專利名稱：一種適用于液態(tài)成型工藝改善泡沫與織物粘接質量的方法
技術領域：
本發(fā)明屬于復合材料的制備技術，涉及一種適用于液態(tài)成型工藝改善泡沫與織物粘接質量的方法。
背景技術：
在新一代航空航天飛行器當中，纖維增強樹脂基復合材料在結構重量中所占的比重顯著增大，使用部位也更加廣泛，但復合材料的制造成本居高不下，采用液態(tài)成型技術可有效的降低成本。真空輔助樹脂滲透成型工藝由于其成型速度快，對設備要求低，模具成本相對低等特點，對于制造航空航天的各種薄壁類復合材料制件具有較大的優(yōu)勢，而為保證部件的剛度，所應用的薄壁類復合材料制件通常為夾芯結構。在真空輔助樹脂滲透工藝中， 尤其對于某些織物形式(如非屈曲織物)而言，由于成型壓力低，樹脂流動快等原因，無法保證泡沫與織物的粘結質量。正是由于該缺點和其他一些不足(如纖維體積含量難以精確控制，內部質量相對較差等)，限制了真空輔助樹脂滲透工藝在高性能的航空航天上的應用。目前真空輔助樹脂滲透工藝在民用制件應用較多，在航空航天等國防工業(yè)應用相對較少。因此，能夠有效解決泡沫與織物的粘結質量將能使得真空輔助樹脂滲透工藝獲得較大的應用。基于以上問題，現(xiàn)有的方法主要是直接對泡沫進行處理，包括對泡沫開槽或開孔，泡沫和織物進行縫合等方法，這幾種方法的共同特點是提高樹脂與泡沫的接觸表面從而提高粘結質量。對泡沫開槽或開孔對泡沫加工提出了更高的要求，而使用縫合更增加了工藝實施難度，且縫合線一般采用芳綸、尼龍等有機纖維，極易發(fā)生吸濕，反而會造成泡沫和織物粘結的分層。實際應用上，這幾種方法有存在著較大的問題，因此，限制了具有夾芯結構的液態(tài)成型工藝在高性能的航空航天上的應用。

發(fā)明內容
本發(fā)明的目的是提供一種針對液態(tài)成型工藝制造泡沫夾芯復合材料時提高泡沫與織物粘結質量的一種適用于液態(tài)成型工藝改善泡沫與織物粘接質量的方法。本發(fā)明的技術解決方案是，在泡沫表面覆著一層膠層，膠層覆著的形式與特性為如下之一，(1)膠層為可加熱降低粘度的樹脂本體，將膠層涂覆在與織物接觸的已加工好備用的泡沫表面上，待用；(2)將加入5% 30%的增韌組分的樹脂本體預聚合，作為膠層用膠膜機制備的膠膜貼合在與織物接觸的已加工好備用的泡沫表面上，待用；(3)如樹脂本體作為膠層時，不適合以上兩種方法時，選擇與樹脂本體兼容的樹脂或膠膜作為膠層對泡沫進行以上處理。對泡沫完成處理后，用現(xiàn)有的液態(tài)成型工藝進行后續(xù)工序。所述的膠層為可用于液態(tài)成型工藝的環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂、氰酸酯樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、熱固性聚酰亞胺樹脂或苯并噁嗪樹脂以及以上樹脂的改性樹脂。
所述的泡沫為聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酰亞胺、聚氰酸酯、聚醚酰亞胺或聚苯硫醚為基礎樹脂的各種規(guī)格的剛性泡沫材料。所述的織物是玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維、 聚酯纖維、玄武巖纖維、天然植物纖維中的一種或幾種上述纖維的混編體，其織造形式是各種織物結構和面密度的機織物、針織物、編織物、或無紡布非屈曲織物。適用的液態(tài)成型工藝纖維體積含量范圍為30^-65 ^本發(fā)明具有的優(yōu)點和有益效果，本發(fā)明針對液態(tài)成型(真空輔助樹脂滲透)工藝成型壓力低的特點，采用物理涂覆成型樹脂或粘貼樹脂膠膜的方法，提高泡沫夾芯復合材料的粘結界面質量，尤其對于一些特殊織物(如非屈曲織物)。本方法無需對泡沫進行特殊處理，適應性較強。本發(fā)明不同于傳統(tǒng)的對泡沫進行開孔、開槽或縫合等方法，直接采用樹脂本體或與樹脂本體兼容的樹脂對泡沫表面進行直接涂覆或粘貼預聚制備的膠膜，在不改變或輕微調整液態(tài)成型(真空輔助樹脂滲透)工藝參數(shù)的前提下有效改善真空輔助樹脂滲透成型工藝制備的泡沫夾芯復合材料的粘接質量。該技術的應用可有效解決液態(tài)成型(真空輔助樹脂滲透)工藝制造泡沫夾芯結構復合材料的主要技術瓶頸，使得液態(tài)成型(真空輔助樹脂滲透)工藝獲得較大的實際應用。
