CN111421858A - 一种复合材料发射箱及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本发明提供一种复合材料发射箱及其制备方法，制备方法包括以下步骤：将防热层材料喷涂于模具表面，并将防热层材料预固化，得到防热层；将第一缝编织物铺覆于防热层上，并真空灌注树脂材料，然后使树脂材料与防热层共固化成型，在防热层上形成复合材料内层；将第二缝编织物铺覆于复合材料内层上，并真空灌注树脂材料，然后固化成型，在复合材料内层上形成复合材料外层；将产品与模具脱离，得到复合材料发射箱。该方法对于制备具有防热层的小口径、大长径比的复合材料发射箱，不仅施工方法简单，且制备的发射箱防热层与复合材料层的界面粘接效果强，可实现防热层无损脱模。

Description

一种复合材料发射箱及其制备方法
技术领域
本发明属于复合材料发射箱成型技术领域，具体涉及一种复合材料发射箱及其制备方法。
背景技术
导弹箱式发射是导弹从固连于发射架上的箱形容器中发射，箱形容器即发射箱，其具有三大功能：1.作为运输箱，导弹置于发射箱内导轨上，利用缓冲和定位锁定装置，防止导弹在运输中因冲击振动受损；2.作为贮存箱，箱内有调温设备，充有氮气和干燥空气，密封后可延长贮存期限；3.作为发射箱。箱内有发射导轨、安全锁定机构和电缆，并与发射控制系统相连，以实施射前检查、瞄准和发射。箱式发射以其能快速提高战时反应速度、贮存环境良好等优势在导弹武器系统中被广泛应用。
传统的导弹发射箱采用金属材料制成，但金属材料具有重量大、透波性差等缺点，而复合材料发射箱具有轻质高强、透波性能好、功能结构可设计性强、保温隔热性能优异等优点，近年正逐步替代老式金属发射箱。对于复合材料发射箱，由于在导弹发射过程中，固体火箭发动机产生的燃气温度高，燃气中含有大量的三氧化二铝粉末，对发射箱的内壁会产生严重的高温冲刷磨蚀，为了提高二次发射反应速度、降低成本，需对复合材料发射装置进行耐烧蚀绝热保护。
国内外对导弹发动机壳体的热保护材料均有较多的研究，得到广泛使用的为三元乙丙橡胶、丁腈橡胶、硅橡胶等，在固体发动机部位多采用贴敷橡胶绝热材料来进行热保护，但对于导弹发射器，如发射箱、筒等，由于发射箱口径小、长径比大，人员无法进入其中对其内壁贴附橡胶绝热材料。中国专利文献CN110774611A公开碳纤维发射筒的成型方法，其采用对发射筒内壁进行后喷涂的方法，在复合材料发射筒成型后，再在发射筒内壁喷涂防热层。但该方法对于小口径、大长径比的发射箱型号，人员也无法进入进行喷涂。若使用专用自动化内腔喷涂装置，通过自动化探入式可伸缩喷头，随着箱体转动，喷头在箱体内沿轴向运动从而实现箱体内壁涂料的喷涂，其优点是自动化程度高，但是自动化内腔喷涂装置前期投入较高；自动化控制程序普适性差，一套自动喷涂程序只能用于一种或形状尺寸极其相近的产品；这种自动化内腔喷涂方式对于圆形截面发射筒体喷涂效果好，但对于矩形截面或异形截面的发射箱喷涂均匀性不能保证；且喷头伸缩长度有局限性。
发明内容
本发明解决的技术问题是提供一种复合材料发射箱及其制备方法，该方法对于制备具有防热层的小口径、大长径比的复合材料发射箱施工方法简单，且制备的发射箱防热层与复合材料层的界面粘接效果强，可实现防热层无损脱模。
为了解决上述问题，本发明的一个方面是提供一种复合材料发射箱的制备方法，包括以下步骤：
S1.将防热层材料喷涂于模具表面，并将所述防热层材料预固化，得到防热层；
S2.将第一缝编织物铺覆于所述防热层上，并真空灌注树脂材料，然后使所述树脂材料与所述防热层共固化成型，在所述防热层上形成复合材料内层，所述复合材料内层的厚度不超过5mm；
S3.将第二缝编织物铺覆于所述复合材料内层上，并真空灌注树脂材料，然后固化成型，在所述复合材料内层上形成复合材料外层；
S4.将步骤S3的产品与模具脱离，得到所述复合材料发射箱。
