CN113927919A - 一种环控导管的成型方法 - Google Patents

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Abstract

本发明公开了一种环控导管的成型方法，属于复合材料制品成型技术领域。该方法包括：制备芯模；在芯模外表面铺贴预浸料；将铺贴有预浸料的芯模放入环控导管成型模具的型腔；在芯模内腔表面铺贴第一封装膜层，在环控导管成型模具外表面铺设第二封装膜层，第一封装膜层和第二封装膜层密封连接，形成封闭空间，得到第一封装模具；对第一封装模具进行固化。在本发明中环控导管的预浸料铺贴在芯模和环控导管成型模具之间，依靠真空负压使芯模紧密贴合环控导管铺层预制体内壁，并将压力传递至环控导管成型模具上，因此环控导管铺层预制体外壁也实现了紧密贴合，成型后同时具有高表面质量的内外壁；并且，采用低温固化工艺，实现低成本化。

Description

一种环控导管的成型方法
技术领域
本发明涉及复合材料制品成型技术领域，特别涉及一种环控导管的成型方法。
背景技术
航空飞行器的环境控制系统承担向机上人员及设备提供舒适安全工作环境的任务，通常由座舱空气调节，电子设备强迫冷却通风、座舱压力控制、环境防护和引气五大分系统组成，各分系统包含大量形状不一互相连接的导管，导管通常由高强薄壁钢管或铝管制成，而复合材料由于具有轻质高强耐腐蚀的特性，并可采用一体成型工艺减少大量的连接和装配工作量，实现系统减重，因此在环控管路系统低温部分设计中逐渐成为优先选择。
环控导管的成型质量对系统空气压力、流速、流量等重要参数有直接影响，因此要求其内外表面光滑、清洁，无裂纹、气泡、起皮、分层等缺陷，内表面不允许有擦伤和斑疤。导管形状多样，常见直管、弯管及Y型管、变径管等复杂形状，现有技术中通过水溶性芯模和气囊模具等的成型方法使得制备环控导管成本较高。
发明内容
为了解决现有技术的问题，本发明提供了一种环控导管的成型方法。所述方法包括：
制备芯模；
在所述芯模外表面铺贴预浸料；
将铺贴有预浸料的所述芯模放入环控导管成型模具的型腔；
在所述芯模内腔表面铺贴第一封装膜层，在所述环控导管成型模具外表面铺设第二封装膜层，所述第一封装膜层和所述第二封装膜层密封连接，形成封闭空间，得到第一封装模具；
对所述第一封装模具进行固化，得到含有固化环控导管的模具；
对所述含有固化环控导管的模具进行加热，脱除所述芯模，得到含有固化环控导管的成型模具；
对所述含有固化环控导管的成型模具进行冷却，脱模，得到所述环控导管。
进一步地，所述制备芯模包括：
预热芯模原料，得到软化芯模原料；
在芯模模具型腔内随形铺贴所述软化芯模原料；
在所述芯模模具型腔内的软化芯模原料表面铺贴第三封装膜层，并在所述芯模模具外铺设第四封装膜层，所述第三封装膜层和所述第四封装膜层密封连接，形成封闭空间，得到第二封装模具；
对所述第二封装模具进行热压硫化成型，得到所述芯模。
进一步地，所述芯模原料为片状形状记忆聚合物。
进一步地，所述片状形状记忆聚合物选自环氧SMP、聚氨酯SMP、聚酯SMP、聚乳酸SMP中的至少一种。
进一步地，所述预热条件为：预热温度120℃～140℃，预热时间为30～60min。
进一步地，所述热压硫化成型条件为：
热压温度为150℃～170℃，压力为0.3MPa～0.5MPa，硫化时间为10min～30min。
进一步地，所述制备芯模还包括：
在所述芯模表面贴附隔离膜。
进一步地，所述固化条件为：固化温度为80℃～100℃，固化时间为3h～4h。
进一步地，所述加热要求为加热至所述芯模软化；