具體實施例方式采用樹脂本體涂覆在泡沫表面，或用預聚本體樹脂制備成的膠膜鋪貼泡沫表面， 或采用與樹脂本體兼容的樹脂或膠膜對泡沫表面進行涂覆或粘貼，在不改變真空輔助樹脂滲透工藝參數(shù)的前提下可有效地改善真空輔助樹脂滲透成型工藝制備的泡沫夾芯復合材料的粘接質量。方法如下之一(1)使用毛刷、刮板、涂覆輥等工具將可加熱降低粘度的樹脂本體涂覆在與織物接觸的已加工好備用的泡沫表面，待用；(2)將加入5% 30%的增韌組分的樹脂本體預聚合，作為膠層用膠膜機制備的膠膜貼合在與織物接觸的已加工好備用的泡沫表面上，待用；(3)如樹脂本體作為膠層時，不適合以上兩種方法時，選擇與樹脂本體兼容的樹脂或膠膜作為膠層對泡沫進行以上處理。對泡沫完成處理后，用現(xiàn)有的液態(tài)成型工藝進行后續(xù)工序。所述的液態(tài)成型(VARI或VaRTM)工藝所涉及的樹脂體系為可用于真空輔助樹脂滲透工藝的環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂、氰酸酯樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、熱固性聚酰亞胺樹脂、苯并噁嗪樹脂以及以上樹脂的改性樹脂。所述的泡沫為聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酰亞胺、聚氰酸酯、聚醚酰亞胺、聚苯硫醚為基礎樹脂的各種規(guī)格的剛性泡沫材料。所述的織物可以是玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚酯纖維、玄武巖纖維、天然植物纖維中的一種或幾種上述纖維的混編體，其織造形式是各種織物結構和面密度的機織物、針織物、編織物、無紡布、非屈曲織物。適用的液態(tài)成型(VARI或VaRTM)工藝纖維體積含量范圍為30^-65 ^實施例一使用毛刷將不飽和聚酯本體涂在聚氨酯泡沫的下表面，并將泡沫置于已預先鋪好的EW220玻璃布上；再使用毛刷涂覆泡沫上表面后，按設計要求鋪放好EW220玻璃布后按原方案封裝、注射、固化、脫模，泡沫與織物的粘結質量大大改善。實施例二 使用VARI成型中溫固化環(huán)氧樹脂、G803碳纖維織物、聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)的51WF泡沫制造VARI成型泡沫夾芯結構復合材料。1)將原VARI成型高溫固化環(huán)氧樹脂在80°C下預聚150min，在膠膜機上涂刮 300g/m2的樹脂膠膜待用；2)將PMI 5IffF泡沫加熱至125°C保持60min去除水分后冷卻待用；3)使用電熨斗等工具將制備好的膠膜均勻鋪貼在PMI泡沫上；4)將處理好的PMI泡沫按原方法進行鋪層、封裝、注射、固化。該方法制造的復合材料的泡沫與織物的粘結質量較好，通過無損檢測。實施例三使用VARI成型高溫固化環(huán)氧樹脂、玻璃纖維NCF織物、聚甲基丙烯酰亞胺(PMI)的71WF泡沫制造VARI成型泡沫夾芯結構復合材料。1)由于樹脂粘度低，不適合直接涂覆；而預聚后在膠膜機上涂刮制備膠膜較困難，經(jīng)過理化性能分析與比較，選擇與原樹脂兼容的SY-14C高溫環(huán)氧樹脂膠膜進行改進；2)將PMI 7IffF泡沫加熱至125°C保持60min去除水分后冷卻待用；3)使用電熨斗等工具將SY-14C膠膜均勻鋪貼在PMI泡沫上；4)將處理好的PMI泡沫按原方法進行鋪層、封裝、注射、固化。該方法制造的復合材料無損檢測和解剖分析表明泡沫與織物的粘結質量較好，泡沫夾芯平拉隨爐件測試破壞正常，達到指標值。