本发明的复合材料发射箱的制备方法，通过先将防热层材料喷涂在模具上，形成防热层，再在防热层上铺覆增强材料，并真空灌注树脂材料形成复合材料层，得到具有防热层的复合材料发射箱，对于小口径、大长径比的发射箱来说，与人工后粘贴耐烧蚀胶片或后喷涂防热层材料的方法相比，施工更简单；由于防热层材料与复合材料层的材料不同，为了提高防热层与复合材料层界面的粘接效果，本发明在将防热层材料喷涂后先进行预固化，使防热层材料预成型，具有一定的硬度，但未完全固化，使其保持一定粘性，然后与真空灌注的复合材料内层共固化，保证二者粘合效果；并且将复合材料层分为复合材料内层和复合材料外层，将复合材料内层的厚度控制为较薄，以便能更好将复合材料内层真空灌注时的压力传导至防热层与复合材料层的界面上，保证防热层与复合材料层之间的粘接效果；然后再在复合材料内层上形成厚度较厚的复合材料外层，以满足复合材料发射箱的壁厚要求。
优选地，步骤S2中形成的复合材料内层的厚度小于等于2mm。研究发现防热层与复合材料内层的界面粘接效果与共固化中的压力有关，为了实现真空灌注时大气压力能够均匀的传导到所有防热层与内层的结合界面上，将复合材料内层设计较薄，可确保防热层与复合材料内层粘接牢固。
优选地，步骤S2中真空灌注树脂材料与步骤S1中喷涂防热层材料之间间隔6-42小时。由于防热层与复合材料内层的界面粘接效果与防热层的固化程度有关，固化时间太短，防热层未成形，硬度不够，会使防热层与复合材料内层粘接强度不够；固化时间太长，防热层完全固化，会使界面粘接力极小，防热层与复合材料内层无法粘接，经实验研究发现，将喷涂防热层材料与防热层材料同真空灌注的树脂材料接触之间的时间间隔控制为6-42小时，可保证防热层材料预成型，既具有一定的硬度，又具有较好的粘性。进一步优选地，步骤S2中真空灌注所述树脂材料与步骤S1中喷涂防热层材料之间间隔22-26小时。
优选地，还包括在步骤S1之前进行：S0.在所述模具的表面粘贴不粘层，所述不粘层的外表面为光滑面，且所述不粘层的接缝与步骤S4中产品与模具脱离的方向不垂直。通过在模具上先贴覆不粘层，不粘层表面光滑减少防热层与模具的摩擦力，可进一步便于防热层和复合材料层的整体脱模。为防止不粘层在脱模过程中破损、起皱对防热层造成损伤，贴覆过程中使不粘层的接缝与脱模方向不垂直，不粘层须有较强的粘接力和强度以保证发射箱脱模时其不与模具表面分离，不破裂，且避免胶带接缝处于模具棱角位置上。具体地，不粘层指一面覆有粘合材料，可与模具表面粘贴，另一面为光滑不粘面的层状材料；不粘层可以是胶带，优选一面为聚四氟乙烯、一面为玻璃纤维增强层的胶带，该种胶带是实现涂层无损脱模的最佳材料。该材料既能满足其与模具的粘接牢固性要求，其自身强度还可通过玻璃纤维层的厚度来调整，以满足在一定脱模拉力下不被破坏。
优选地，步骤S1中，将防热层材料喷涂于模具表面采用多次喷涂的方式，每次喷涂厚度0.04-0.06mm，喷涂一遍后待涂层自然风干再进行下一次喷涂；
优选地，步骤S1中，喷涂防热层材料时，对模具大面、导轨凹槽平面的喷涂与对模具导轨凹槽立面、模具棱角的喷涂采用不同口径的气动喷枪；进一步地，对模具大面、导轨凹槽平面的喷涂采用口径为3.0mm的气动喷枪，气源压力为0.3-0.5MPa，对模具导轨凹槽立面、模具棱角的喷涂采用口径为1.5mm的气动喷枪，气源压力为0.1-0.2MPa。可保证防热层的喷涂厚度更均一、精准、可控；
优选地，步骤S1还包括在喷涂防热层材料之前，对不需要喷涂防热层材料的部位粘贴美纹纸。通过粘贴美纹纸可对相应部位进行保护，施工完毕后除去美纹纸即可，克服了伸入式后喷涂时只能对内表面全部喷涂的难题。
优选地，步骤S2具体包括：
S201.将所述第一缝编织物铺覆于所述防热层上；
S202.在所述第一缝编织物上依次铺覆脱模布、导流网、导流管、至少两层真空袋膜，每层所述真空袋膜的边缘密封，底层真空袋膜将其下的辅助材料包裹，上层真空袋膜将所述底层真空袋膜包裹，且在每层所述真空袋膜的下方设置抽真空管；
S203.将所述真空袋膜抽真空并保压，然后真空灌注所述树脂材料；
S204.将真空灌注后的所述树脂材料与所述防热层共固化成型，在所述防热层上形成复合材料内层。
