CN115384128A - 一种吸波蜂窝材料及其制备方法 - Google Patents

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Abstract

本申请公开了一种吸波蜂窝材料及其制备方法，涉及制备领域；旨在解决现有成型技术所成型的零件表面质量不合格的技术问题所述吸波蜂窝材料的制备方法，包括以下步骤：将透波预浸料铺叠于吸波蜂窝表面，获得第一吸波蜂窝材料；将所述第一吸波蜂窝材料进行预固化，获得第二吸波蜂窝材料；将所述第二吸波蜂窝材料表面铺贴透波纤维层，获得第三吸波蜂窝材料；将所述第三吸波蜂窝材料进行RTM固化成型处理，获得第四吸波蜂窝材料。

Description

一种吸波蜂窝材料及其制备方法
技术领域
本申请涉及制备领域，尤其涉及一种吸波蜂窝材料及其制备方法。
背景技术
RTM成型主要工艺可分为纤维铺贴、合膜、配胶、注射、固化。但采用吸波蜂窝作为隐身夹层的RTM成型工艺，由于蜂窝具有较多孔格，因此在注胶成型固化后会在外蒙皮表面留下蜂窝的孔格印，导致零件表面制备不合格。
发明内容
本申请的主要目的是提供一种吸波蜂窝材料及其制备方法，旨在解决现有成型技术所成型的零件表面质量不合格的技术问题。
为解决上述技术问题，本申请提出了：一种吸波蜂窝材料的制备方法，包括以下步骤：
将透波预浸料铺叠于吸波蜂窝表面，获得第一吸波蜂窝材料；
将所述第一吸波蜂窝材料进行预固化，获得第二吸波蜂窝材料；
将所述第二吸波蜂窝材料表面铺贴透波纤维层，获得第三吸波蜂窝材料；
将所述第三吸波蜂窝材料进行RTM固化成型处理，获得第四吸波蜂窝材料。
作为本申请的一些可选实施方式，所述吸波蜂窝为浸渍型吸波蜂窝，所述吸波蜂窝的蜂窝孔格直径为2～3mm。
作为本申请的一些可选实施方式，所述透波预浸料的厚度为0.1～0.5mm。
作为本申请的一些可选实施方式，所述预固化的温度为50～80℃，所述预固化的时间为0.5～1h，所述预固化的压力为0.08～0.15MPa，固化度为10～35％。
作为本申请的一些可选实施方式，所述第二吸波蜂窝材料中树脂黏度＜1000Pa*s。
作为本申请的一些可选实施方式，所述将所述第三吸波蜂窝材料进行RTM固化成型处理，获得第四吸波蜂窝材料，包括：
获取RTM树脂；
将所述RTM树脂和固化剂混合后，对所述第三吸波蜂窝材料进行注胶处理和固化处理，获得第四吸波蜂窝材料。
作为本申请的一些可选实施方式，所述RTM树脂包括环氧树脂、双马树脂和氰酸酯树脂中的至少一种。
作为本申请的一些可选实施方式，所述RTM树脂与固化剂的混合比例为100:30～70。
作为本申请的一些可选实施方式，所述注胶处理的流量≤8cc/min，所述注射处理的压力为4-6bar。
作为本申请的一些可选实施方式，所述固化处理的温度为110-230℃，所述固化处理的时间为8-18h。
作为本申请的一些可选实施方式，所述透波纤维层包括：玻璃纤维、芳纶纤维、石英纤维和聚酰亚胺中至少一种的铺层。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种吸波蜂窝材料，由上述方法制备获得。
现有采用吸波蜂窝作为隐身夹层的RTM成型工艺，由于吸波蜂窝具有较多孔格，因此在加压注胶时，纤维通常会受力凹陷于吸波蜂窝空格中，在注胶成型固化后会在外蒙皮表面留下吸波蜂窝的孔格印，导致零件表面制备不合格。相较于现有技术，本申请所述成型方法首先将透波预浸料铺叠于吸波蜂窝表面并进行预固化，用于承受后续加压注胶过程中的受力，防止后续在加压注胶过程中吸波蜂窝表面的吸波纤维层出现塌陷，从而避免隐身功能件表面残留孔格印而导致零件表面制备不合格的现象。
附图说明
图1是本申请实施例所述吸波蜂窝材料的制备方法流程示意图；
图2是本申请实施例1所述方法制备获得的吸波蜂窝材料示意图；
图3是本申请对比例2所述方法制备获得的吸波蜂窝材料示意图。
具体实施方式
