CN115431394A

CN115431394A - 一种耐高温复合材料的脱模方法

Info

Publication number: CN115431394A
Application number: CN202210898780.0A
Authority: CN
Inventors: 冯洪瑶; 周利民
Original assignee: Southwest University of Science and Technology
Current assignee: Southwest University of Science and Technology
Priority date: 2022-07-28
Filing date: 2022-07-28
Publication date: 2022-12-06

Abstract

本发明公开了一种耐高温复合材料的脱模方法，其包括步骤：采用含陶瓷粉末的脱模剂对两块模具分别进行第一次喷涂，静置后得到两块含有喷涂面的模具；采用含聚四氟乙烯粉末的脱模剂对两块模具的喷涂面分别进行第二次喷涂，再次静置后得到两块备用模具；将复合前驱体材料放置在两块备用模具的中间进行热压处理，所述两块备用模具的喷涂面均与所述复合前驱体材料接触；对经过热压处理的材料进行脱模，制得耐高温复合材料。本发明通过采用将两种脱模剂组合起来使用的方法很好地解决了复合材料表面的损伤问题。因此先喷涂含陶瓷粉末的脱模剂再喷涂含聚四氟乙烯粉末的脱模剂的复合喷涂方法会使碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的脱模效果非常理想。

Description

一种耐高温复合材料的脱模方法

技术领域

本发明涉及复合材料脱模技术领域，特别涉及一种耐高温复合材料的脱模方法。

背景技术

复合材料的脱模效果会影响复合材料的表面，好的脱模方法可以获得表面完整没有缺陷的复合材料，差的脱模方法会使复合材料的表面产生很多缺陷，这些缺陷会对复合材料产生不好的影响。复合材料分为两相，分别是增强纤维和高分子基体，树脂基体材料有很多性能，良好的粘结性能是其中一个，即使模具表面非常光滑，复合材料产品和模具也会粘合在一起。如果不在模具上喷涂脱模剂，复合材料产品很难与模具分离。因此，为了使复合材料的脱模过程顺利完成，必须选取有效的脱模材料。常用的脱模材料有两种，一种是脱模剂，另一种是脱模膜。

防止辅助材料和复合材料产品之间的粘附是脱模膜的作用，一直胶水流动，与脱模剂相互协作。脱模膜主要包括全氟烷氧基乙烯莫、聚四氟乙烯膜等。布料脱模材料可以分为多孔材料和非多孔材料。当需要在成型过程中析出多余的高分子基体材料或排气的时候，可以选择多孔膜。

脱模剂有两种类型，分别是糊状脱模剂和液体脱模剂。在对复合材料进行加工和制造时，树脂基材料的类型、固化模具材料和固化温度决定着脱模材料的类型，同时脱模剂对复合材料表面的污染也应当被考虑。

碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的加工温度一般在400℃左右，当加工温度是400℃左右时，常见的脱模膜和很多脱模剂都会失效。对于碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的脱模剂，人们通常选用含陶瓷微粒的脱模剂。但是仅仅使用含陶瓷颗粒的脱模剂的效果不是特别理想，在仅仅使用含陶瓷粉末的脱模剂的情况下，复合材料的表面会出现小的缺陷。