本发明进一步采用双层真空袋膜覆盖的真空灌注方式，两层真空袋膜在真空灌注时所起的作用不同，底层真空袋膜作用是在抽真空时将其覆盖的真空灌注辅助材料及增强材料中的空气排尽，而上层真空袋膜的作用是通过抽真空将底层真空袋膜压实，通过上层真空袋膜的压实作用可提高树脂材料的渗透强度，提高产品厚度的均一性。
优选地，在步骤S201之前，还对所述防热层表面进行打磨处理。由于防热层与复合材料内层的界面粘接效果还与防热层的表面粗糙程度有关，经实验研究发现，在防热层材料预固化后对防热层进行打磨处理，可提高防热层与复合材料内层的粘接效果。
优选地，在步骤S201之前，还在模具上导轨凹槽的底面和立面分别铺覆至少一层聚酯纤维表面毡。由于导轨凹槽的负曲率拐角部位增强材料不易随形，导致该部位复合材料内层不能与防热涂层压实，易形成布层架空，使防热层与复合材料内层出现分层，脱模时容易破损，在导轨凹槽底面和立面铺覆聚酯纤维表面毡可以填充防热层与复合材料内层的空隙，并形成完好的富树脂层，提高防热层与复合材料内层的界面粘合强度。其中，由于发射箱内壁设有用于发射导弹的导轨，对应的，在发射箱模具的外表面设有用于形成发射箱导轨的导轨凹槽。本文中所述的模具上导轨凹槽即指为形成发射箱的导轨，模具上所设置的凹槽。
优选地，步骤S201中，将所述第一缝编织物铺覆于所述防热层上时，使拼合的所述第一缝编织物之间的接缝位于模具上导轨凹槽底面上；或将铺覆于导轨凹槽底面的整体第一缝编织物沿导轨凹槽的长度方向剪切开口，开口长度与所述导轨凹槽长度相同；步骤S202中，在铺覆脱模布、导流网之后，还将铺覆于导轨凹槽底面的脱模布、导流网沿导轨凹槽的长度方向剪切开口，开口长度与所述导轨凹槽的长度相同。由于模具导轨部位内凹，形成异形截面，负曲率拐角部位铺覆的增强材料和脱模布、导流网等辅助材料不易随型，在抽真空时材料紧绷造成架桥、贴不实、压力传导不到位，导致该部位复合材料内层不能与防热层压实，形成布层架空，防热层与复合材料内层出现分层，脱模时容易破损，因此，在铺覆大面整体的缝编织物时，将拼合铺覆的缝编织物之间的接缝设于导轨的凹槽底面上，或将位于导轨凹槽中的连续的缝编织物、脱模布、导流网沿导轨方向剪切开口，可以防止抽真空时材料紧绷造成的架桥、贴不实、压力传导不到位的情况发生，保证复合材料内层与防热层之间的粘合强度。
优选地，步骤S202中，在铺覆所述底层真空袋膜后，还将压实垫块压在位于模具上导轨凹槽中的所述底层真空袋膜上，然后再铺覆所述上层真空袋膜，使压实垫块位于所述上层真空袋膜下；所述压实垫块的外壁与所述导轨凹槽的内壁相贴合。由于模具导轨部位内凹，负曲率拐角部位在铺覆真空袋膜时，不易随型，容易出现真空袋搭桥现象，导致该部位复合材料内层不能与防热层压实，形成布层架空，影响防热层与复合材料内层界面粘接质量，本发明通过在导轨凹槽中，底层真空袋膜与上层真空袋膜之间设置压实垫块，底层真空袋膜的抽真空使辅助材料与增强材料中的空气排除，而上层真空袋膜的抽真空可施压于压实垫块，通过压实垫块将压力传导至凹槽底面和立面，从而使导轨凹槽底部和直角处的增强材料压实，防止复合材料内层与防热层分层，提高防热层与复合材料内层的粘合效果。具体地，压实垫块可以为木块、铝合金块等。压实垫块的结构尺寸使其填充于铺覆增强材料与真空灌注辅助材料后的模具导轨凹槽内时底壁与侧壁刚好全部贴合。
优选地，步骤S3中，将第二缝编织物铺覆于所述复合材料内层上之前，先在导轨凹槽部位的底面和立面铺覆一面带短切纤维层的缝编织物，并用垫块将铺覆的缝编织物将导轨凹槽部位垫平，垫块作为预埋填充物。根据强度、重量等指标的综合考量，此处垫块也可选择预埋玻璃钢型材、金属型材等
优选地，步骤S3中，真空灌注树脂材料时，采用轴向分段接力灌注的方式，沿模具轴向每600mm设置一级进胶口，导流管沿环向环绕模具。
优选地，所述缝编织物为一面带短切纤维层的复合缝编织物，铺层时将短切纤维层的一面与防热涂层直接接触，由于树脂固化收缩，会在固化脱模后的防热层表面形成缝编织物的布纹，影响涂层的平面度和光滑程度，采用一面带短切纤维层的复合毡能够有效降低树脂收缩导致的布纹的深度。
