CN114197099A - 一种三维编织复合材料电缆罩及制备方法 - Google Patents
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Abstract
本发明公开了一种航天三维编织复合材料电缆罩及制备方法，属于材料技术领域。本发明的航天三维编织复合材料电缆罩选用碳纤维层、玻璃纤维层并采用三维编织技术制备碳玻混杂2.5D编织预制体，之后选用耐高温的双马树脂基体，通过树脂传递模塑成型技术，实现碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩的制备，以满足高速导弹对电缆罩的结构轻量化、耐热、透波性能的要求。本发明制备得到的碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩具有整体性能好、质量轻、耐热性能优异、透波性优等优点；电缆罩编织工艺成型不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、形状复杂的产品的生产，设备简单、投资少、见效快，且工艺简单、生产技术易掌握。
Description
技术领域
本发明属于材料技术领域，具体地说是一种三维编织复合材料电缆罩及制备方法。
背景技术
电缆整流罩简称电缆罩，覆盖在发动机电缆外侧，在导弹总体布局设计中，为了连接飞行器内的电气系统，需要使用跨越多个舱段的穿舱电缆，电缆一般紧贴发动机等部段的外壁安装，飞行过程中电缆要受到外部气动力、热载荷作用。为确保电缆在飞行中的可靠工作，一般在电缆外设置有电缆罩。电缆罩对发动机起到热防护作用，对整个发动机的性能和使用寿命起到十分重要的保障作用。多年来，导弹电缆罩大多采用钛合金、铝合金结构承载，并在金属外表面涂敷防热涂层实现防热目的，但这种传统的结构设计思路存在质量大、隔热差、涂层施工成本高、涂层维护难，以及长期使用耐候性难保证等诸多缺陷，目前尚缺乏有效的解决方案。
发明内容
本发明的目的是针对现有技术存在的问题，提供一种三维编织复合材料电缆罩及制备方法，该方案提供了一种三维编织复合材料电缆罩预制体及其制备方法、提供了一种碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩及其制备方法、提供了碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩在航空和深海装备领域中的应用。
本发明的目的是通过以下技术方案解决的：
一种三维编织复合材料电缆罩预制体，其特征在于：该预制体选用碳纤维层和玻璃纤维层、采用三维编织技术制备碳玻混杂2.5D编织预制体；该预制体采用提花机进行编织，包括以下步骤：a、依据电缆罩的尺寸、厚度，对电缆罩的结构进行设计，得到电缆罩沿预制体厚度方向的纱线排布工艺参数；b、沿预制体厚度方向在提花机上进行混杂经纱排布，混杂经纱排布顺序为：下层为碳纤维层、中层为玻璃纤维层、上层为碳纤维层；c、从与预制体厚度垂直的方向引入所需纬纱，每一经纱对应层插入相同材料参数的纬纱进行编织，编织完成后得到电缆罩预制体。
所述步骤b中的混杂经纱排布顺序中的下层的碳纤维层、中层的玻璃纤维层、上层的碳纤维层的厚度之比为1-2:5-9:1-2。
所述步骤b中的碳纤维层采用碳纤维T300、碳纤维T700中的一种或两种，所述步骤b中的玻璃纤维层采用型号为SC8-24X1和/或CR18-5的玻璃纤维。
所述步骤c中的编织是在提花织机上进行。
所述步骤c中的编织的基础结构为浅交弯联2.5D，经纱和纬纱按照一上一下平纹进行交织。
所述步骤c中的每一经纱对应层插入相同材料参数的纬纱进行编织的含义为：碳纤维层的经纱对应碳纤维层的纬纱、玻璃纤维层的经纱层对应玻璃纤维层的纬纱。
一种三维编织复合材料电缆罩，在三维编织复合材料电缆罩预制体的基础上，将电缆罩预制体定形、合模、预热后，采用树脂传递模塑成型技术固化得到三维编织复合材料电缆罩。
该电缆罩的具体制备方法为：d、将双马树脂搅拌均匀、消泡，得到树脂溶液；e、将电缆罩预制体铺入复合模具下槽体并裁剪为设定的规格，采用丙酮进行电缆罩预制体的定形，盖上复合模具上盖板合模后放入烘箱中进行预热；f、从烘箱中拿出复合模具，注入树脂溶液，采用树脂传递模塑成型技术（RTM）使得定形的电缆罩预制体浸渍树脂溶液，经固化后得到碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩。
所述步骤e中的预热温度为50-65℃；所述步骤f中的浸渍是在20-30℃的温度下浸渍电缆罩预制体10-20min；所述步骤f中的固化是在230-250℃的温度下固化6-10小时。
