CN108749028B - 一种常温固化耐高温辅助工装材料体系及其制造方法 - Google Patents

Abstract

本发明属于复合材料制造技术领域，提供一种适用于热压罐成型工艺的常温固化耐高温辅助工装材料体系的制造方法。该辅助工装材料体系的主体为梯度固化双组份环氧树脂体系，根据封装体系排布，材料从下至上依次为复合材料坯料层、玻璃布、无孔隔离膜、辅助工装坯料、四氟布、有孔隔离膜、透气毡以真空袋，封装后抽真空，在负压的状态下常温放置8h，完成辅助工装的制造。本发明的通过选取常温固化耐高温树脂体系作为主材、手工糊制工艺制造玻璃钢材质的辅助工装，可以同时实现辅助工装对坯料型面的良好匹配性以及辅助工装制造的简易性。

Description

一种常温固化耐高温辅助工装材料体系及其制造方法

技术领域

本发明属于复合材料制造技术领域，涉及一种常温固化耐高温材料体系，适用于复合材料热压罐成型工艺用辅助工装的制造。

背景技术

由于复合材料在制造过程中，为了保证压力均匀的传递以及获取较佳的产品表面质量，需采用辅助工装(或称工艺盖板)来实现上述目的。

传统上常采用金属、预浸料或橡胶等材料来制造辅助工装，对于内部质量及表面质量要求不高的小曲率或平面层合板制品，上述几种材料均可以作为辅助工装的材料来使用，并且可以达到所需的产品交付要求。但是对于型面较为复杂的层合板产品以及大曲率蜂窝夹层制品而言，金属材质的辅助工装无法完全贴覆坯料，常造成压力不能较好的均匀传递，致使产品内部存在缺陷，表面质量无法达到交付要求；而采用预浸料或橡胶等材质作为辅助工装，虽然能较好的贴覆坯料，提供均匀压力，获取较为优异的内部及表面质量，但该材质辅助工装需经过高温高压条件下的固化或硫化过程才能达到使用要求，存在制造过程繁琐、制造周期较长、制造成本过大等问题。

发明内容

本发明旨在解决的技术问题是发明一种适用于热压罐成型工艺的常温固化耐高温辅助工装材料体系及其工装制造方法，本发明通过对树脂体系组份及配比的设计，使其复合玻璃纤维织物后在常温下即发生固化具备一定的强度及刚度，又能够在热压罐升温过程，保持良好力学性能的同时快速发生固化反应，进一步提升固化物的强度及刚度，而且在固化温度下具备一定的强度及模量保持率，完全满足作为工艺盖板材料的性能要求。

本发明的具体技术方案如下：

一种适用于热压罐成型工艺的常温固化耐高温辅助工装材料体系，所述的辅助工装材料体系，主体为梯度固化双组份环氧树脂体系，组份包括树脂A和固化剂B，其配比根据所选材料的环氧值与胺值计算得出；该辅助工装材料体系，根据封装体系排布，材料从下至上依次为复合材料坯料层、玻璃布4、无孔隔离膜5、辅助工装坯料6、四氟布7、有孔隔离膜8、透气毡9以及真空袋10。

所述树脂A包括双官能度环氧树脂和多官能度环氧树脂，所述固化剂B包括常温固化剂、低温固化剂、中温固化剂和高温固化剂中的两种或多种组合，且所述固化剂B至少包括常温固化剂。

所述的复合材料坯料层,包括铺叠好的预浸料坯料1或通过胶膜2将预浸料坯料1与蜂窝芯3组合形成的蜂窝夹层件坯料。

所述的玻璃布4，需根据零件数模确定尺寸，其边缘需延伸至零件余量线以外，并用压敏胶带或双面胶带沿坯料型面固定，起阻隔胶液污染零件的作用。

所述的无孔隔离膜5，需根据零件数模确定尺寸，其边缘需延伸至玻璃布边缘以外，并用压敏胶带或双面胶带沿坯料型面固定，起阻隔胶液污染零件的作用。

所述的辅助工装坯料6，为手糊浸渍胶液后的玻璃布，胶液含量控制在30％～45％之间，以胶液完全浸渍玻璃布为宜，采用刮板使浸胶玻璃布完全贴合坯料型面，重复步骤至铺叠四层浸胶玻璃布。