优选地，所述加热温度为150℃～170℃。
进一步地，所述第一封装膜层、所述第二封装膜层、所述第三封装膜层和所述第四封装膜均选自耐高温聚合物膜层。
本发明中，所述“预浸料”是指预浸料是用树脂基体在严格控制的条件下浸渍连续纤维或织物，制成树脂基体与增强体的组合物。
本发明实施例提供的技术方案带来的有益效果是：首先，在本发明中环控导管的预浸料铺贴在芯模和环控导管成型模具之间，依靠真空负压使芯模紧密贴合环控导管铺层预制体内壁，并将压力传递至环控导管成型模具上，因此环控导管铺层预制体外壁也实现了紧密贴合，成型后同时具有高表面质量的内外壁；并且，采用低温固化工艺，实现低成本化。其次，本发明中的芯模，刚度随温度可变，在预浸料铺贴、成型过程中保持刚性，提供坚硬光滑的芯模表面，而当环境温度达到材料软化温度以上，芯模刚度迅速下降，便于抽出脱模。再者，形状记忆聚合物加热后具备粘性，可随形铺制，制造芯模无需特殊设备，在热压罐或烘箱中即可完成芯模制造，制备方式简单，成本低廉，并且通过形状记忆聚合物制备的芯模比一般模具更轻，便于搬运操作。另外，在芯模使用后可利用芯模模具恢复形状，实现重复利用。
附图说明
为了更清楚地说明本发明实施例中的技术方案，下面将对实施例描述中所需要使用的附图作简单地介绍，显而易见地，下面描述中的附图仅仅是本发明的一些实施例，对于本领域普通技术人员来讲，在不付出创造性劳动的前提下，还可以根据这些附图获得其他的附图。
图1是本发明实施例一提供的一种环控导管成型模具、芯模和环控导管的装配图；
图2是本发明实施例一提供的一种芯模的结构示意图。
附图标记：1-第一上模；2-第一下模；3-第一凹槽；4-第二凹槽；5-第二上模；6-第二下模；7-第三凹槽；8-第四凹槽；9-第一定位销；10-第一销孔；11-第二定位销；12-第二销孔；13-芯模；14-第一封装膜层；15-环控导管。
具体实施方式
为使本发明的目的、技术方案和优点更加清楚，下面将结合附图对本发明实施方式作进一步地详细描述。
需要说明的是，芯模模具包括：第一上模1和第一下模2，第一上模1的表面设置有与环控导管上表面形状相同的第一凹槽3，所述第一下模2的表面设置有与环控导管下表面形状相同的第二凹槽4；第一上模1连接在第一下模2上，且第一凹槽3和第二凹槽4相对，形成制造芯模的型腔；所述第一上模1的表面还设置有第一定位销9，第一下模2的表面还设置有第一销孔10，第一定位销9和第一销孔10位置对应，第一定位销9位于第一销孔10内。
环控导管成型模具包括：第二上模5和第二下模6，第二上模5的表面设置有与环控导管上表面形状相同的第三凹槽7，所述第二下模6的表面设置有与环控导管下表面形状相同的第四凹槽8；第二上模5连接在第二下模6上，且第三凹槽7和第四凹槽8相对，形成环控导管的型腔；第二上模5的表面还设置有第二定位销11，第二下模6的表面还设置有第二销孔12，第二定位销11和第二销孔12位置对应，第二定位销11位于第二销孔12内。第一凹槽3和第二凹槽4的深度和长度分别大于第三凹槽7和第四凹槽8的深度和长度。环控导管成型模具为具有刚性的金属模具。
实施例一
一种环控导管的成型方法，该方法包括以下步骤：
步骤(101)：120℃预热环氧SMP 30min，得到软化芯模原料。
步骤(102)：在芯模模具型腔内随形铺贴软化的环氧SMP。
步骤(103)：在芯模模具型腔内的软化的环氧SMP表面铺贴第三封装膜层，并在芯模模具外铺设第四封装膜层，第三封装膜层和第四封装膜层通过密封条密封连接，形成封闭空间，得到第二封装模具。第三封装膜层和第四封装膜均选自耐高温聚合物真空袋膜，耐高温聚合物可以为聚酰亚胺、聚芳醚、聚苯并唑类中的一种。