优选地，所述防热层材料为硅橡胶类耐烧蚀材料，具体可采用目前现有的各种以室温硫化(RTV)硅橡胶为基材添加各类填料制备的耐烧蚀涂料，优选北京玻钢院复合材料有限公司的BBTC-2516，经对多种行业常用耐烧蚀涂层材料进行实验对比，申请人发现综合耐烧蚀性能和工艺施工性能，最佳涂层材料为北京玻钢院复合材料有限公司的BBTC-2516。
优选地，所述防热层材料采用常温(25℃)进行预固化。
优选地，所述树脂材料为乙烯基树脂或中温固化环氧树脂。
优选地，所述树脂材料为乙烯基树脂，步骤S3固化成型后还进行后固化升温处理。乙烯基树脂在常温下即可固化，但由于防热层材料为硅橡胶类耐烧蚀材料，其对乙烯基树脂常温固化体系有阻聚作用，使二者接触面上的树脂在常温下无法固化完全，因此，对于乙烯基树脂，进行进一步升温后固化处理可提高防热层与复合材料内层的树脂的粘接效果。进一步地，所述步骤S2、步骤S3中固化成型工艺采用常温(25℃)固化至少6小时；进一步地，步骤S3中固化成型之后还进行后固化升温处理，后固化升温处理的条件为：升温至80-120℃并保温2-4小时，升温速率为0.5-3℃/min。
优选地，所述树脂材料为中温固化环氧树脂，所述步骤S2、步骤S3中固化成型工艺为：120℃固化2小时。
本发明的另一方面是提供一种复合材料发射箱，使用上述的复合材料发射箱的制备方法制备得到。
本发明与现有技术相比，具有以下有益效果：
1.本发明的复合材料发射箱的制备方法，通过先将防热层材料喷涂在模具上，形成防热层，再在防热层上铺覆增强材料，并真空灌注树脂材料形成复合材料层，采用防热层与复合材料层一体成型再脱模的方式，不仅保证了软质防热层表面的尺寸精度和光滑度，而且，对于小口径、大长径比的发射箱来说，与人工后粘贴耐烧蚀胶片或后喷涂防热层材料的方法相比，施工更加简单；
2.本发明的复合材料发射箱的制备方法，首先，通过：将复合材料层分为较薄的复合材料内层和复合材料外层两次成型；对导轨凹槽底面和立面提前铺覆聚酯纤维表面毡填充防热层与复合材料内层的空隙；对缝编织物、脱模布、导流网位于凹槽底面的部位剪切开口，防止抽真空时材料拉紧形成搭桥；在两层真空袋膜之间设置压实垫块传递压力等一系列方案，以便复合材料层真空灌注时的压力可以更好的传到至防热层与复合材料层间的界面上，提高防热层与复合材料界面粘接效果；其次，还通过控制喷涂防热层材料完成时刻与防热层材料同复合材料内层树脂材料接触时刻之间的时间间隔，控制防热层的固化时间，使防热层既具有一定硬度，又保持一定粘性，提高防热层与复合材料界面粘接效果；最后，对于乙烯基树脂材料，在常温固化后进一步进行后固化升温处理，克服防热层材料对树脂固化的阻聚效应，提高防热层与复合材料界面粘接效果。
附图说明
图1是本发明实施例1所述的复合材料发射箱的制备方法中复合材料内层成型时的铺层结构图；
图2是本发明实施例1所述的复合材料发射箱的制备方法中复合材料内层成型时的铺层结构图中C处的局部放大图。
其中：1-聚酯纤维表面毡；2-防热层；3-复合缝编织物；4-模具导轨凹槽；5-接缝；6-脱模布；7-导流网；8-一层真空袋膜；9-二层真空袋膜；10-木块。
具体实施方式
下面将结合本发明的实施例，对本发明的技术方案进行清楚、完整地描述，显然，所描述的实施例仅仅是本发明一部分实施例，而不是全部的实施例。基于本发明中的实施例，本领域普通技术人员在没有做出创造性劳动前提下所获得的所有其他实施例，都属于本发明保护的范围。
实施例1
本实施例中，防热层材料采用北京玻钢院复合材料有限公司生产的室温硫化硅橡胶耐烧蚀涂料BBTC-2516；复合材料层的树脂材料均采用乙烯基树脂，购自上纬(上海)精细化工有限公司，产品名称为swancor-901；增强材料常州宏发纵横生产的定制多轴向缝编玻璃纤维织物。
本实施例所述的一种复合材料发射箱的制备方法，包括以下步骤：
S0.模具处理：在模具的表面粘贴厚度为0.18mm的具有一定强度的四氟乙烯胶带，且四氟乙烯胶带的接缝与脱模方向不垂直，并避免胶带接缝处于模具棱角位置，胶带贴覆时须保证无气泡、无皱褶，接缝应完好对接，无重叠、无可见缝隙；