因此，现有技术还有待于改进和发展。

发明内容

鉴于上述现有技术的不足，本发明的目的在于提供一种耐高温复合材料的脱模方法，旨在解决现有耐高温复合材料在脱模过程中会出现表面缺陷的问题。

本发明的技术方案如下：

一种耐高温复合材料的脱模方法，其中，包括步骤：

采用含陶瓷粉末的脱模剂对两块模具分别进行第一次喷涂，静置后得到两块含有喷涂面的模具；

采用含聚四氟乙烯粉末的脱模剂对两块模具的喷涂面分别进行第二次喷涂，再次静置后得到两块备用模具；

将复合前驱体材料放置在两块备用模具的中间进行热压处理，所述两块备用模具的喷涂面均与所述复合前驱体材料接触，所述热压处理的温度大于等于400℃；

对经过热压处理的材料进行脱模，制得耐高温复合材料。

所述耐高温复合材料的脱模方法，其中，所述含陶瓷粉末的脱模剂还包括分散剂不饱和多胺酰胺、表面助剂聚硅氧烷以及溶剂丙酮。

所述耐高温复合材料的脱模方法，其中，所述陶瓷粉末为氮化硼粉末、氮化硅粉末、氧化锆粉末和氧化铝粉末中的一种或多种。

所述耐高温复合材料的脱模方法，其中，所述陶瓷粉末的目数为6000-7000目。

所述耐高温复合材料的脱模方法，其中，所述含聚四氟乙烯粉末的脱模剂还包括分散剂不饱和多胺酰胺、表面助剂聚硅氧烷以及溶剂异己烷。

所述耐高温复合材料的脱模方法，其中，所述聚四氟乙烯粉末的粒径为500-1000nm。

所述耐高温复合材料的脱模方法，其中，所述复合前驱体材料由铺放好的碳纤维和聚醚醚酮薄膜组成。

有益效果：本发明在对模具喷涂含陶瓷粉末的脱模剂后再对模具喷涂含聚四氟乙烯粉末的脱模剂，通过采用将两种脱模剂组合起来使用的方法很好地解决了复合材料表面的损伤问题。两种脱模剂在模具的表面基本上形成了没有太多间隙的结构，含聚四氟乙烯粉末把氮化硼粉末之间的间隙基本上填满了，熔融的复合材料基本上不能通过间隙与模具的上下表面接触，也不会和模具的上下钢板产生粘接和使脱模产生困难。因此先喷涂含陶瓷粉末的脱模剂再喷涂含聚四氟乙烯粉末的脱模剂的复合喷涂方法会使碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的脱模效果非常理想。

附图说明

图1为本发明一种耐高温复合材料的脱模方法流程图。

图2为本发明实施例1中备用模具喷涂面的微观形貌图。

图3为本发明实施例1中复合材料的实物图。

图4为本发明对比例1中备用模具喷涂面的微观形貌图。

图5为本发明对比例1中复合材料的实物图。

图6为本发明对比例2中备用模具喷涂面的微观形貌图。

图7为本发明实施例2中复合材料的实物图。

具体实施方式

本发明提供一种耐高温复合材料的脱模方法，为使本发明的目的、技术方案及效果更加清楚、明确，以下对本发明进一步详细说明。应当理解，此处所描述的具体实施例仅仅用以解释本发明，并不用于限定本发明。

请参阅图1，图1为本发明提供的一种耐高温复合材料的脱模方法较佳实施例流程图，如图所示，其包括步骤：

S10、采用含陶瓷粉末的脱模剂对两块模具分别进行第一次喷涂，静置后得到两块含有喷涂面的模具；

S20、采用含聚四氟乙烯粉末的脱模剂对两块模具的喷涂面分别进行第二次喷涂，再次静置后得到两块备用模具；

S30、将复合前驱体材料放置在两块备用模具的中间进行热压处理，所述两块备用模具的喷涂面均与所述复合前驱体材料接触，所述热压处理的温度大于等于400℃；

S50、对经过热压处理的材料进行脱模，制得耐高温复合材料。

具体来讲，本实施例在对模具喷涂含陶瓷粉末的脱模剂后再对模具喷涂含聚四氟乙烯粉末的脱模剂，通过采用将两种脱模剂组合起来使用的方法使得模具的表面基本上形成了没有太多间隙的结构，含聚四氟乙烯粉末把陶瓷粉末之间的间隙基本上填满了，熔融的复合材料基本上不能通过间隙与模具的上下表面接触，也不会和模具的上下钢板产生粘接和使脱模产生困难。因此本实施例先喷涂含陶瓷粉末的脱模剂再喷涂含聚四氟乙烯粉末的脱模剂的复合喷涂方法会使耐高温复合材料的脱模效果非常理想。

在一些实施方式中，所述含陶瓷粉末的脱模剂还包括分散剂不饱和多胺酰胺、表面助剂聚硅氧烷以及溶剂丙酮。在本实施例中，所述陶瓷粉末为氮化硼粉末、氮化硅粉末、氧化锆粉末和氧化铝粉末中的一种或多种，但不限于此；所述陶瓷粉末的目数为6000-7000目。