应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本申请，并不用于限定本申请。
隐身功能件一般采用热压罐成型，成型工艺为将蒙皮成型再与吸波夹层进行二次胶结。RTM成型工艺相较于热压罐成型工艺具有如下优势：纤维和增强树脂分离，干纤维更易处理，可实现较厚且复杂形状零件的制备；成型采用闭合模具，可获得高性能精密制件，零件表面质量好，公差较小；减少进罐次数并降低成本，无需整体袋装、可实现树脂最小化处理、固化周期短，大幅降低固化压力(通常≤7bar)。因此，现目前一般采用RTM成型工艺制备隐身功能件，所述RTM成型主要工艺可分为纤维铺贴、合膜、配胶、注射、固化。但采用吸波蜂窝作为隐身夹层的RTM成型工艺，由于蜂窝具有较多孔格，因此在注胶成型固化后会在外蒙皮表面留下蜂窝的孔格印，导致零件表面制备不合格。
基于此，如图1所示，本申请提出了一种吸波蜂窝材料的制备方法，包括以下步骤：
将透波预浸料铺叠于吸波蜂窝表面，获得第一吸波蜂窝材料；
将所述第一吸波蜂窝材料进行预固化，获得第二吸波蜂窝材料；
将所述第二吸波蜂窝材料表面铺贴透波纤维层，获得第三吸波蜂窝材料；
将所述第三吸波蜂窝材料进行RTM固化成型处理，获得第四吸波蜂窝材料。
现有采用吸波蜂窝作为隐身夹层的RTM成型工艺，由于吸波蜂窝具有较多孔格，因此在加压注胶时，纤维通常会受力凹陷于吸波蜂窝空格中，在注胶成型固化后会在外蒙皮表面留下吸波蜂窝的孔格印，导致零件表面制备不合格。相较于现有技术，本申请所述成型方法首先将透波预浸料铺叠于吸波蜂窝表面并进行预固化，用于承受后续加压注胶过程中的受力，防止后续在加压注胶过程中吸波蜂窝表面的吸波纤维层出现塌陷，从而避免隐身功能件表面残留孔格印而导致零件表面制备不合格的现象。
为了提高所获得的吸波蜂窝材料的吸波性能，作为本申请的一些可选实施方式，所述吸波蜂窝为浸渍型吸波蜂窝，所述吸波蜂窝的蜂窝孔格直径为2～3mm。所述吸波蜂窝的吸收剂均匀的分布于其孔壁上，用于提升其吸波性能。
为了防止吸波蜂窝材料表面的吸波纤维层在注胶固化成型过程中出现塌陷，本申请在将透波预浸料铺于吸波蜂窝材料表面后，对其进行预固化处理，以使得所述透波预浸料具有一定的硬度，从而使得后续在注胶RTM树脂时，表面的吸波纤维层不会出现塌陷而导致的表面质量不合格的情况发生，本申请对所述透波预浸料的厚度进行了限定，即作为本申请的一些可选实施方式，所述透波预浸料的厚度为0.1～0.5mm。预固化后的透波预浸料不仅可以避免后续在注胶RTM树脂时，表面的吸波纤维层不会出现塌陷而导致的表面质量不合格的情况发生，还可以阻止RTM树脂流入吸波蜂窝芯格中，以造成零件过重的现象。
为了防止吸波蜂窝材料表面的吸波纤维层在注胶固化成型过程中出现塌陷，本申请在将透波预浸料铺于吸波蜂窝材料表面后，对其进行预固化处理，以使得所述透波预浸料具有一定的硬度，从而使得后续在注胶RTM树脂时，表面的吸波纤维层不会出现塌陷而导致的表面质量不合格的情况发生；另外，为了使得所述预固化后的透波预浸料保持一定的粘性，以便于后续与透波纤维层合膜时，保证透波纤维层的铺覆工艺性，本申请对所述预固化的工艺条件进行了限定，即作为本申请的一些可选实施方式，所述预固化的温度为50～80℃，所述预固化的时间为0.5～1h，所述预固化的压力为0.08～0.15MPa，固化度为10～35％。预固化后的透波预浸料不仅可以避免后续在注胶RTM树脂时，表面的吸波纤维层不会出现塌陷而导致的表面质量不合格的情况发生，还可以阻止RTM树脂流入吸波蜂窝芯格中，以造成零件过重的现象。
为了防止吸波蜂窝材料表面的吸波纤维层在注胶固化成型过程中出现塌陷，本申请在将透波预浸料铺于吸波蜂窝材料表面后，对其进行预固化处理，以使得所述透波预浸料具有一定的硬度，从而使得后续在注胶RTM树脂时，表面的吸波纤维层不会出现塌陷而导致的表面质量不合格的情况发生；另外，为了使得所述预固化后的透波预浸料保持一定的粘性，以便于后续与透波纤维层合膜时，保证透波纤维层的铺覆工艺性，本申请对所述预固化后所获得的第二吸波蜂窝材料中的树脂黏度进行了限定，作为本申请的一些可选实施方式，所述第二吸波蜂窝材料中树脂黏度＜1000Pa*s。