S1.防热层预成型：对不需要喷涂防热层材料的部位粘贴美纹纸，然后将硅橡胶防热层材料喷涂于模具表面，使用电动旋转装置控制模具转动以便于喷涂模具的各面，模具环向旋转，工人轴向移动，一个面一个面的喷涂，根据预先计算好的漆料重量，模具的大面及导轨凹槽的底面采用口径3.0mm气动喷枪喷涂，气源压力0.3-0.5MPa，导轨凹槽立面和模具棱角等非平面部位采用口径1.5mm气动喷枪，气源压力0.1-0.2MPa单独近距离喷涂；喷涂过程中采用多次喷涂的方式，每次喷涂厚度0.05mm，喷涂一遍后待涂层自然风干不粘手再进行下一次喷涂，待涂层半干后用测厚仪测量涂层厚度，对局部厚度不足位置进行补喷；喷涂过程中保证模具各个位置厚度均匀、平整，不出现流挂和大颗粒堆积现象；喷涂完成后使防热层材料在常温下进行预固化，形成防热层；
S2.复合材料内层与防热层共固化成型，参照图1、2的复合材料内层成型时的铺层结构图，包括：
S200.在将防热层材料在常温预固化约12小时之后，对防热层表面进行打磨处理；在模具上导轨凹槽的底面和立面分别铺覆一层聚酯纤维表面毡1；
S201.将一面带短切纤维层的复合缝编织物3铺覆于所述防热层2上，铺层时将短切纤维层的一面与防热层2直接接触，缝编织物采用0°/90°/45°/-45°多轴向缝编织物；对于模具导轨凹槽4处，还做以下处理：将复合缝编织物铺覆于防热层上时，使大面整体铺覆的复合缝编织物之间的接缝5位于模具上导轨凹槽底面上；或将铺覆于导轨凹槽底面的整体复合缝编织物沿导轨凹槽的长度方向剪切开口，开口长度与导轨凹槽长度相同；
S202.在复合缝编织物上依次铺覆脱模布6、导流网7、导流管、一层真空袋膜8、二次真空袋膜9，每层真空袋膜的边缘密封，一层真空袋膜将其下的辅助材料包裹，二层真空袋膜将一层真空袋膜包裹，且在每层真空袋膜的下方设置抽真空管；对于模具导轨凹槽部位，还做以下处理：在铺覆脱模布6、导流网7之后，还将铺覆于导轨凹槽底面的脱模布、导流网沿导轨凹槽的长度方向剪切开口，开口长度与导轨凹槽的长度相同；在铺覆底层真空袋膜后，还将与导轨凹槽尺寸匹配的木块10压在位于模具上导轨凹槽中的底层真空袋膜上，然后再铺覆上层真空袋膜，使木块10位于上层真空袋膜下，木块的外壁与导轨凹槽的内壁相贴合；
S203.将两层真空袋膜抽真空，然后真空灌注乙烯基树脂材料，真空灌注乙烯基树脂材料与步骤S1中喷涂防热层材料之间间隔24小时(即防热层材料在常温下进行预固化24h)；并控制增强材料的用量，使复合材料内层的厚度不超过2mm；
S204.将真空灌注后的乙烯基树脂材料与防热层共固化成型，在防热层上形成复合材料内层，固化机制为常温固化6小时；
S3.复合材料外层成型：复合材料内层固化后，除去表面真空袋压灌注辅材，将内层表面打磨平整，清除导轨里面的胶瘤，铺覆缝编织物时先将导轨凹槽底面和立面用一面带短切纤维层的复合缝编织物垫起，并将合适尺寸的干木条放入导轨凹槽中，将导轨凹槽垫平，并作为预埋填充物，再在外层整体缠绕8层800g/㎡的双轴向缝编织物，使用玻璃纤维纱捆紧，用150mm宽的带状脱模布整体缠绕，导流网和塑料护角用棉线捆紧，沿模具轴向每600mm设置一级进胶口，进胶管沿环向环绕箱体，然后进行抽真空，并保压一段时间，进行真空灌注，使各个面胶液沿轴向同步推进，真空灌注完成后，进行固化处理，固化制度为：常温固化6小时；然后再进行后固化处理，后固化处理的条件为：以1℃/min的升温速率升温至110℃，保温3小时，然后自然降温至40℃以下即可出炉；
S4.产品脱模：使用液压机构先将产品与模具沿轴向反向加压，使产品与模具沿轴向分离，再用铰链将模具缓慢拉出，得到复合材料发射箱产品。
实施例2
本实施例所述的一种复合材料发射箱的制备方法，其余步骤与实施例1均相同，不同之处在于步骤S2中，真空灌注乙烯基树脂材料与步骤S1中喷涂防热层材料之间间隔6小时。
实施例3
本实施例所述的一种复合材料发射箱的制备方法，其余步骤与实施例1均相同，不同之处在于步骤S2中，真空灌注乙烯基树脂材料与步骤S1中喷涂防热层材料之间间隔22小时。
实施例4
本实施例所述的一种复合材料发射箱的制备方法，其余步骤与实施例1均相同，不同之处在于步骤S203中，真空灌注乙烯基树脂材料与步骤S1中喷涂防热层材料之间间隔26小时。
实施例5
