CN109608672A - 一种耐高温复合材料制备工艺方法 - Google Patents

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Abstract

本发明属于航空复合材料制造领域，具体涉及一种耐高温复合材料制备工艺方法。本发明以可溶性处理剂石英纤维作为耐高温复合材料的增强材料，在进行耐高温复合材料的制备前，采用水煮法进行表面处理剂的去除，并涂覆耐高温表面处理剂，制备石英纤维增强耐高温树脂预浸料。在模具表面进行预浸料的铺贴，并采用真空袋法进行压实，采用模压法制备复合材料过程中进行抽真空。上述方法为简单的工艺措施，减小了石英纤维表面处理剂去除时对石英纤维强度的损失，以及在复合材料制备过程中，减小了复合材料中孔隙率，对于石英纤维增强耐高温树脂复合材料的制备具有较高的应用价值。

Description

一种耐高温复合材料制备工艺方法
技术领域
本发明属于航空复合材料制造领域，具体涉及一种耐高温复合材料制备工艺方法。
背景技术
随着航空、航天等先进技术领域高速发展，对于耐高温复合材料提出了更高的性能需求，不仅要求其具有较高的耐温性能，还具有良好的高温力学性能。在耐高温复合材料制备过程中，由于石英纤维是一种优良的耐高温材料，其耐高温性能比高硅氧纤维高，长期使用温度可达到1200℃，软化点温度高达1700℃，同时具有高的绝缘性能，耐烧蚀，抗热震，优良的介电性能和良好的化学稳定性。在石英纤维作为复合材料的增强材料时，为改善石英纤维表面与树脂基体间的结合状态，在石英纤维表面涂敷表面处理剂。常用的纤维表面处理剂为环氧K，使用该处理剂的石英纤维在200℃以下使用时，与复合材料基体树脂具有良好的结合性能；而当温度升高250℃以上时，该处理剂发生分解，石英纤维与基体树脂间的粘接性能下降，导致复合材料力学性能明显下降。为此，需要选择耐高温的石英纤维表面处理剂，以增强石英纤维与耐高温树脂间的结合性能，提高耐高温复合材料的力学性能。
同时由于耐高温树脂在固化过程中，由于耐高温树脂在固化过程中，树脂中小分子的分解挥发，并且其不能完全排除，会在树脂内部形成空隙，影响耐高温复合材料的性能。
石英纤维的表面处理剂进行石英纤维处理过程中，其石英纤维表面处理未进行处理，并且还有环氧类表面处理剂残留，影响石英纤维增强复合材料性能的提高，同时由于耐高温树脂中的溶剂在树脂固化过程中，在树脂中形成空隙，降低复合材料力学性能。
发明内容
本发明目的：本发明提供一种石英纤维增强耐高温树脂基复合材料的制备方法，在进行复合材料制备前，采用水煮法去除石英纤维表面的可溶性处理剂，然后进行石英纤维表面耐高温处理剂的涂覆，并且制备预浸料。
本发明技术方案：一种耐高温复合材料制备工艺方法，其特征在于，采用水煮法去除石英纤维表面的可溶性处理剂，然后进行石英纤维表面耐高温处理剂的涂覆，并且制备预浸料，具体包括以下步骤：
步骤一，采用水煮法对可溶性表面处理剂的石英纤维布进行可溶性表面处理剂的去除；
步骤二，将耐高温石英表面处理剂涂覆到石英纤维布表面；
步骤三，将耐高温树脂涂覆至石英纤维布表面，制备石英纤维增强耐高温树脂预浸料；
步骤四，在模具表面进行石英纤维增强耐高温树脂预浸料的铺贴，然后采用真空袋法进行预浸料的压实；
步骤五，采用模压法进行石英纤维增强耐高温树脂的固化，在固化过程中，进行抽真空。
所述耐高温石英表面处理剂涂覆到石英纤维布表面采用涂刷法或浸渍法。
所述耐高温树脂涂覆至石英纤维布表面采用涂刷法、浸渍法或热熔法。
所述水煮法是采用蒸馏水进行水煮，水煮时间为20h，水煮温度不小于90℃，并且在水煮过程中，换水2～3次。
本发明有益效果：本发明以可溶性处理剂石英纤维作为耐高温复合材料的增强材料，在进行耐高温复合材料的制备前，采用水煮法进行表面处理剂的去除，并涂覆耐高温表面处理剂，制备石英纤维增强耐高温树脂预浸料。在模具表面进行预浸料的铺贴，并采用真空袋法进行压实，采用模压法制备复合材料过程中进行抽真空。上述方法为简单的工艺措施，减小了石英纤维表面处理剂去除时对石英纤维强度的损失，以及在复合材料制备过程中，减小了复合材料中孔隙率，对于石英纤维增强耐高温树脂复合材料的制备具有较高的应用价值。
具体实施方式
为了解决上述石英纤维表面处理剂去除方法对石英纤维性能的降低，本发明采用可溶性表面处理剂的石英纤维布，作为石英纤维增强耐高温树脂复合材料增强材料，在复合材料制备前，先将可溶性表面处理剂的石英纤维布表面的可溶性表面处理剂采用水进行溶解，然后在石英纤维布表面涂覆耐高温石英表面处理剂，之后进行石英纤维增强耐高温复合材料的制备。同时，在耐高温复合材料制备过程中，首先采用真空袋法，对耐高温复合材料进行压实，同时抽出耐高温复合采用中的小分子物质，然后在耐高温复合材料制备过程中，采用模压法制备耐高温复合材料时，进行抽真空固化，使耐高温复合材料固化过程中小分子进行抽除，进而降低耐高温复合材料固化过程中的小分子物质，采取上述方法和措施，提高石英纤维增强耐高温树脂基复合材料的力学性能，拓宽石英纤维增强耐高温树脂基复合材料的应用范围。
实施例一：
将可溶性表面处理剂的石英纤维布采用蒸馏水进行水煮，水煮时间为20h，水煮温度不小于90℃，并且在水煮过程中，换水2～3次；
步骤二，将乙炔基三甲氧基硅烷耐高温表面处理剂采用丙酮配制成3％(质量百分数)的溶液，采用浸渍法涂覆到石英纤维布表面，涂覆完成后，将石英纤维布在60℃烘箱中洪2h；
步骤三，将炔基硅烷树脂配制成30％(质量百分数)的溶液，采用涂刷法将炔基硅烷耐高温树脂涂覆至石英纤维布表面，然后将涂刷后的预浸料在120℃烘箱中烘1h，以去除树脂中溶剂；
步骤四，在模具表面进行石英纤维增强耐高温树脂预浸料的铺贴，然后采用真空袋法进行预浸料的压实，具体压实工艺为温度为80℃，时间为30min，真空度不小于0.090MPa；
步骤五，采用模压法进行石英纤维增强耐高温树脂的固化，固化工艺为：180℃/2h+260℃/10h，在固化过程中，采取抽真空措施。
实施例二：
将可溶性表面处理剂的石英纤维采用蒸馏水进行水煮，水煮时间为20h，水煮温度不小于90℃，并且在水煮过程中，换水2～3次；
步骤二，将乙炔基三甲氧基硅烷耐高温表面处理剂采用丙酮配制成3％(质量百分数)的溶液，采用涂刷法涂覆到石英纤维布表面，涂覆完成后，将石英纤维布在60℃烘箱中洪2h；
步骤三，将炔基硅烷树脂配制成30％(质量百分数)的溶液，采用浸渍法将炔基硅烷耐高温树脂涂覆至石英纤维布表面，然后将涂刷后的预浸料在150℃烘箱中烘10min，以去除树脂中溶剂；
步骤四，在模具表面进行石英纤维增强耐高温树脂预浸料的铺贴，然后采用真空袋法进行预浸料的压实，具体压实工艺为温度为80℃，时间为30min，真空度不小于0.090MPa；
步骤五，采用模压法进行石英纤维增强耐高温树脂的固化，固化工艺为：180℃/2h+220℃/2h+260℃/10h，在固化过程中，采取抽真空措施。