为了制备出表面质量更好的吸波蜂窝材料，本申请对所述RTM固化成型工艺进行了进一步的限定，即作为本申请的一些可选实施方式，所述将所述第三吸波蜂窝材料进行RTM固化成型处理，获得第四吸波蜂窝材料，包括：
获取RTM树脂；
将所述RTM树脂和固化剂混合后，对所述第三吸波蜂窝材料进行注胶处理和固化处理，获得第四吸波蜂窝材料。
所述RTM固化成型处理是指低粘度树脂在闭合模具中流动、浸润增强材料并固化成形的一种工艺技术，属于复合材料的液体成形或结构液体成形技术范畴。其具体方法是在设计好的模具中，预先放入经合理设计、剪裁或经机械化预成形的增强材料，模具需有周边密封和紧固，并保证树脂流动顺畅；闭模后注入定量树脂，待树脂固化后即可脱模得到所期望产品。
为了选择综合性能更加优异的树脂作为基体，以满足后续RTM成型的工艺要求，作为本申请的一些可选实施方式，所述RTM树脂包括环氧树脂、双马树脂和氰酸酯树脂中的至少一种。
为了提高所制备的隐身功能件的吸波性能以及其他性能，作为本申请的一些可选实施方式，所述RTM树脂与固化剂的混合比例为100:30～70。
为了保证RTM固化成型处理过程中，RTM树脂的粘度足够低，以利于RTM树脂对纤维的浸渍，并且使得RTM树脂以较小的流动阻力快速充满模具空间，保证树脂在固化前得以完全通过模具并浸润纤维层，本申请对所述注胶处理的流量以及压力进行了限定；即作为本申请的一些可选实施方式，所述注胶处理的流量≤8cc/min，所述注射处理的压力为4-6bar。
基于上述RTM树脂的选择，本申请对所述固化处理的温度和时间进行了限定，从而使得所述RTM树脂达到活性期和最低粘度，进而保证RTM树脂在最小的注胶压力下对纤维层进行充分的浸润；即作为本申请的一些可选实施方式，所述固化处理的温度为110-230℃，所述固化处理的时间为8-18h。
为保证RTM树脂对透波纤维层的充分浸润，本申请对所述透波纤维层进了具体限定，即：作为本申请的一些可选实施方式，所述透波纤维层包括：玻璃纤维、芳纶纤维、石英纤维和聚酰亚胺中至少一种的铺层。
为解决上述技术问题，本申请还提供了一种吸波蜂窝材料，由上述方法制备获得。
可以看出，本申请为了解决RTM成型隐身功能件采用吸波蜂窝夹层会在外蒙皮上残留孔格印，导致零件表面质量不合格，树脂渗透至吸波蜂窝孔格内部增重明显的缺点，提供了一种吸波蜂窝材料及其制备方法。现有采用吸波蜂窝作为隐身夹层的RTM成型工艺，由于吸波蜂窝具有较多孔格，因此在加压注胶时，纤维通常会受力凹陷于吸波蜂窝空格中，在注胶成型固化后会在外蒙皮表面留下吸波蜂窝的孔格印，导致零件表面制备不合格；此外由于纤维具有渗透性，因此在采用RTM成型吸波蜂窝夹层隐身功能件时，树脂容易渗透到吸波蜂窝孔格中，造成零件的显著增重。相较于现有技术，本申请所述成型方法首先将透波预浸料铺叠于吸波蜂窝表面并进行预固化，用于承受后续加压注胶过程中的受力，防止后续在加压注胶过程中吸波蜂窝表面的吸波纤维层出现塌陷，从而避免隐身功能件表面残留孔格印而导致零件表面制备不合格的现象；并且防止了RTM树脂流入吸波蜂窝芯格中，以造成零件过重的现象。
下面结合具体实施方式，对本申请所述技术方案进行详细说明：
实施例1
选用3mm边长吸波蜂窝机加表面形貌并在四周表面铺贴0.3mm厚的石英/环氧透波预浸料，将整个零件打袋，抽真空0.15MPa，预固化温度70℃、预固化0.5h，采用DCS测得透波预浸料的固化度为15％，采用旋转流变仪测试透波预浸料黏度为400Pa*s。透波预浸料表面黏度适中，在透波预浸料表面铺贴厚度为0.2mm的石英布1.2mm，封闭模腔，将环氧树脂与固化剂按照100/40比例均匀混合，设置注胶流量为3cc/min，注射压力为5bar，维持压力，送入烘箱中135℃固化10h。取出零件表面质量合格，无蜂窝孔格印。如图2所示。
实施例2