在一些具体的实施方式中，所述含陶瓷粉末的脱模剂按重量百分比计由90-95％的溶剂成分和5-10％的非溶剂成分组成，其中溶剂成分为丙酮，非溶剂成分按重量百分比计包括94-98wt％的陶瓷粉末、1-3wt％的不饱和多胺酰胺以及1-3wt％的聚硅氧烷。

在一些实施方式中，所述含聚四氟乙烯粉末的脱模剂还包括分散剂不饱和多胺酰胺、表面助剂聚硅氧烷以及溶剂异己烷。在本实施例中，所述聚四氟乙烯粉末的粒径为500-1000nm。

在一些具体的实施方式中，所述含聚四氟乙烯粉末的脱模剂按重量百分比计由90-95％的溶剂成分和5-10％的非溶剂成分组成，其中溶剂成分为异己烷，非溶剂成分按重量百分比计包括94-98wt％的聚四氟乙烯粉末、1-3wt％的不饱和多胺酰胺以及1-3wt％的聚硅氧烷。

在一些实施方式中，所述复合前驱体材料由铺放好的碳纤维和聚醚醚酮薄膜组成，但不限于此。

下面通过具体实施例对本发明做进一步的解释说明：

实施例1

一种耐高温复合材料的脱模方法，其包括步骤：

选取2块大小相同的304不锈钢板作为模具，304不锈钢板的厚是2mm，长是150mm，宽是130mm；

配置含氮化硼粉末的脱模剂，其由90-95％的溶剂成分和5-10％的非溶剂成分组成，其中溶剂成分为丙酮，非溶剂成分按重量百分比计包括96wt％的氮化硼粉末、2wt％的不饱和多胺酰胺以及2wt％的聚硅氧烷，氮化硼的目数为6500目；

配置含聚四氟乙烯粉末的脱模剂，其由90-95％的溶剂成分和5-10％的非溶剂成分组成，其中溶剂成分为异己烷，非溶剂成分按重量百分比计包括96wt％的聚四氟乙烯粉末、2wt％的不饱和多胺酰胺以及2wt％的聚硅氧烷，聚四氟乙烯粉末的粒径为1000nm；

采用含陶瓷粉末的脱模剂对两块模具分别进行第一次喷涂，喷涂流量都是1cm³/s，对于模具每100cm²的面积喷涂时间为5s。静置2min后得到两块含有喷涂面的模具；

采用含聚四氟乙烯粉末的脱模剂对两块模具的喷涂面分别进行第二次喷涂，喷涂流量都是1cm³/s，对于模具每100cm²的面积喷涂时间为10s。再次静置1min后得到两块备用模具，所述备用模具喷涂面的微观形貌图如图2所示；

将铺放好的碳纤维和聚醚醚酮薄膜放置在两块备用模具的中间进行400℃热压处理，所述两块备用模具的喷涂面均与铺放好的碳纤维和聚醚醚酮薄膜接触；

对经过热压处理的材料进行脱模，制得如图3所示的耐高温复合材料。

对比例1

一种复合材料的脱模方法，其包括步骤：

选取2块大小相同的不锈钢板作为模具，不锈钢板的厚是2mm，长是150mm，宽是130mm；

采用含聚四氟乙烯粉末的脱模剂对两块模具分别进行喷涂，喷涂流量都是1cm³/s，静置2min后得到两块备用模具，所述备用模具喷涂面的微观形貌图如图4所示；

将铺放好的碳纤维和聚醚醚酮薄膜放置在两块备用模具的中间进行400℃热压处理，所述两块备用模具的喷涂面均与所述铺放好的碳纤维和聚醚醚酮薄膜接触；

对经过热压处理的材料进行脱模，制得如图5所示的复合材料。

对比例2

一种复合材料的脱模方法，其包括步骤：

采用含氮化硼的脱模剂对两块模具分别进行喷涂，喷涂流量都是1cm³/s，静置2min后得到两块备用模具，所述备用模具喷涂面的微观形貌图如图6所示；

对经过热压处理的材料进行脱模，制得如图7所示的复合材料。

通过对比图3、图5及图7所示复合材料的实物图片可以发现，对模具仅喷涂含聚四氟乙烯粉末的脱模剂，将无法脱模；如果对模具仅喷涂氮化硼粉末的脱模剂，复合材料的表面会出现一些损伤；对模具进行复合喷涂，复合材料的表面基本没有损伤，复合喷涂的脱模效果比只喷涂含氮化硼粉末的脱模剂的脱模效果取得了比较大的提升。