上述一种适用于热压罐成型工艺的常温固化耐高温辅助工装材料体系的制造方法，包括以下步骤：

1)配制胶液：采用梯度固化双组份环氧树脂体系，其组份包括树脂A和固化剂B，使用前将两组份按照比例混合均匀；所述树脂A与固化剂B的配比根据所选材料的环氧值与胺值计算得出，工艺适用期不小于2h且常温固化时间小于8h。

所述树脂A包括双官能度环氧树脂和多官能度环氧树脂，由双官能度环氧树脂以及多官能度环氧树脂混合配制而成，实现常温固化的工艺可行性及高温使用的应用可行性。所述固化剂B由常温固化剂、低温固化剂、中温固化剂和高温固化剂中的两种或多种混合配制而成，且所述固化剂B至少包括常温固化剂，实现辅助工装常温固化且耐高温的使用要求。

2)零件准备过程：在铺叠好的预浸料坯料1或通过胶膜2将预浸料坯料1与蜂窝芯3组合形成的蜂窝夹层件坯料表面铺叠一层玻璃布4和一层无孔隔离膜5，要求玻璃布4和无孔隔离膜5的边缘要超出零件余量线。

3)辅助工装坯料6糊制过程：完成上述工序后，在无孔隔离膜5上涂刷一定量的胶液，继而随型铺叠一层玻璃布后再涂刷些许胶液，并采用表面光滑的刮板反复刮压，使浸胶玻璃布完全贴合坯料型面，重复上述工序至完成四层玻璃布的铺叠。所述的辅助工装坯料6，需控制好胶含量，过低的胶含量以及过高的胶含量会导致辅助工装存在缺陷或者力学性能不足等问题，该类辅助工装制造流程以胶液完全浸渍玻璃布为宜。

4)辅助工装制造过程：在辅助工装坯料6表面依次铺覆四氟布7、有孔隔离膜8、透气毡9，并将其放置于真空袋10中，封装后抽真空，在负压的状态下常温放置8h，完成辅助工装的制造过程。

5)辅助工装应用过程：辅助工装完成制造后，在产品坯料表面依次铺放四氟布或可剥布、有孔隔离膜、辅助工装、有孔隔离膜、透气毡，并将其放置于真空袋中，封装后按照产品固化工艺曲线采用热压罐成型工艺固化，完成产品制造过程。

本发明的有益效果为：1)采用手工糊制工艺制造辅助工装，可以解决采用传统材料制造的辅助工装不易贴合坯料型面的问题，工艺简单，成本低廉；2)采用该材料体系制造辅助工装避免了传统工艺盖板需机加或高温高压处理的制造流程，通过简单的室温固化以及使役过程中的高温后固化即可达到使用要求；3)该辅助工装材料体系及工装制造方法能够快速低成本完成辅助工装的制造过程，并且由于该类工装较好的型面贴合性，在产品固化过程中将热压罐压力均匀传递给产品，使其获得优异的内部质量、规整的表面状态、厚度均匀、芯材位置准确的复合材料产品，适用于型面复杂的层合板以及大曲率蜂窝夹层类零件的制造过程。

附图说明

图1为典型蜂窝夹层类零件用辅助工装制造过程封装体系简图；

图2为典型复杂型面层合板类零件用辅助工装制造过程封装体系简图；

图中：1预浸料坯料；2胶膜；3蜂窝芯；4玻璃布；5无孔隔离膜；6辅助工装坯料；7四氟布；8有孔隔离膜；9透气毡；10真空袋。

具体实施方式

本发明所公开的内容，包括组份的设计思路、材料的选取以及该类材料体系的应用领域均应视为本发明的保护范畴，为了进一步说明而不是限制本发明的上述实现方式，结合一种典型的适用于热压罐成型工艺的常温固化耐高温辅助工装材料体系及其工装制造方法作为实施例对本发明进一步说明，详细内容如下：

一种适用于热压罐成型工艺的常温固化耐高温辅助工装材料体系，所述的辅助工装材料体系，主体为梯度固化双组份环氧树脂体系，按树脂A(E44:AG80＝1.5:1):固化剂B(T31:IPDA:DDM＝2:2:1)＝100:35，配制梯度固化双组份环氧树脂，备用。所述的辅助工装制造方法，根据封装体系排布，选取的材料从下至上依次为复合材料坯料层、玻璃布4、无孔隔离膜5、辅助工装坯料6、四氟布7、有孔隔离膜8、透气毡9以及真空袋10。