所述步骤f中的三维编织复合材料电缆罩的长度为30-40mm、宽度为10-15mm、厚度为1.5mm±0.2mm。
该三维编织复合材料电缆罩在航空装备领域中的应用、在深海装备领域中的应用。
本发明相比现有技术有如下优点：
本发明的航天三维编织复合材料电缆罩选用碳纤维层、玻璃纤维层并采用三维编织技术制备碳玻混杂2.5D编织预制体，之后选用耐高温的双马树脂基体，通过树脂传递模塑成型技术，实现碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩的制备，以满足高速导弹对电缆罩的结构轻量化、耐热、透波性能的要求；制备得到的碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩具有整体性能好、质量轻、耐热性能优异、透波性优等优点。
本发明采用一体化成型编织方法编织得到的电缆罩预制体，解决了目前存在的金属电缆罩需要进行涂覆耐高温材料，耐高温材料容易失效、脱落的缺点；电缆罩编织工艺成型不受产品尺寸和形状限制，适宜尺寸大、形状复杂的产品的生产，设备简单、投资少、见效快，且工艺简单、生产技术易掌握。
附图说明
附图1为本发明的碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩的结构示意图；
附图2为本发明采用的组合式复合模具下槽体的结构示意图；
附图3为本发明采用的组合式复合模具上盖板的结构示意图；
附图4为本发明提供的实施例的编织结构中的混杂经纱排布顺序图。
其中：1—复合模具下槽体；2—复合模具上盖板；3—预制体铺放槽；4—玻璃纤维层；5—碳纤维层；6—树脂进胶口；7—树脂出胶口。
具体实施方式
下面结合附图与实施例对本发明作进一步的说明。
一种三维编织复合材料电缆罩预制体，该预制体选用碳纤维层和玻璃纤维层、采用三维编织技术制备碳玻混杂2.5D编织预制体；该预制体采用提花机进行编织，包括以下步骤：a、依据电缆罩的尺寸、厚度，对电缆罩的结构进行设计，得到电缆罩沿预制体厚度方向的纱线排布工艺参数；b、沿预制体厚度方向在提花机上进行混杂经纱排布，混杂经纱排布顺序为：下层为碳纤维层5、中层为玻璃纤维层4、上层为碳纤维层5，下层的碳纤维层5、中层的玻璃纤维层4、上层的碳纤维层5的厚度之比为1-2:5-9:1-2；c、从与预制体厚度垂直的方向引入所需纬纱，每一经纱对应层插入相同材料参数的纬纱进行编织，编织的基础结构为浅交弯联2.5D，经纱和纬纱按照一上一下平纹进行交织，编织完成后得到电缆罩预制体。
一种三维编织复合材料电缆罩，在三维编织复合材料电缆罩预制体的基础上，将电缆罩预制体定形、合模、预热后，采用树脂传递模塑成型技术固化得到三维编织复合材料电缆罩。
该电缆罩的具体制备方法为：d、将双马树脂搅拌均匀、消泡，得到树脂溶液；e、将电缆罩预制体铺入复合模具下槽体并裁剪为设定的规格，采用丙酮进行电缆罩预制体的定形，盖上复合模具上盖板合模后放入烘箱中进行50-65℃的预热；f、从烘箱中拿出复合模具，注入树脂溶液，采用树脂传递模塑成型技术（RTM）使得定形的电缆罩预制体在20-30℃的温度下浸渍树脂溶液10-20min，在230-250℃的温度下固化6-10小时后得到碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩，得到的三维编织复合材料电缆罩的长度为30-40mm、宽度为10-15mm、厚度为1.5mm±0.2mm。
实施例一
一种三维编织复合材料电缆罩预制体，该预制体选用碳纤维层和玻璃纤维层、采用三维编织技术制备碳玻混杂2.5D编织预制体；该预制体采用提花机进行编织，包括以下步骤：a、依据电缆罩的尺寸、厚度，对电缆罩的结构进行设计，得到电缆罩沿预制体厚度方向的纱线排布工艺参数；b、采用提花织机进行预制体的织造，首先在提花织机上沿着预制体的厚度方向进行混杂经纱的排列，如图4所示，沿着厚度方向排布0.2mm的碳纤维层5、接着排布1.2mm的玻璃纤维层4，最底层继续排布0.2mm的碳纤维层5；经纱选用碳纤维T300、规格为3k、玻璃纤维选用SC8-24X1；c、从与预制体厚度垂直的方向按照浅交弯联2.5D的规律逐层按照经纱的材料参数引入纬纱，每一经纱对应层插入相同材料参数的纬纱进行编织，即碳纤维层5的经纱对应碳纤维层5的纬纱、玻璃纤维层4的经纱对应玻璃纤维层4的纬纱；经纱和纬纱按照一上一下平纹进行交织，完成纬纱和插入后，打紧纬纱；从上至下形成连续编织；编织完成后得到电缆罩预制体。
