形大的纤维织布。
其中,步骤二所述的“双二四”硫化剂,能够在较低温度下较快分解,在固化温度为110℃左右时,它能使甲基乙烯硅橡胶的固化效果极佳。
其中,步骤二所述的“压延机”是由两个或两个以上的辊筒,按一定形式排列,将橡胶压制展延成一定厚度胶片的机械。通过上、下滚轴转动,将硅橡胶原料卷入其中,通过调整滚轴间距控制胶片厚度,利用刻刀和厚度计,从滚轴上取下一小块胶片,并测量其厚度,胶片厚度达到要求后,将胶片整体取出。胶片厚度误差可达到0.1%以内,且表面光滑、无介质。
其中,步骤三所述的“聚四氟乙烯布”是以悬浮聚四氟乙烯为原料,浸渍高性能玻璃纤维布而成的纤维布。
其中,步骤四所述的“金属模具”由要求材料能够承受20MPa至80MPa的高压,且在175℃至200℃温度条件下硬度无显著下降,且耐脱模剂的化学腐蚀。
其中,步骤五所述的“贴合”指在金属模具的内腔中涂刷一层隔离水,防止橡胶在硫化过程中粘贴在模具上,以影响柔性蒙皮的质量。硅橡胶片在模腔内应均匀铺满,防止表面出现缺胶或多胶,以影响表面光洁度。对于表面不光滑的纤维编织布,纤维编织布与硅橡胶片需在压延机上完成。
其中,步骤六所述的“预热”在预制品置于模腔内,且在合模及硅橡胶流动前进行。长期使用的模具易受到硫化机加热板状态(平行度、磨耗)的影响,应注意模具表面防锈保养,防止模具对柔性蒙皮制备的影响。
其中,步骤六所述的“硫化机加热板”的尺寸至少比模具的外型尺寸要大30mm,加热板的热源位于模具外部,模具的温度场分布均匀、稳定。将固化制品取出后,填入下一个预制品之前,需要确认模具温度是否已恢复至硫化温度,如果模具温度未能恢复至硫化温度,会影响柔性蒙皮的质量。
其中,步骤七所述的充模过程,即在压力的作用下,硅橡胶在模具内从高压部位流向低压部位流动,应采用让胶料从模腔内流出的充模方式,让硅橡胶在模腔内均匀地流动。
其中,步骤七所述的“硫化温度、压力和时间”,是柔性蒙皮充模与固化的三个工艺参数。升温可以加速充模和固化速度,缩短时间,但过高温度会使硅橡胶流动与固化速度太快,引起充模和交联(即固化)不足。增压也可加速充模和固化速度,缩短时间,但过低压力会使硅橡胶流动与固化速度太慢,引起充模和交联不足,过高压力会导致成本增加,并受设备限制。过短的保压保温时间会引起充模和固化不足,过长的保压保温时间会降低效率,导致成本增加。
其中,步骤八所述的“排气”过程,即排放模具内空气,避免制品内部出现气泡引起的干斑,缩短固化时间和提高制品性能,过早或过迟排气对制品质量均不利。
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Legal Events
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PB01 | Publication | ||
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SE01 | Entry into force of request for substantive examination | ||
GR01 | Patent grant | ||
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CF01 | Termination of patent right due to non-payment of annual fee | ||
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Granted publication date: 20181016 Termination date: 20200909 |