所述树脂A包括双官能度环氧树脂和多官能度环氧树脂，所述固化剂B包括常温固化剂、低温固化剂、中温固化剂和高温固化剂中的两种或多种组合，且所述固化剂B至少包括常温固化剂。

所述的复合材料坯料层,包括铺叠好的预浸料坯料1或通过胶膜2将预浸料坯料1与蜂窝芯3组合形成的蜂窝夹层件坯料。

所述的玻璃布4，需根据零件数模确定尺寸，其边缘需延伸至零件余量线以外，并用压敏胶带或双面胶带沿坯料型面固定，起阻隔胶液污染零件的作用。

所述的无孔隔离膜5，需根据零件数模确定尺寸，其边缘需延伸至玻璃布边缘以外，并用压敏胶带或双面胶带沿坯料型面固定，起阻隔胶液污染零件的作用。

所述的辅助工装坯料6，为手糊浸渍胶液后的玻璃布，胶液含量控制在30％～45％之间，以胶液完全浸渍玻璃布为宜，采用刮板使浸胶玻璃布完全贴合坯料型面，重复步骤至铺叠四层浸胶玻璃布。

上述一种适用于热压罐成型工艺的常温固化耐高温辅助工装材料体系的制造方法，包括以下步骤：

1)配制胶液：采用梯度固化双组份环氧树脂体系，其组份包括树脂A和固化剂B，使用前将两组份按照比例混合均匀；所述树脂A与固化剂B的配比根据所选材料的环氧值与胺值计算得出，工艺适用期不小于2h且常温固化时间小于8h。

所述树脂A包括双官能度环氧树脂和多官能度环氧树脂，由双官能度环氧树脂以及多官能度环氧树脂混合配制而成，实现常温固化的工艺可行性及高温使用的应用可行性。所述固化剂B由常温固化剂、低温固化剂、中温固化剂和高温固化剂中的两种或多种混合配制而成，且所述固化剂B至少包括常温固化剂，实现辅助工装常温固化且耐高温的使用要求。

2)零件准备过程：在铺叠好的预浸料坯料1或通过胶膜2将预浸料坯料1与蜂窝芯3组合形成的蜂窝夹层件坯料表面铺叠一层玻璃布4和一层无孔隔离膜5，要求玻璃布4和无孔隔离膜5的边缘要超出零件余量线。

3)辅助工装坯料6糊制过程：完成上述工序后，在无孔隔离膜5上涂刷一定量的胶液，继而随型铺叠一层玻璃布后再涂刷些许胶液，并采用表面光滑的刮板反复刮压，使浸胶玻璃布完全贴合坯料型面，重复上述工序至完成四层玻璃布的铺叠。所述的辅助工装坯料6，需控制好胶含量，过低的胶含量以及过高的胶含量会导致辅助工装存在缺陷或者力学性能不足等问题，该类辅助工装制造流程以胶液完全浸渍玻璃布为宜。

4)辅助工装制造过程：在辅助工装坯料6表面依次铺覆四氟布7、有孔隔离膜8、透气毡9，并将其放置于真空袋10中，封装后抽真空，在负压的状态下常温放置8h，完成辅助工装的制造过程。

5)辅助工装应用过程：辅助工装完成制造后，检查内型面表面状态，如无胶瘤等缺陷存在，则可以直接利用其作为工艺盖板随产品完成固化过程。具体为：在产品坯料表面依次铺放四氟布或可剥布、有孔隔离膜、辅助工装、有孔隔离膜、透气毡，并将其放置于真空袋中，封装后按照产品固化工艺曲线采用热压罐成型工艺固化，完成产品制造过程。

采用该材料体系制造的辅助工装，具有成型工艺简单、随型性及传压性能好、耐高温性能优异等特性，该类辅助工装既可以作为大曲率蜂窝夹层结构零件的工艺盖板，又可以作为对贴袋面表面质量要求高的层合板零件的工装使用，固化过程中零件各部分传压较为顺畅，压力均匀性优异。采用此类辅助工装制造的层合板及蜂窝夹层类零件，前者可以有效改善制件的内部及表面质量问题，获得内部质量优异、型面较为规整、厚度均匀的层合板制件；后者极大改善了大曲率蜂窝芯边缘区及凹角区域边缘受压不均，易发生坍塌及架桥等情况，可以制备内部质量好、外形尺寸精确、外观良好的大曲率蜂窝夹层类零件。