从图2所示备用模具的微观形貌图可以看出，含聚四氟乙烯粉末的脱模剂和含氮化硼粉末的脱模剂复合喷涂的方法可以使脱模剂的微观形貌得到极大的改善。两种脱模剂在不锈钢板的表面基本上形成了没有太多间隙的结构。含聚四氟乙烯粉末把氮化硼粉末之间的间隙基本上填满了，熔融的聚醚醚酮高分子基本上不能通过间隙与模具的上下不锈钢板面接触，也不会和模具的上下不锈钢板面产生粘接和使脱模产生困难。因此先喷涂含氮化硼粉末的脱模剂再喷涂含聚四氟乙烯粉末的脱模剂的复合喷涂方法会使碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的脱模效果非常理想。

从图4所示备用模具的微观形貌图可以看出，不锈钢板表面的脱模剂高低起伏，分布不均匀，这是因为聚四氟乙烯粉末会发生团聚富集的现象，这使得聚四氟乙烯不能形成均匀的薄层，这也解释了为什么只喷涂含聚四氟乙烯粉末的脱模剂会使脱模的效果不理想。

从图6所示备用模具的微观形貌图可以看出，氮化硼粉末已经基本全部覆盖住了不锈钢板的表面。但是也可以看出氮化硼粉末的形状是片状，片和片之间有着空隙，熔融状态的聚醚醚酮高分子可能会从这些间隙中通过然后和模具的上下不锈钢板面发生粘接。氮化硼微片与氮化硼粉末之间的空隙也解释了为什么通过热压成型工艺制备的复合材料在脱模后表面会有一些缺陷。复合材料表面的缺陷会对复合材料的性能产生不良的影响，这些缺陷会使碳纤维暴露在空气中，会使聚醚醚酮高分子无法保护碳纤维。

综上所述，本发明在对模具喷涂含陶瓷粉末的脱模剂后再对模具喷涂含聚四氟乙烯粉末的脱模剂，通过采用将两种脱模剂组合起来使用的方法很好地解决了复合材料表面的损伤问题。两种脱模剂在模具的表面基本上形成了没有太多间隙的结构，含聚四氟乙烯粉末把氮化硼粉末之间的间隙基本上填满了，熔融的复合材料基本上不能通过间隙与模具的上下表面接触，也不会和模具的上下钢板产生粘接和使脱模产生困难。因此先喷涂含陶瓷粉末的脱模剂再喷涂含聚四氟乙烯粉末的脱模剂的复合喷涂方法会使碳纤维增强聚醚醚酮复合材料的脱模效果非常理想。

应当理解的是，本发明的应用不限于上述的举例，对本领域普通技术人员来说，可以根据上述说明加以改进或变换，所有这些改进和变换都应属于本发明所附权利要求的保护范围。

Claims

1.一种耐高温复合材料的脱模方法，其特征在于，包括步骤：

对经过热压处理的材料进行脱模，制得耐高温复合材料。

2.根据权利要求1所述耐高温复合材料的脱模方法，其特征在于，所述含陶瓷粉末的脱模剂还包括分散剂不饱和多胺酰胺、表面助剂聚硅氧烷以及溶剂丙酮。

3.根据权利要求1-2任一所述耐高温复合材料的脱模方法，其特征在于，所述陶瓷粉末为氮化硼粉末、氮化硅粉末、氧化锆粉末和氧化铝粉末中的一种或多种。

4.根据权利要求3所述耐高温复合材料的脱模方法，其特征在于，所述陶瓷粉末的目数为6000-7000目。

5.根据权利要求1所述耐高温复合材料的脱模方法，其特征在于，所述含聚四氟乙烯粉末的脱模剂还包括分散剂不饱和多胺酰胺、表面助剂聚硅氧烷以及溶剂异己烷。

6.根据权利要求1所述耐高温复合材料的脱模方法，其特征在于，所述聚四氟乙烯粉末的粒径为500-1000nm。

7.根据权利要求1所述耐高温复合材料的脱模方法，其特征在于，所述复合前驱体材料由铺放好的碳纤维和聚醚醚酮薄膜组成。