步骤(104)：对第二封装模具在热压罐中进行热压，温度为150℃，压力为0.3MPa，时间为10min，冷却脱模，得到芯模。其中，热压硫化时也可以在烘箱中进行，若使用烘箱则保持真空即可，温度、硫化时间条件相同。
步骤(105)：在芯模表面贴附隔离膜。隔离膜由聚四氟乙烯膜材料制成，从而在通过该芯模制备环控导管时，可以更容易剥离。
步骤(106)：在贴附有隔离膜芯模外表面铺贴预浸料至预定的厚度。
步骤(107)：环控导管成型模具的型腔内打两遍脱模剂，将铺贴有预浸料的芯模放入环控导管成型模具的型腔。
步骤(108)：在芯模内腔表面铺贴第一封装膜层，在环控导管成型模具外表面铺设第二封装膜层，第一封装膜层和第二封装膜层密封连接，形成封闭空间，得到第一封装模具。第一封装膜层和第二封装膜均选自耐高温聚合物真空袋膜。耐高温聚合物可以为聚酰亚胺、聚芳醚、聚苯并唑类中的一种。
步骤(109)：对第一封装模具在温度为80℃下加热固化3h，得到含有固化环控导管的模具。
步骤(110)：对含有固化环控导管的模具进行加热至150℃，芯模软化后脱除芯模，得到含有固化环控导管的成型模具。
步骤(111)：对含有固化环控导管的成型模具进行冷却至60℃以下，脱模，得环控导管。将软化变形的芯模放入芯模模具封装，芯模回复形状冷却变硬后取出，用于下次成型。
实施例二
一种环控导管的成型方法，该方法包括以下步骤：
步骤(201)：125℃预热聚氨酯SMP 35min，得到软化芯模原料。
步骤(202)：在芯模模具型腔内随形铺贴软化的聚氨酯SMP。
步骤(203)：在芯模模具型腔内的软化的聚氨酯SMP表面铺贴第三封装膜层，并在芯模模具外铺设第四封装膜层，第三封装膜层和第四封装膜层通过密封条密封连接，形成封闭空间，得到第二封装模具。
步骤(204)：对第二封装模具在温度155℃，压力0.35MPa下进行热压硫化15min，冷却脱模，得到芯模。
步骤(205)：在芯模表面贴附隔离膜。
步骤(206)：在贴附有隔离膜芯模外表面铺贴预浸料至预定的厚度。
步骤(207)：环控导管成型模具的型腔内打两遍脱模剂，将铺贴有预浸料的芯模放入环控导管成型模具的型腔。
步骤(208)：在芯模内腔表面铺贴第一封装膜层，在环控导管成型模具外表面铺设第二封装膜层，第一封装膜层和第二封装膜层密封连接，形成封闭空间，得到第一封装模具。
步骤(209)：对第一封装模具在温度为85℃下加热固化3.5h，，得到含有固化环控导管的模具。
步骤(210)：对含有固化环控导管的模具进行加热至155℃，芯模软化后脱除芯模，得到含有固化环控导管的成型模具。
步骤(211)：对含有固化环控导管的成型模具进行冷却至60℃以下，脱模，得环控导管。
实施例三
一种环控导管的成型方法，该方法包括以下步骤：
步骤(301)：130℃预热聚酯SMP 45min，得到软化芯模原料。
步骤(302)：在芯模模具型腔内随形铺贴软化的聚酯SMP。
步骤(303)：在芯模模具型腔内的软化的聚酯SMP表面铺贴第三封装膜层，并在芯模模具外铺设第四封装膜层，第三封装膜层和第四封装膜层通过密封条密封连接，形成封闭空间，得到第二封装模具。
步骤(304)：对第二封装模具在温度160℃，压力0.4MPa下进行热压硫化20min，冷却脱模，得到芯模。
步骤(305)：在芯模表面贴附隔离膜。
步骤(306)：在贴附有隔离膜芯模外表面铺贴预浸料至预定的厚度。
步骤(307)：环控导管成型模具的型腔内打两遍脱模剂，将铺贴有预浸料的芯模放入环控导管成型模具的型腔。