實施例四使用VARI成型氰酸酯樹脂、芳綸纖維非屈曲織物、聚醚酰亞胺(PEI)泡沫制造縫合+VARI成型泡沫夾芯結構復合材料。由于樹脂固化特性、織物結構形式和成型壓力低等原因采用下述實施方法1)將樹脂本體在140°C下預聚120min后熔入5% 10%質量比的聚醚酰亞胺以提高樹脂的成膜性，在膠膜機上涂刮制備出200g/m2的膠膜待用；2)將PEI泡沫加熱至130°C保持120min去除水分，冷卻待用；3)使用電熨斗等工具將制備的膠膜均勻鋪貼在PEI泡沫上；4)將處理好的PEI泡沫按成型方法進行鋪層并進行預定型；5)將預定型體進行縫合，質量與原方案一致；6)按成型方案進行組合封裝，延長注射時間30min以增加織物的滲透程度，按原
方案固化。該方案下制造的復合材料的無損檢測和解剖分析表明泡沫與織物的粘結質量較好，脫粘現(xiàn)象基本避免，密集空隙出現(xiàn)的幾率大大降低，泡沫夾芯平拉隨爐件測試破壞正常，達到指標值。
權利要求
1.一種適用于液態(tài)成型工藝改善泡沫與織物粘接質量的方法，其特征是，在泡沫表面覆著一層膠層，膠層覆著的形式與特性為如下之一，(1)膠層為可加熱降低粘度的樹脂本體，將膠層涂覆在與織物接觸的已加工好備用的泡沫表面上，待用；(2)將加入5% 30%的增韌組分的樹脂本體預聚合，作為膠層用膠膜機制備的膠膜貼合在與織物接觸的已加工好備用的泡沫表面上，待用；(3)如樹脂本體作為膠層時，不適合以上兩種方法時，選擇與樹脂本體兼容的樹脂或膠膜作為膠層對泡沫進行以上處理。對泡沫完成處理后，用現(xiàn)有的液態(tài)成型工藝進行后續(xù)工序。
2.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于液態(tài)成型工藝改善泡沫與織物粘接質量的方法， 其特征是，所述的膠層為可用于液態(tài)成型工藝的環(huán)氧樹脂、不飽和聚酯、酚醛樹脂、氰酸酯樹脂、雙馬來酰亞胺樹脂、熱固性聚酰亞胺樹脂或苯并噁嗪樹脂以及以上樹脂的改性樹脂。
3.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于液態(tài)成型工藝改善泡沫與織物粘接質量的方法， 其特征是，所述的泡沫為聚苯乙烯、聚氨酯、聚甲基丙烯酰亞胺、聚氰酸酯、聚醚酰亞胺或聚苯硫醚為基礎樹脂的各種規(guī)格的剛性泡沫材料。
4.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于液態(tài)成型工藝改善泡沫與織物粘接質量的方法， 其特征是，所述的織物是玻璃纖維、碳纖維、芳綸纖維、聚酰胺纖維、超高分子量聚乙烯纖維、聚酯纖維、玄武巖纖維、天然植物纖維中的一種或幾種上述纖維的混編體，其織造形式是各種織物結構和面密度的機織物、針織物、編織物、或無紡布非屈曲織物。
5.根據(jù)權利要求1所述的一種適用于液態(tài)成型工藝改善泡沫與織物粘接質量的方法， 其特征是，適用的液態(tài)成型工藝纖維體積含量范圍為30% 65%。
全文摘要
本發(fā)明屬于復合材料制備技術，涉及一種適用于液態(tài)成型工藝改善泡沫與織物粘接質量的方法。本發(fā)明針對液態(tài)成型(真空輔助樹脂滲透)工藝成型壓力低的特點，采用物理涂覆成型樹脂或粘貼樹脂膠膜的方法，提高泡沫夾芯復合材料的粘結質量，尤其對于一些特殊織物(如非屈曲織物)。本發(fā)明無需對泡沫進行特殊處理，適應性較強。本發(fā)明直接采用樹脂本體或與樹脂本體兼容的樹脂對泡沫表面進行直接涂覆或預聚制備成膠膜進行鋪貼，在不改變或輕微調整液態(tài)成型(真空輔助樹脂滲透)工藝參數(shù)的前提下有效改善真空輔助樹脂滲透成型工藝制備的泡沫夾芯復合材料的界面粘接質量。
文檔編號B32B27/12GK102173113SQ201010583208
公開日2011年9月7日 申請日期2010年12月13日 優(yōu)先權日2010年12月13日
發(fā)明者包建文, 張明, 張連旺, 李曄, 鐘翔嶼, 陳祥寶 申請人:中國航空工業(yè)集團公司北京航空材料研究院