实施例二
一种三维编织复合材料电缆罩，在实施例一提供的三维编织复合材料电缆罩预制体的基础上，选用耐高温的双马树脂基体，通过树脂传递模塑成型技术，实现碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩的制备。具体步骤为：d、将双马树脂搅拌均匀、消泡，得到树脂溶液；e、将电缆罩预制体铺入图2所示的复合模具下槽体1并裁剪为设定的规格，采用丙酮进行电缆罩预制体的定形，盖上图3所示的复合模具上盖板2合模后放入烘箱中进行60℃的预热；f、从烘箱中拿出组合式的复合模具，从复合模具上盖板2上的树脂进胶口6注入树脂溶液，采用树脂传递模塑成型技术（RTM）使得定形的电缆罩预制体在30℃的温度下浸渍树脂溶液20min，随后剩余的树脂溶液经树脂出胶口7流出后完成注塑，之后在250℃的温度下固化8小时，固化后开模，得到如图1所示的碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩，得到的三维编织复合材料电缆罩的长度为30-40mm、宽度为10-15mm、厚度为1.5mm±0.2mm。
以上实施例仅为说明本发明的技术思想，不能以此限定本发明的保护范围，凡是按照本发明提出的技术思想，在技术方案基础上所做的任何改动，均落入本发明保护范围之内；本发明未涉及的技术均可通过现有技术加以实现。
Claims (10)
1.一种三维编织复合材料电缆罩预制体，其特征在于：该预制体选用碳纤维层和玻璃纤维层、采用三维编织技术制备碳玻混杂2.5D编织预制体；该预制体采用提花机进行编织，包括以下步骤：a、依据电缆罩的尺寸、厚度，对电缆罩的结构进行设计，得到电缆罩沿预制体厚度方向的纱线排布工艺参数；b、沿预制体厚度方向在提花机上进行混杂经纱排布，混杂经纱排布顺序为：下层为碳纤维层、中层为玻璃纤维层、上层为碳纤维层；c、从与预制体厚度垂直的方向引入所需纬纱，每一经纱对应层插入相同材料参数的纬纱进行编织，编织完成后得到电缆罩预制体。
2.根据权利要求1所述的三维编织复合材料电缆罩预制体，其特征在于：所述步骤b中的混杂经纱排布顺序中的下层的碳纤维层、中层的玻璃纤维层、上层的碳纤维层的厚度之比为1-2:5-9:1-2。
3.根据权利要求1所述的三维编织复合材料电缆罩预制体，其特征在于：所述步骤b中的碳纤维层采用碳纤维T300、碳纤维T700中的一种或两种，所述步骤b中的玻璃纤维层采用型号为SC8-24X1和/或CR18-5的玻璃纤维。
4.根据权利要求1所述的三维编织复合材料电缆罩预制体，其特征在于：所述步骤c中的编织是在提花织机上进行。
5.根据权利要求1所述的三维编织复合材料电缆罩预制体，其特征在于：所述步骤c中的编织的基础结构为浅交弯联2.5D，经纱和纬纱按照一上一下平纹进行交织。
6.一种三维编织复合材料电缆罩，其特征在于：在权利要求1-5任一所述的三维编织复合材料电缆罩预制体的基础上，将电缆罩预制体定形、合模、预热后，采用树脂传递模塑成型技术固化得到三维编织复合材料电缆罩。
7.根据权利要求6所述的三维编织复合材料电缆罩，其特征在于：该电缆罩的具体制备方法为：d、将双马树脂搅拌均匀、消泡，得到树脂溶液；e、将电缆罩预制体铺入复合模具下槽体并裁剪为设定的规格，采用丙酮进行电缆罩预制体的定形，盖上复合模具上盖板合模后放入烘箱中进行预热；f、从烘箱中拿出复合模具，注入树脂溶液，采用树脂传递模塑成型技术使得定形的电缆罩预制体浸渍树脂溶液，经固化后得到碳玻混杂增强双马树脂的三维编织复合材料电缆罩。
8.根据权利要求7所述的三维编织复合材料电缆罩，其特征在于：所述步骤e中的预热温度为50-65℃；所述步骤f中的浸渍是在20-30℃的温度下浸渍电缆罩预制体10-20min；所述步骤f中的固化是在230-250℃的温度下固化6-10小时。
9.根据权利要求7所述的三维编织复合材料电缆罩，其特征在于：所述步骤f中的三维编织复合材料电缆罩的长度为30-40mm、宽度为10-15mm、厚度为1.5mm±0.2mm。
10.根据权利要求7-9所述的三维编织复合材料电缆罩，其特征在于：该三维编织复合材料电缆罩在航空装备领域中的应用、在深海装备领域中的应用。
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2021
- 2021-12-17 CN CN202111551551.3A patent/CN114197099A/zh active Pending
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