步骤(308)：在芯模内腔表面铺贴第一封装膜层，在环控导管成型模具外表面铺设第二封装膜层，第一封装膜层和第二封装膜层密封连接，形成封闭空间，得到第一封装模具。
步骤(309)：对第一封装模具在温度为90℃下加热固化3.7h，得到含有固化环控导管的模具。
步骤(310)：对含有固化环控导管的模具进行加热至160℃，芯模软化后脱除芯模，得到含有固化环控导管的成型模具。
步骤(311)：对含有固化环控导管的成型模具进行冷却至60℃以下，脱模，得环控导管。
实施例四
一种环控导管的成型方法，该方法包括以下步骤：
步骤(401)：135℃预热聚乳酸SMP 50min，得到软化芯模原料。
步骤(402)：在芯模模具型腔内随形铺贴软化的聚乳酸SMP。
步骤(403)：在芯模模具型腔内的软化的聚乳酸SMP表面铺贴第三封装膜层，并在芯模模具外铺设第四封装膜层，第三封装膜层和第四封装膜层通过密封条密封连接，形成封闭空间，得到第二封装模具。
步骤(404)：对第二封装模具在温度165℃，压力0.45MPa下进行热压硫化25min，冷却脱模，得到芯模。
步骤(405)：在芯模表面贴附隔离膜。
步骤(406)：在贴附有隔离膜芯模外表面铺贴预浸料至预定的厚度。
步骤(407)：环控导管成型模具的型腔内打两遍脱模剂，将铺贴有预浸料的芯模放入环控导管成型模具的型腔。
步骤(408)：在芯模内腔表面铺贴第一封装膜层，在环控导管成型模具外表面铺设第二封装膜层，第一封装膜层和第二封装膜层密封连接，形成封闭空间，得到第一封装模具。
步骤(409)：对第一封装模具在温度为95℃下加热固化3.9h，得到含有固化环控导管的模具。
步骤(410)：对含有固化环控导管的模具进行加热至165℃，芯模软化后脱除芯模，得到含有固化环控导管的成型模具。
步骤(411)：对含有固化环控导管的成型模具进行冷却至60℃以下，脱模，得环控导管。
实施例五
一种环控导管的成型方法，该方法包括以下步骤：
步骤(501)：140℃预热环氧SMP、聚氨酯SMP、聚酯SMP、聚乳酸SMP60min，得到软化芯模原料。
步骤(502)：在芯模模具型腔内随形铺贴软化的环氧SMP、聚氨酯SMP、聚酯SMP、聚乳酸SMP。
步骤(503)：在芯模模具型腔内的软化的环氧SMP、聚氨酯SMP、聚酯SMP、聚乳酸SMP表面铺贴第三封装膜层，并在芯模模具外铺设第四封装膜层，第三封装膜层和第四封装膜层通过密封条密封连接，形成封闭空间，得到第二封装模具。
步骤(504)：对第二封装模具在温度170℃，压力0.5MPa下进行热压硫化30min，冷却脱模，得到芯模。
步骤(505)：在芯模表面贴附隔离膜。
步骤(506)：在贴附有隔离膜芯模外表面铺贴预浸料至预定的厚度。
步骤(507)：环控导管成型模具的型腔内打两遍脱模剂，将铺贴有预浸料的芯模放入环控导管成型模具的型腔。
步骤(508)：在芯模内腔表面铺贴第一封装膜层，在环控导管成型模具外表面铺设第二封装膜层，第一封装膜层和第二封装膜层密封连接，形成封闭空间，得到第一封装模具。
步骤(509)：对第一封装模具在温度为100℃下加热固化4h，得到含有固化环控导管的模具。
步骤(510)：对含有固化环控导管的模具进行加热至170℃，芯模软化后脱除芯模，得到含有固化环控导管的成型模具。
步骤(511)：对含有固化环控导管的成型模具进行冷却至60℃以下，脱模，得环控导管。
需要说明的是，形状记忆聚合物(Shape Memory Polymer，简称SMP)，又称为形状记忆高分子，是指具有初始形状的制品在一定的条件下改变其初始条件并固定后，通过外界条件(如热、电、光、化学感应等)的刺激又可恢复其初始形状的高分子材料。