本实施例所述的一种复合材料发射箱的制备方法，其余步骤与实施例1均相同，不同之处在于，在步骤S201之前，不对所述防热层表面进行打磨处理。
实施例6
本实施例所述的一种复合材料发射箱的制备方法，其余步骤与实施例1均相同，不同之处在于，步骤S200中未对模具导轨凹槽铺覆聚酯纤维表面毡；S201中未对模具导轨凹槽的缝编织物、真空灌注辅材剪切开口；S202中未对模具导轨凹槽处放置木块压合。
实施例7
本实施例中，防热层材料采用北京玻钢院复合材料有限公司生产的室温硫化硅橡胶耐烧蚀涂料BBTC-2516；复合材料层的树脂材料均采用环氧树脂，购自南通星辰，产品型号为E51；增强材料常州宏发纵横生产的定制多轴向缝编玻璃纤维织物。
本实施例所述的一种复合材料发射箱的制备方法，包括以下步骤：
S0.模具处理：在模具的表面粘贴厚度为0.18mm的具有一定强度的四氟乙烯胶带，且四氟乙烯胶带的接缝与脱模方向不垂直，并避免胶带接缝处于模具棱角位置，胶带贴覆时须保证无气泡、无皱褶，接缝应完好对接，无重叠、无可见缝隙；
S1.防热层预成型：对不需要喷涂防热层材料的部位粘贴美纹纸，然后将硅橡胶防热层材料喷涂于模具表面，使用电动旋转装置控制模具转动以便于喷涂模具的各面，模具环向旋转，工人轴向移动，一个面一个面的喷涂，根据预先计算好的漆料重量，模具的大面及导轨凹槽的底面采用口径3.0mm气动喷枪喷涂，气源压力0.3-0.5MPa，导轨凹槽立面和模具棱角等非平面部位采用口径1.5mm气动喷枪，气源压力0.1-0.2MPa单独近距离喷涂；喷涂过程中采用多次喷涂的方式，每次喷涂厚度0.05mm，喷涂一遍后待涂层自然风干不粘手再进行下一次喷涂，待涂层半干后用测厚仪测量涂层厚度，对局部厚度不足位置进行补喷；喷涂过程中保证模具各个位置厚度均匀、平整，不出现流挂和大颗粒堆积现象；喷涂完成后使防热层材料在常温下进行预固化，形成防热层；
S2.复合材料内层与防热层共固化成型，包括：
S200.在将防热层材料在常温下预固化约12小时之后，对防热层表面进行打磨处理；在模具上导轨凹槽的底面和立面分别铺覆一层聚酯纤维表面毡；
S201.将一面带短切纤维层的复合缝编织物铺覆于防热层上，铺层时将短切纤维层的一面与防热层直接接触；对于模具导轨凹槽处，还做以下处理：将复合缝编织物铺覆于防热层上时，使大面整体铺覆的复合缝编织物之间的接缝位于模具上导轨凹槽底面上；或将铺覆于导轨凹槽底面的整体第一缝编织物沿导轨凹槽的长度方向剪切开口，开口长度与导轨凹槽长度相同；
S202.在复合缝编织物上依次铺覆脱模布、导流网、导流管、两层真空袋膜，每层真空袋膜的边缘密封，底层真空袋膜将其下的辅助材料包裹，上层真空袋膜将底层真空袋膜包裹，且在每层真空袋膜的下方设置抽真空管，其中，灌注用导流管、抽真空管、真空袋膜和粘合胶均选用耐高温型号；对于模具导轨凹槽部位，还做以下处理：在铺覆脱模布、导流网之后，还将铺覆于导轨凹槽底面的脱模布、导流网沿导轨凹槽的长度方向剪切开口，开口长度与导轨凹槽的长度相同；在铺覆底层真空袋膜后，还将与导轨凹槽尺寸匹配的木块压在位于模具上导轨凹槽中的底层真空袋膜上，然后再铺覆上层真空袋膜，使木块位于上层真空袋膜下，木块的外壁与导轨凹槽的内壁相贴合；
S203.抽真空之前往底层真空袋膜和模具之间鼓入60℃左右的热风预热，然后将两层真空袋膜抽真空，并保压一定时间，同时配制当前灌注段需要的环氧树脂，环氧树脂的使用温度为50℃，然后真空灌注环氧树脂材料，真空灌注环氧树脂材料与步骤S1中喷涂防热层材料之间间隔24小时(即防热层材料在常温下进行预固化24h)，并控制增强材料的用量，使复合材料内层的厚度不超过2mm，灌注完毕后，鼓风温度调至110℃，并使模具缓慢旋转，配合旋转接头的使用保持二层真空持续抽气，防止树脂往模具下部堆积，直至树脂凝胶；
S204.将真空灌注后的环氧树脂材料与防热层共固化成型，在防热层上形成复合材料内层，固化机制具体为：30分钟内升温至120℃，并保温2小时，然后自然降温至50℃以下出炉；
