CN108044854A - 一种双层玻璃纤维增强热固性塑料半固化成型方法 - Google Patents

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霍文娟
刘印
安淑铭
闫文慧
孙丙辰
李龙飞
忽东风
李鹤
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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
    • B29C43/00—Compression moulding, i.e. applying external pressure to flow the moulding material; Apparatus therefor
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    • B—PERFORMING OPERATIONS; TRANSPORTING
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    • 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

Abstract

本发明涉及一种双层玻璃纤维增强热固性塑料半固化成型方法，属于压塑成型领域。本发明的成型方法，包括模具及高硅氧材料预热；高硅氧压塑；碳纤维预热；碳纤维压塑；开模保温。本发明的成型方法，在高硅氧在半固化的状态下加入碳纤维，两种材料在高温高压状态下一起成型，解决高硅氧层和碳纤维层脱粘的难题；保证了成型产品具有较高的隔热性能和耐冲刷性能。

Description

一种双层玻璃纤维增强热固性塑料半固化成型方法
技术领域
本发明涉及一种双层玻璃纤维增强热固性塑料半固化成型方法，属于压塑成型领域。
背景技术
喷管是火箭弹发动机机构中最关键的部件，其作用一是使燃气流经喷管时加速(膨胀做功)，使燃气由热能变成动能，产生反作用推力；二是通过喷管的临界段、控制气流的流量，保证燃烧室内的设计压力。由于喷管在发动机工作过程中，始终受到高温、高压、高速燃气流的冲刷作用，同时火箭弹在飞行时高速旋转，受到很大的离心作用，并要求有良好的透气性。玻璃纤维增强热固性塑料(如高硅氧、碳纤维等)成型的产品具有有强度、刚度好、化学稳定性好、导热性能好、且耐烧蚀、耐瞬间高温等优良特性。常规火箭弹喷管内形一般压制一种玻璃纤维增强热固性塑料(高硅氧)，高硅氧的隔热性能良好，但耐冲刷性差，不利于喷管的正常工作。
发明内容
本发明的目的是为了解决传统喷管材料性能单一，不利于喷管的长时间工作，为此提供一种双层玻璃纤维增强热固性塑料半固化成型的成型方法。
本发明的目的是通过以下技术方案实现的：
本发明的一种双层玻璃纤维增强热固性塑料半固化成型方法，具体步骤如下：
第一步、模具及高硅氧材料预热
压制模具内腔均匀涂抹脱模剂，压制模具预热至85～95℃，高硅氧在60～80℃；
第二步、高硅氧压塑
将预热后的高硅氧装入预热后的模具内，上模下行，在9～12分钟内表压达到成型压力后，在不大于1.2℃/分钟的升温速率下，使模具温度达到120～135℃，固化时间达到后开模；固化时间按压制模料最厚处壁厚3～5分钟/毫米计算；
在高硅氧压塑成型中上模第一次下行至模具闭合前，焖料10～15分钟，便于原材料中的气体挥发。
第三步、碳纤维预热
碳纤维在90～110℃下，均匀预热10～20分钟，使原材料变软；
第四步、碳纤维压塑
将预热后的碳纤维装入第二步完成高硅氧压制的模具内，上模下行加压至成型压力后，开启加热系统，模具升温速率≤1.2℃/分钟，使模具温度升至165～175℃，固化时间达到后，关闭温控系统；固化时间按压制模料最厚处壁厚3～5分钟/毫米计算；
在碳纤维压制的加压过程中排气2～5次，便于排除碳纤维中挥发的气体。
第五步、开模保温
将模料随模具冷却至40℃以下开模，取出模压成型制件。
有益效果
本发明的成型方法，在高硅氧在半固化的状态下加入碳纤维，两种材料在高温高压状态下一起成型，解决高硅氧层和碳纤维层脱粘的难题；保证了成型产品具有较高的隔热性能和耐冲刷性能。
附图说明
图1为采用本发明成型方法得到的模压件结构图；
图中1-高硅氧层；2-碳纤维层。
具体实施方式
下面结合附图和实施例对本发明的内容作进一步描述：
实施例
采用本发明的一种双层玻璃纤维增强热固性塑料半固化成型方法，具体步骤如下：
第一步、模具及高硅氧材料预热
压制模具内腔均匀涂抹脱模剂，压制模具预热至90℃，高硅氧预热至80℃；
第二步、高硅氧压塑
将预热后的高硅氧装入预热后的模具内，上模第一次下行至模具闭合前，焖料15分钟后合模，在10分钟内表压达到成型压力，然后在1℃/分钟的升温速率下，使模具温度达到135℃，固化时间达到后开模，得到高硅氧层1；
第三步、碳纤维预热
碳纤维在100℃下，均匀预热15分钟，中间翻料一次，保证预热均匀，原材料变软。
第四步、碳纤维压塑
将预热后的碳纤维装入第二步完成高硅氧压制的模具内，压制碳纤维层2，上模下行加压至成型压力，加压过程中排气3次，加压完成开启加热系统，模具按1.2℃/分钟的升温速率，使模具温度升至170℃，固化时间达到后，关闭温控系统；
第五步、开模保温
将模料随模具冷却至40℃后开模，取出模压成型制件，如图1所示。
将实施例压制完成后的产品经车削和铣剖后发现高硅氧层和碳纤维层粘接界清晰，粘接良好，且高硅氧层完好无裂纹。后经飞行试验验证，喷管在3000℃高温、18MPa高压、1300m/s高速的状态下工作20s后，高硅氧层与碳纤维层仍粘结可靠，满足现代喷管的高性能要求，可以应用于喷管结构中。

Claims (3)

1.一种双层玻璃纤维增强热固性塑料半固化成型方法，其特征是：具体步骤如下：
第一步、模具及高硅氧材料预热
压制模具内腔均匀涂抹脱模剂，压制模具预热至85～95℃，高硅氧在60～80℃；
第二步、高硅氧压塑
将预热后的高硅氧装入预热后的模具内，上模下行，在9～12分钟内表压达到成型压力后，在不大于1.2℃/分钟的升温速率下，使模具温度达到120～135℃，固化时间达到后开模；固化时间按压制模料最厚处壁厚3～5分钟/毫米计算；
第三步、碳纤维预热
碳纤维在90～110℃下，均匀预热10～20分钟，使原材料变软；
第四步、碳纤维压塑
将预热后的碳纤维装入第二步完成高硅氧压制的模具内，上模下行加压至成型压力后，开启加热系统，模具升温速率≤1.2℃/分钟，使模具温度升至165～175℃，固化时间达到后，关闭温控系统；固化时间按压制模料最厚处壁厚3～5分钟/毫米计算；
第五步、开模保温
将模料随模具冷却至40℃以下开模，取出模压成型制件。
2.如权利要求1所述的成型方法，其特征是：在高硅氧压塑成型中上模第一次下行至模具闭合前，焖料10～15分钟。
3.如权利要求1所述的成型方法，其特征是：在碳纤维压制的加压过程中排气2～5次。
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