选用3mm边长吸波蜂窝机加表面形貌并在四周表面铺贴0.3mm厚的石英/环氧透波预浸料，将整个零件打袋，抽真空0.15MPa，预固化温度70℃、预固化1h，采用DCS测得透波预浸料的固化度为34％，采用旋转流变仪测试透波预浸料黏度为860Pa*s。透波预浸料表面黏度适中，在透波预浸料表面铺贴厚度为0.2mm的石英布1.2mm，封闭模腔，将环氧树脂与固化剂按照100/40比例均匀混合，设置注胶流量为3cc/min，注射压力为5bar，维持压力，送入135℃烘箱中固化10h。取出零件表面质量合格，无蜂窝孔格印。
实施例3
选用3mm边长吸波蜂窝机加表面形貌并在四周表面铺贴0.3mm厚的石英/环氧透波预浸料，将整个零件打袋，抽真空0.15MPa，预固化温度50℃、预固化0.5h，采用DCS测得透波预浸料的固化度为11％，采用旋转流变仪测试透波预浸料黏度为240Pa*s。透波预浸料表面黏度适中，在透波预浸料表面铺贴厚度为0.2mm的石英布1.2mm，封闭模腔，将环氧树脂与固化剂按照100/40比例均匀混合，设置注胶流量为3cc/min，注射压力为5bar，维持压力，送入135℃烘箱中固化10h。取出零件表面质量合格，无蜂窝孔格印。
实施例4
选用3mm边长吸波蜂窝机加表面形貌并在四周表面铺贴0.5mm厚的石英/环氧透波预浸料，将整个零件打袋，抽真空0.15MPa，预固化温度70℃、预固化0.5h，采用DCS测得透波预浸料的固化度为12％，采用旋转流变仪测试透波预浸料黏度为380Pa*s。透波预浸料表面黏度适中，在透波预浸料表面铺贴厚度为0.2mm的石英布1mm，封闭模腔，将环氧树脂与固化剂按照100/40比例均匀混合，设置注胶流量为3cc/min，注射压力为5bar，维持压力，送入135℃烘箱中固化10h。取出零件表面质量合格，无蜂窝孔格印。
实施例5
选用3mm边长吸波蜂窝机加表面形貌并在四周表面铺贴0.3mm厚的石英/双马透波预浸料，将整个零件打袋，抽真空0.15MPa，预固化温度120℃、预固化0.5h，采用DCS测得透波预浸料的固化度为25％，采用旋转流变仪测试透波预浸料黏度为710Pa*s。透波预浸料表面黏度适中，在透波预浸料表面铺贴厚度为0.2mm的石英布1.2mm，封闭模腔，将环氧树脂与双马树脂按20/80混合均匀，再将复合树脂与固化剂按照100/40比例均匀混合，设置注胶流量为5cc/min，注射压力为6bar，维持压力，送入220℃烘箱中固化15h。取出零件表面质量合格，无蜂窝孔格印。
实施例6
选用3mm边长吸波蜂窝机加表面形貌并在四周表面铺贴0.3mm厚的石英/环氧透波预浸料，将整个零件打袋，抽真空0.15MPa，预固化温度70℃、预固化0.5h，采用DCS测得透波预浸料的固化度为15％，采用旋转流变仪测试透波预浸料黏度为400Pa*s。透波预浸料表面黏度适中，在透波预浸料表面铺贴厚度为0.2mm的石英布置1mm，封闭模腔，将环氧树脂与固化剂按照100/30比例均匀混合，设置注胶流量为2.3cc/min，注射压力为6bar，维持压力，送入真空烘箱中135℃真空烘箱中固化10h。取出零件表面质量合格，无蜂窝孔格印。
对比例1
选用3mm边长吸波蜂窝机加表面形貌,在吸波蜂窝表面铺贴厚度为0.2mm的石英布置1.6mm，封闭模腔，将环氧树脂与固化剂按照100/40比例均匀混合，设置注胶流量为3cc/min，注射压力为5bar，维持压力，送入真空烘箱中135℃真空烘箱中固化10h。取出零件表面质量有蜂窝孔格印，表面质量不合格。
对比例2
选用3mm边长吸波蜂窝机加表面形貌并在四周表面铺贴0.3mm厚的透波预浸料，采用DCS测得透波预浸料的固化度为0％，透波预浸料黏度为100Pa*s。透波预浸料表面黏度较大，在透波预浸料表面铺贴厚度为0.2mm的石英布置1.2mm，封闭模腔，将环氧树脂与固化剂按照100/40比例均匀混合，设置注胶流量为3cc/min，注射压力为5bar，维持压力，送入真空烘箱中135℃真空烘箱中固化10h。取出零件表面质量有蜂窝孔格印，表面质量不合格，切割剖面发现，有部分树脂流入孔格壁内部。如图3所示。