S3.复合材料外层成型：复合材料内层固化后，除去表面真空袋压灌注辅材，将内层表面打磨平整，清除导轨里面的胶瘤，铺覆缝编织物时先将导轨凹槽底面和立面用一面带短切纤维层的缝编织物垫起，并将合适尺寸的干木条放入导轨凹槽中，将导轨凹槽垫平，去掉木条后，再在外层整体缠绕8层800g/㎡的双轴向缝编织物，使用玻璃纤维纱捆紧，用150mm宽的带状脱模布整体缠绕，导流网和塑料护角用棉线捆紧，沿模具轴向每600mm设置一级进胶口，进胶管沿环向环绕箱体，然后进行抽真空，并保压一段时间，进行真空灌注，使各个面胶液沿轴向同步推进，真空灌注完成后，进行固化处理，固化制度为：30分钟内升温至120℃，保温2小时，自然降温至50℃以下即可出炉；
S4.产品脱模：使用液压机构先将产品与模具沿轴向反向加压，使产品与模具沿轴向分离，再用铰链将模具缓慢拉出，得到复合材料发射箱产品。
实施例8
本实施例所述的一种复合材料发射箱的制备方法，其余步骤与实施例3均相同，不同之处在于步骤S2中，真空灌注乙烯基树脂材料与步骤S1中喷涂防热层材料之间间隔6小时。
对比例1
本对比例的复合材料发射箱的制备方法，其余部分与实施例1均相同，不同之处仅在于复合材料层未分为两层分别制备，未对导轨凹槽处做相应处理。制备方法具体如下：
S0.模具处理：模具处理具体操作与实施例1相同。
S1.防热层预成型：防热层材料的喷涂与实施例1相同；
S2.复合材料层成型：防热层固化后，将表面打磨平整，将导轨凹槽底面和立面用一面带短切纤维层的缝编织物垫起，并将合适尺寸的干木条放入导轨凹槽中，将导轨凹槽垫平，再在外层整体缠绕10层800g/㎡的双轴向缝编织物，使用玻璃纤维纱捆紧，用150mm宽的带状脱模布整体缠绕，导流网和塑料护角用棉线捆紧，沿模具轴向每600mm设置一级进胶口，进胶管沿环向环绕箱体，然后进行抽真空，并保压一段时间，进行真空灌注，使各个面胶液沿轴向同步推进，真空灌注完成后，进行固化处理，固化制度为：常温固化6小时，然后再进行后固化处理，后固化处理的条件为：以1℃/min的升温速率升温至110℃，保温3小时，自然降温至40℃以下即可出炉；
S3.产品脱模：使用液压机构先将产品与模具沿轴向反向加压，使产品与模具沿轴向分离，再用铰链将模具缓慢拉出，得到复合材料发射箱产品。
对比例2
本对比例的复合材料发射箱的制备方法，其余部分与实施例1均相同，不同之处在于步骤S2中，真空灌注乙烯基树脂材料与步骤S1中喷涂防热层材料之间间隔48小时。
对比例3
本对比例的复合材料发射箱的制备方法，其余部分与实施例1均相同，不同之处仅在于步骤S3常温固化之后，不进行后固化处理。
复合材料发射箱防热层与复合材料层粘接质量测试
按照GB/T 5210-20 06《色漆和清漆拉开法附着力试验》标准规定的方法定量测量不同方法制备的复合材料发射箱上涂层与复合材料的界面粘接力。测试方法为：用金属板模拟金属模具，贴一层四氟胶带，在画好的试样格中间放置一片玻璃钢圆片用于后期粘玻璃钢柱作为拉拔的受力物，然后按照各实施例和对比例中防热层、复合材料层的成型方法、工况，分别成型涂层、复合材料层，再按画好的试样格切成测试用试样。粘接前处理：玻璃钢柱表面喷砂，玻璃钢圆片表面打磨处理。
其中，对比例1的方法制备得到的发射箱在脱模时，防热层与复合材料层剥离，使产品无法完整脱模，因此未进行上述测试。实施例6的方法得到的发射箱的导轨凹槽的棱角处防热层与复合材料层略有分离，由于该实施例相比于实施例1区别处在于导轨凹槽，而该试验为根据实施例与对比例的成型方法，对应制作平铁板(无导轨)进行测定，无法测定发射箱上导轨凹槽等异形处的性能，因此未对此实施例单独进行测试。
由以下测试结果可以看出，对比例2的试样，由于真空灌注乙烯基树脂材料与喷涂防热层材料之间间隔时间过长，灌注树脂时防热层已完全固化，使防热层与复合材料层之间粘接效果差，界面粘接力极小以至采用上述测试方法无法获得测试数据；对比例3的试样，对于乙烯基树脂，若仅采用常温固化，不进行后固化升温处理，乙烯基树脂会受防热层材料的阻聚效应影响，导致防热层与复合材料层界面粘接力极小以至采用上述测试方法无法获得测试数据；而本发明的复合材料发射箱的制备方法，获得的产品，防热层与复合材料层之间界面粘接力强，其中，实施例1、2、3、4相比，区别在于真空灌注乙烯基树脂材料与喷涂防热层材料之间的时间间隔，而实施例2由于时间间隔短，形成的防热层未硬化，使其与实施例1、3、4相比，防热层与复合材料层之间粘接效果稍差。实施例5在形成复合材料内层前未对防热层表面进行打磨，其防热层与复合材料层之间粘接效果较差。