Claims (4)

1.一种耐高温复合材料制备工艺方法，其特征在于，采用水煮法去除石英纤维表面的可溶性处理剂，然后进行石英纤维表面耐高温处理剂的涂覆，并且制备预浸料，具体包括以下步骤：
步骤一，采用水煮法对可溶性表面处理剂的石英纤维布进行可溶性表面处理剂的去除；
步骤二，将耐高温石英表面处理剂涂覆到石英纤维布表面；
步骤三，将耐高温树脂涂覆至石英纤维布表面，制备石英纤维增强耐高温树脂预浸料；
步骤四，在模具表面进行石英纤维增强耐高温树脂预浸料的铺贴，然后采用真空袋法进行预浸料的压实；
步骤五，采用模压法进行石英纤维增强耐高温树脂的固化，在固化过程中，进行抽真空。
2.如权利要求1所述的一种耐高温复合材料制备工艺方法，其特征在于，所述耐高温石英表面处理剂涂覆到石英纤维布表面采用涂刷法或浸渍法。
3.如权利要求1或2所述的一种耐高温复合材料制备工艺方法，其特征在于，所述耐高温树脂涂覆至石英纤维布表面采用涂刷法、浸渍法或热熔法。
4.如权利要求3所述的一种耐高温复合材料制备工艺方法，其特征在于，所述水煮法是采用蒸馏水进行水煮，水煮时间为20h，水煮温度不小于90℃，并且在水煮过程中，换水2～3次。
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葛宇: ""含端炔基硅烷偶联剂处理石英纤维对透波用QF/PSA复合材料界面影响"", 《中国优秀硕士学位论文全文数据库 工程科技I辑》 *
邢晓红 等主编: "《机械制造技术》", 30 June 2018 *

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