CN107322953A - 提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法 - Google Patents

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卜祥威
舒巍
陈永乐
万里程
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    • B29C—SHAPING OR JOINING OF PLASTICS; SHAPING OF MATERIAL IN A PLASTIC STATE, NOT OTHERWISE PROVIDED FOR; AFTER-TREATMENT OF THE SHAPED PRODUCTS, e.g. REPAIRING
    • B29C70/00—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts
    • B29C70/04—Shaping composites, i.e. plastics material comprising reinforcements, fillers or preformed parts, e.g. inserts comprising reinforcements only, e.g. self-reinforcing plastics
    • B29C70/28—Shaping operations therefor
    • B29C70/40—Shaping or impregnating by compression not applied
    • B29C70/42—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles
    • B29C70/44—Shaping or impregnating by compression not applied for producing articles of definite length, i.e. discrete articles using isostatic pressure, e.g. pressure difference-moulding, vacuum bag-moulding, autoclave-moulding or expanding rubber-moulding

Abstract

本发明是一种提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法，该方法包括如下步骤：（1）在碳纤维织物表面施撒热塑性的定型剂制成预制体；（2）使用加热、真空预压的方式在预制体模具上铺贴预制体，预制体铺贴完毕后移至模压机进行加压，完毕之后使用自封袋真空封存；（3）在步骤（2）制备的预制体上面依次铺放脱模布、导流网、真空袋，通过连接真空管路注胶。本发明提高了液体成型工艺成型复合材料制品的纤维体积含量、降低了孔隙率，从而进一步拉进了液体成型工艺与热压罐工艺的水平，为液体成型在高端领域尤其是在航空航天领域的应用提供了思路。

Description

提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法
技术领域
本发明涉及一种提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法。
背景技术
复合材料是由基体和增强材料组成的一种新型材料。对于纤维增强复合材料而言，基体一般为树脂，增强材料则是纤维。纤维的作用主要是提供复合材料力学方面的需求以满足整个复合材料制件的承载能力，树脂的作用则是为了传递载荷。因此，复合材料中纤维的体积含量越高，制件的承载能力就越强。传统的真空导入复合材料制品的体积含量大多不超过55%，相比于热压罐工艺低了大概低了5个百分点。
真空导入工艺是一种低成本的复合材料液体成型工艺，其原理是利用对真空袋进行抽真空，然后利用大气压将树脂导入“干”纤维中实现成型。液体成型工艺成本非常低廉，但是相比于热压罐工艺，制品的纤维体积含量偏低，孔隙率偏高，这也是限制液体成型工艺向高端领域尤其是航空航天领域发展的一个重要因素。因此，提高此工艺的纤维体积含量、降低孔隙率对真空导入工艺的进一步应用有着重要意义。
发明内容
为了解决现有真空导入工艺成型复合材料制品纤维体积含量较低、孔隙率较高的问题，本发明提供了一种提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法，该方法有效的提高纤维体积含量，降低孔隙率。
为了达到上述目的，本发明是通过以下技术方案实现的：
本发明是一种提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法，该方法包括如下步骤：
（1）在碳纤维织物表面施撒热塑性的定型剂制成预制体；
（2）使用加热、真空预压的方式在预制体模具上铺贴预制体，预制体铺贴完毕后移至模压机进行加压，完毕之后使用自封袋真空封存；
（3）在步骤（2）制备的预制体上面依次铺放脱模布、导流网、真空袋，通过连接真空管路注胶。
本发明的进一步改进在于：加压方式为反复加压。
本发明的进一步改进在于：所述步骤（3）中，注胶压力为0.5bar。
本发明的有益效果是：本发明提高了液体成型工艺成型复合材料制品的纤维体积含量、降低了孔隙率，从而进一步拉进了液体成型工艺与热压罐工艺的水平，为液体成型在高端领域尤其是在航空航天领域的应用提供了思路。
附图说明
图1 是本发明模压机加压的结构示意图。
图2 是本发明注胶过程的结构示意图。
其中：1-模压机上模；2-模压机下模；3-出胶口；4-导流网；5-脱模布；6-真空袋；7-注胶口；8-模具；9-预制体；10-注脚料筒；11-真空站；12-树脂收集器。
具体实施方式
为了加深对本发明的理解，下面将结合附图和实施例对本发明做进一步详细描述，该实施例仅用于解释本发明，并不对本发明的保护范围构成限定。
如1-2所示，本发明是一种提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法，该方法包括如下步骤：
（1）在碳纤维织物表面施撒热塑性的定型剂制成预制体；
（2）使用加热、真空预压的方式在预制体模具上铺贴预制体，预制体铺贴完毕后移至模压机进行加压，完毕之后使用自封袋真空封存；加压方式为反复加压从而获得较薄的预制体厚度；纤维体积含量的计算公式为：Vf=nρ1/ρ2t，其中Vf-纤维体积含量，n-纤维层数，ρ1-纤维面密度，ρ2-纤维密度，t-预制体厚度。对于固定预制体而言，n、ρ1、ρ2都是固定值，因此，纤维体积含量仅和预制体厚度有关，设置纤维体积含量为0.59则可以计算出所需预制体厚度，也就是需要压机压得的预制体厚度。
（3）在步骤（2）制备的预制体上面依次铺放脱模布、导流网、真空袋，通过连接真空管路注胶，注胶压力为0.5bar，注胶压力通过真空站进行调节。
如图1模压机加压示意图所示，预制体铺层完毕后使用模压机对预制体进行反复加压从而获得较薄的预制体厚度，反复加压的目的是因为预制体在卸压后会发生回弹，反复加压会使回弹量降至最低。
如图2注胶过程示意图，注胶过程依次铺放脱模布、导流网、真空袋，连接真空管路，降低注胶压力，一般降至0.5bar即可，注胶压力通过真空站进行调节，降低注胶压力，降低注胶压力目的是为了防止树脂将真空袋顶起从而控制整个复合材料制品的厚度，降低注胶压力同时也有利于树脂对纤维的浸润从而减少整个制件的孔隙率进一步提高纤维体积含量，注胶压力通过真空站仪表示数进行设置。
在预制体模具8上放置预制体9，在预制体9上方铺放脱模布5、导流网4、真空袋6，真空袋6的左右两侧分别通过连接真空管路连接真空站11，其中一侧的真空站通过真空管路与注胶口7和注胶料筒10连接，另一侧的真空站通过真空管路连接出胶口3和树脂收集器12。
本发明提高了液体成型工艺成型复合材料制品的纤维体积含量、降低了孔隙率，从而进一步拉进了液体成型工艺与热压罐工艺的水平，为液体成型在高端领域尤其是在航空航天领域的应用提供了思路。

Claims (3)

1.提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法，其特征在于：该方法包括如下步骤：
（1）在碳纤维织物表面施撒热塑性的定型剂制成预制体；
（2）使用加热、真空预压的方式在预制体模具上铺贴预制体，预制体铺贴完毕后移至模压机进行加压，完毕之后使用自封袋真空封存；
（3）在步骤（2）制备的预制体上面依次铺放脱模布、导流网、真空袋，通过连接真空管路注胶。
2.根据权利要求1所述提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法，其特征在于：加压方式为反复加压。
3.根据权利要求1所述提高真空导入复合材料制品纤维体积含量的方法，其特征在于：所述步骤（3）中，注胶压力为0.5bar。
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