Figure BDA0002496306060000151
显然，上述实施例仅仅是为清楚地说明所作的举例，而并非对实施方式的限定。对于所属领域的普通技术人员来说，在上述说明的基础上还可以做出其它不同形式的变化或变动。这里无需也无法对所有的实施方式予以穷举。而由此所引伸出的显而易见的变化或变动仍处于本发明创造的保护范围之中。

Claims (10)

1.一种复合材料发射箱的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
S1.将防热层材料喷涂于模具表面，并将所述防热层材料预固化，形成防热层；
S2.将第一缝编织物铺覆于所述防热层上，并真空灌注树脂材料，然后使所述树脂材料与所述防热层共固化成型，在所述防热层上形成复合材料内层，所述复合材料内层的厚度不超过5mm；
S3.将第二缝编织物铺覆于所述复合材料内层上，并真空灌注树脂材料，然后固化成型，在所述复合材料内层上形成复合材料外层；
S4.将步骤S3的产品与模具脱离，得到所述复合材料发射箱。
2.根据权利要求1所述的复合材料发射箱的制备方法，其特征在于：
步骤S2中真空灌注树脂材料与步骤S1中喷涂防热层材料之间间隔6-42小时。
3.根据权利要求1所述的复合材料发射箱的制备方法，其特征在于，还包括在步骤S1之前进行：
S0.在所述模具的表面粘贴不粘层，所述不粘层的外表面为光滑面，且所述不粘层的接缝与步骤S4中产品与模具脱离的方向不垂直。
4.根据权利要求1所述的复合材料发射箱的制备方法，其特征在于，步骤S2具体包括：
S201.将所述第一缝编织物铺覆于所述防热层上；
S202.在所述第一缝编织物上依次铺覆脱模布、导流网、导流管、至少两层真空袋膜，每层所述真空袋膜的边缘密封，底层真空袋膜将其下的辅助材料包裹，上层真空袋膜将所述底层真空袋膜包裹，且在每层所述真空袋膜的下方设置抽真空管；
S203.将所述真空袋膜抽真空，并保压，然后真空灌注所述树脂材料；
S204.将真空灌注后的所述树脂材料与所述防热层共固化成型，在所述防热层上形成复合材料内层。
5.根据权利要求4所述的复合材料发射箱的制备方法，其特征在于：
在步骤S201之前，还在模具上导轨凹槽的底面和立面分别铺覆至少一层聚酯纤维表面毡。
6.根据权利要求4所述的复合材料发射箱的制备方法，其特征在于：
步骤S201中，将所述第一缝编织物铺覆于所述防热层上时，使拼合的所述第一缝编织物之间的接缝位于模具上导轨凹槽的底面上；或将铺覆于所述导轨凹槽底面的整体第一缝编织物沿所述导轨凹槽的长度方向剪切开口，开口的长度与所述导轨凹槽的长度相同；
步骤S202中，在铺覆脱模布、导流网之后，还将位于所述导轨凹槽底面的脱模布、导流网沿所述导轨凹槽的长度方向剪切开口，开口的长度与所述导轨凹槽的长度相同。
7.根据权利要求4所述的复合材料发射箱的制备方法，其特征在于：
步骤S202中，在铺覆所述底层真空袋膜后，还将压实垫块压在位于模具上导轨凹槽中的所述底层真空袋膜上，然后再铺覆所述上层真空袋膜，使压实垫块位于所述上层真空袋膜下；所述压实垫块的外壁与所述导轨凹槽的内壁相贴合。
8.根据权利要求1或2所述的复合材料发射箱的制备方法，其特征在于，
所述树脂材料为乙烯基树脂，步骤S3中固化成型之后还进行后固化处理，后固化处理的条件为：升温至80-120℃并保温2-4小时。
9.根据权利要求1或2所述的复合材料发射箱的制备方法，其特征在于，
所述树脂材料为中温固化环氧树脂，所述步骤S2、步骤S3中固化成型工艺为：120℃下固化2小时。
10.一种复合材料发射箱，使用如权利要求1-9任一所述的复合材料发射箱的制备方法制备得到。
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