可以看出，实施例1所述技术方案为本申请所述技术方案，即首先将透波预浸料铺叠于吸波蜂窝表面并进行预固化，用于承受后续加压注胶过程中的受力，防止后续在加压注胶过程中吸波蜂窝表面的吸波纤维层出现塌陷，从而避免隐身功能件表面残留孔格印而导致零件表面制备不合格的现象。而对比例2则是现有常规的RTM成型方法，即直接纤维铺贴、合膜、配胶、注射和固化处理，而在该对比例中由于没有预固化的预浸料作为承压部件，因此在加压注胶时，纤维通常会受力凹陷于吸波蜂窝空格中，在注胶成型固化后会在外蒙皮表面留下吸波蜂窝的孔格印，导致零件表面制备不合格。
以上仅为本申请的优选实施例，并非因此限制本申请的专利范围，凡是利用本申请说明书及附图内容所作的等效结构或等效流程变换，或直接或间接运用在其他相关的技术领域，均同理包括在本申请的专利保护范围内。

Claims (12)

1.一种吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，包括以下步骤：
将透波预浸料铺叠于吸波蜂窝表面，获得第一吸波蜂窝材料；
将所述第一吸波蜂窝材料进行预固化，获得第二吸波蜂窝材料；
将所述第二吸波蜂窝材料表面铺贴透波纤维层，获得第三吸波蜂窝材料；
将所述第三吸波蜂窝材料进行RTM固化成型处理，获得第四吸波蜂窝材料。
2.根据权利要求1所述吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述吸波蜂窝为浸渍型吸波蜂窝，所述吸波蜂窝的蜂窝孔格直径为2～3mm。
3.根据权利要求1所述吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述透波预浸料的厚度为0.1～0.5mm。
4.根据权利要求3所述吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述预固化的温度为50～80℃，所述预固化的时间为0.5～1h，所述预固化的压力为0.08～0.15MPa，固化度为10～35％。
5.根据权利要求1所述吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述第二吸波蜂窝材料中树脂黏度＜1000Pa*s。
6.根据权利要求1所述吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述将所述第三吸波蜂窝材料进行RTM固化成型处理，获得第四吸波蜂窝材料，包括：
获取RTM树脂；
将所述RTM树脂和固化剂混合后，对所述第三吸波蜂窝材料进行注胶处理和固化处理，获得第四吸波蜂窝材料。
7.根据权利要求6所述吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述RTM树脂包括环氧树脂、双马树脂和氰酸酯树脂中的至少一种。
8.根据权利要求6所述吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述RTM树脂与固化剂的混合比例为100:30～70。
9.根据权利要求6所述吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述注胶处理的流量≤8cc/min，所述注射处理的压力为4-6bar。
10.根据权利要求6所述吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述固化处理的温度为110-230℃，所述固化处理的时间为8-18h。
11.根据权利要求1所述吸波蜂窝材料的制备方法，其特征在于，所述透波纤维层包括：玻璃纤维、芳纶纤维、石英纤维和聚酰亚胺中至少一种的铺层。
12.一种吸波蜂窝材料，其特征在于，由权利要求1-11任一项所述方法制备获得。
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