以上所述实施例仅表达了本发明的实施方式，但并不能因此而理解为对本发明专利的范围的限制，应当指出，对于本领域的技术人员来说，在不脱离本发明构思的前提下，还可以做出若干变形和改进，这些均属于本发明的保护范围。

Claims (2)

1.一种适用于热压罐成型工艺的常温固化耐高温辅助工装材料体系，其特征在于，所述的辅助工装材料体系的主体为梯度固化双组份环氧树脂体系，组份包括树脂A和固化剂B，其配比根据所选材料的环氧值与胺值确定；根据封装体系排布，所述的辅助工装材料体系材料从下至上依次为复合材料坯料层、玻璃布(4)、无孔隔离膜(5)、辅助工装坯料(6)、四氟布(7)、有孔隔离膜(8)、透气毡(9)及真空袋(10)；

所述树脂A包括双官能度环氧树脂和多官能度环氧树脂，所述固化剂B包括常温固化剂、低温固化剂、中温固化剂和高温固化剂中的两种或多种组合，且所述固化剂B至少包括常温固化剂；

所述的复合材料坯料层为铺叠好的预浸料坯料(1)或通过胶膜(2)将预浸料坯料(1)与蜂窝芯(3)组合形成的蜂窝夹层件坯料；

所述的玻璃布(4)根据零件数模确定尺寸，其边缘需延伸至零件余量线以外，并用压敏胶带或双面胶带沿坯料型面固定，用于阻隔胶液污染零件；

所述的无孔隔离膜(5)根据零件数模确定尺寸，其边缘需延伸至玻璃布边缘以外，并用压敏胶带或双面胶带沿坯料型面固定，用于阻隔胶液污染零件；

所述的辅助工装坯料(6)为浸渍胶液后的玻璃布。

2.权利要求1所述的一种适用于热压罐成型工艺的常温固化耐高温辅助工装材料体系的制造方法，其特征在于以下步骤：

1)配制胶液：采用梯度固化双组份环氧树脂体系，其组份包括树脂A和固化剂B，使用前将两组份按照比例混合均匀；所述树脂A与固化剂B的配比根据所选材料的环氧值与胺值确定，工艺适用期不小于2h且常温固化时间小于8h；

所述树脂A包括双官能度环氧树脂和多官能度环氧树脂，由双官能度环氧树脂以及多官能度环氧树脂混合配制而成，实现常温固化的工艺可行性及高温使用的应用可行性；所述固化剂B由常温固化剂、低温固化剂、中温固化剂和高温固化剂中的两种或多种混合配制而成，且所述固化剂B至少包括常温固化剂，实现辅助工装常温固化且耐高温的使用要求；

2)零件准备过程：在铺叠好的预浸料坯料(1)或通过胶膜(2)将预浸料坯料(1)与蜂窝芯(3)组合形成的蜂窝夹层件坯料表面铺叠一层玻璃布(4)和一层无孔隔离膜(5)，要求玻璃布(4)和无孔隔离膜(5)的边缘超出零件余量线；

3)辅助工装坯料(6)糊制过程：完成上述工序后，在无孔隔离膜(5)上涂刷胶液，继而随型铺叠一层玻璃布后再涂刷胶液，并采用表面光滑的刮板反复刮压，使浸胶玻璃布完全贴合坯料型面，重复上述工序至完成四层玻璃布的铺叠；糊制辅助工装坯料(6)过程中，胶液含量控制在30％～45％之间，要求胶液完全浸渍玻璃布；

4)辅助工装制造过程：在辅助工装坯料(6)表面依次铺覆四氟布(7)、有孔隔离膜(8)、透气毡(9)，并将其放置于真空袋(10)中，封装后抽真空，在负压的状态下常温放置8h，完成辅助工装的制造过程；

5)辅助工装应用过程：辅助工装完成制造后，在产品坯料表面依次铺放四氟布或可剥布、有孔隔离膜、辅助工装、有孔隔离膜、透气毡，并将其放置于真空袋中，封装后按照产品固化工艺曲线采用热压罐成型工艺固化，完成产品制造过程。