值得说明的是，首先，在本发明中环控导管的预浸料铺贴在芯模和环控导管成型模具之间，依靠真空负压使芯模紧密贴合环控导管铺层预制体内壁，并将压力传递至环控导管成型模具上，因此环控导管铺层预制体外壁也实现了紧密贴合，成型后同时具有高表面质量的内外壁；并且，采用低温固化工艺，实现低成本化。其次，本发明中的芯模，刚度随温度可变，在预浸料铺贴、成型过程中保持刚性，提供坚硬光滑的芯模表面，而当环境温度达到材料软化温度以上，芯模刚度迅速下降，便于抽出脱模。再者，形状记忆聚合物加热后具备粘性，可随形铺制，制造芯模无需特殊设备，在热压罐或烘箱中即可完成芯模制造，制备方式简单，成本低廉，并且通过形状记忆聚合物制备的芯模比一般模具更轻，便于搬运操作。另外，在芯模使用后可利用芯模模具恢复形状，实现重复利用。
上述本发明实施例序号仅仅为了描述，不代表实施例的优劣。
以上所述仅为本发明的较佳实施例，并不用以限制本发明，凡在本发明的精神和原则之内，所作的任何修改、等同替换、改进等，均应包含在本发明的保护范围之内。

Claims (10)

1.一种环控导管的成型方法，其特征在于，所述方法包括：
制备芯模；
在所述芯模外表面铺贴预浸料；
将铺贴有预浸料的所述芯模放入环控导管成型模具的型腔；
在所述芯模内腔表面铺贴第一封装膜层，在所述环控导管成型模具外表面铺设第二封装膜层，所述第一封装膜层和所述第二封装膜层密封连接，形成封闭空间，得到第一封装模具；
对所述第一封装模具进行固化，得到含有固化环控导管的模具；
对所述含有固化环控导管的模具进行加热，脱除所述芯模，得到含有固化环控导管的成型模具；
对所述含有固化环控导管的成型模具进行冷却，脱模，得到所述环控导管。
2.根据权利要求1所述的一种成型环控导管的方法，其特征在于，所述制备芯模包括：
预热芯模原料，得到软化芯模原料；
在芯模模具型腔内随形铺贴所述软化芯模原料；
在所述芯模模具型腔内的软化芯模原料表面铺贴第三封装膜层，并在所述芯模模具外铺设第四封装膜层，所述第三封装膜层和所述第四封装膜层密封连接，形成封闭空间，得到第二封装模具；
对所述第二封装模具进行热压硫化成型，得到所述芯模。
3.根据权利要求2所述的一种成型环控导管的方法，其特征在于，所述芯模原料为片状形状记忆聚合物。
4.根据权利要求3所述的一种成型环控导管的方法，其特征在于，所述片状形状记忆聚合物选自环氧SMP、聚氨酯SMP、聚酯SMP、聚乳酸SMP中的至少一种。
5.根据权利要求4所述的一种成型环控导管的方法，其特征在于，所述预热条件为：预热温度120℃～140℃，预热时间为30～60min。
6.根据权利要求2所述的一种成型环控导管的方法，其特征在于，所述热压硫化成型条件为：
热压温度为150℃～170℃，压力为0.3MPa～0.5MPa，硫化时间为10min～30min。
7.根据权利要求2所述的一种成型环控导管的方法，其特征在于，所述制备芯模还包括：
在所述芯模表面贴附隔离膜。
8.根据权利要求1所述的一种成型环控导管的方法，其特征在于，所述固化条件为：固化温度为80℃～100℃，固化时间为3h～4h。
9.根据权利要求1所述的一种成型环控导管的方法，其特征在于，所述加热要求为加热至所述芯模软化；
优选地，所述加热温度为150℃～170℃。
10.根据权利要求2所述的一种成型环控导管的方法，其特征在于，所述第一封装膜层、所述第二封装膜层、所述第三封装膜层和所述第四封装膜均选自耐高温聚合物膜层。
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