碳纖維復合材料層合結(jié)構(gòu)的制作方法
【技術(shù)領(lǐng)域】
[0001]本實用新型涉及一種碳纖維復合材料層合結(jié)構(gòu)。
【背景技術(shù)】
[0002]用預浸料成型復合材料結(jié)構(gòu)通常的過程為:直接用預浸料鋪放至期望厚度的層合板(期間根據(jù)需要可有預抽過程)，封袋后將層合板放入烘箱或熱壓罐，在一定溫度、壓力和時間下固化成型。
[0003]當層合板結(jié)構(gòu)較厚，且所采用的預浸料體系在固化過程中流膠量較大時，遠離模具表面的鋪層由于靠近吸膠材料，導致流膠量較多；靠近模具表面的鋪層和中部鋪層遠離吸膠材料，流膠量較少。這樣，在固化過程中容易造成層合板在厚度方向上吸膠不均勻，使板內(nèi)產(chǎn)生樹脂不均、孔隙、疏松等缺陷，這會極大降低復合材料結(jié)構(gòu)的力學性能。圖1為現(xiàn)有技術(shù)中通常固化預浸料層合板的裝袋示意圖:將模具上鋪放層合板，在層合板周圍放上與其高度大致相等的擋條，再依次放上脫模布、吸膠布、隔離膜、均壓板、透氣氈和真空袋等輔助材料，最后用密封膠將真空袋嚴密封緊、防止漏氣，再將該系統(tǒng)放入熱壓罐中按照一定的固化制度進行固化。
[0004]由于脫模布和吸膠布均在層合板表層，如圖2所示，在固化過程中，二者會吸收層合板中的樹脂，使得層合板頂部鋪層的流膠量較多、樹脂含量較少；而層合板中部或底部沒有大面積接觸吸膠材料，因此流膠量較少、樹脂含量較高，這會造成層合板的頂部和底部出現(xiàn)樹脂含量梯度，即樹脂含量不均。當層合板厚度越大時，這一問題尤為明顯。層合板內(nèi)出現(xiàn)樹脂含量不均勻，易使板內(nèi)產(chǎn)生孔隙、疏松等缺陷，這會極大降低復合材料結(jié)構(gòu)的力學性會K。
【實用新型內(nèi)容】
[0005]本實用新型旨在提出一種較厚的層合板在固化過程中得到沿厚度方向吸膠均勻的層合板，這有利于降低復合材料結(jié)構(gòu)中樹脂分布不均、孔隙、疏松等缺陷，從而提高復合材料的力學性能和抗疲勞性能。
[0006]為了解決厚層合板沿厚度方向上吸膠不均勻的問題，本實用新型的技術(shù)解決方案是:
[0007]一種復合材料層合板結(jié)構(gòu)，包括依次交替鋪放的主體預浸料層合板、吸膠層(期間根據(jù)需要進行預抽)，吸膠層鋪層面積大于主體預浸料層合板的面積，各吸膠層連接有透氣材料(如特種纖維材料)，在主體預浸料層合板的周圍設(shè)有擋條，擋條的高度與主體預浸料層合板的高度相等，透氣材料穿過擋條；主體預浸料層合板、吸膠層共同上方依次鋪放有輔助材料，輔助材料包括脫模布、吸膠布、隔離膜、均壓板、透氣氈和真空袋。
[0008]為了保證該層合板在固化過程中吸膠通道流暢，使得加入的吸膠層鋪層面積大于主體預浸料層合板的面積，并使加入的吸膠層與系統(tǒng)吸膠材料連接成導氣通道。
[0009]進一步地，所述吸膠層為玻纖布、碳纖維干紗布或比主體預浸料樹脂含量更低的預浸料材料。
[0010]進一步地，碳纖維復合材料層合板厚度大于5mm。
[0011]進一步地，吸膠層的四周邊緣超出主體預浸料層合板的四周邊緣3-5_，使其與系統(tǒng)吸膠材料連接成通道，以有助于樹脂滲流，以保證所述復合材料層合板在固化過程中吸膠通道流暢、均勻。
[0012]本實用新型的有益效果是:相比于傳統(tǒng)鋪層方法制作的厚層合板，本實用新型的厚層合板內(nèi)樹脂分布均勻、缺陷少，其耐疲勞性、沖擊韌性等力學性能均得到極大提高，滿足且適用于多種服役、應(yīng)用要求。解決了厚度大于5_的預浸料層合板在固化過程中出現(xiàn)的在層合板厚度方向上吸膠不均勻的問題。
【附圖說明】
[0013]圖1為常用的層合板固化裝袋系統(tǒng)示意圖；
[0014]圖2為傳統(tǒng)的層合板在固化過程中，容易在層合板頂部和層合板底部出現(xiàn)吸膠量差異的示意圖；
[0015]圖3為在層合板的合適厚度位置插入吸膠層的示意圖；
[0016]圖4為插入吸膠層的連續(xù)步驟的示意圖，是為了鋪放設(shè)計厚層合板的連續(xù)操作；
[0017]圖5為鋪放至層合板的最終設(shè)計厚度后的示意圖，它包含了多個層合板和吸膠層，但二者總體厚度與設(shè)計厚度大致相當，且頂部沒有放入吸膠層，是為了最后裝袋時放上脫模布、吸膠布等材料；
[0018]圖6為透氣材料連接各個吸膠層的側(cè)視圖；
[0019]圖7為透氣材料連接各個吸膠層的俯視圖；
[0020]圖8為改進后的層合板鋪放工藝的裝袋示意圖。
[0021]其中:O1-模具，02-層合板，03-吸膠層，04-擋條，05-透氣材料，06-脫模布，07-吸膠布，08-隔離膜，09-均壓板，10-透氣氈，11-真空袋，12-密封膠。
【具體實施方式】
[0022]下面結(jié)合附圖詳細說明本實用新型的優(yōu)選實施例。
實施例
[0023]一種復合材料層合板結(jié)構(gòu)，如圖8所示，包括依次交替鋪放的主體預浸料層合板02、吸膠層03，吸膠層03鋪層面積大于主體預浸料層合板02的面積，各吸膠層03連接有透氣材料05，在主體預浸料層合板02的周圍設(shè)有擋條04，擋條04的高度與主體預浸料層合板02的高度相等，透氣材料05穿過擋條04 ;主體預浸料層合板02、吸膠層03共同上方依次鋪放有輔助材料，輔助材料包括脫模布06、吸膠布07、隔離膜08、均壓板09、透氣氈10和真空袋11。吸膠層03為玻纖布、碳纖維干紗布或比主體預浸料樹脂含量更低的預浸料材料。
[0024]為了保證在固化過程中吸膠通道流暢，使得加入的吸膠層03鋪層面積大于主體預浸料層合板02的面積，并使加入的吸膠層03與系統(tǒng)透氣材料05連接成導氣通道。
[0025]實施例為一種在用預浸料鋪疊復合材料層合板結(jié)構(gòu)的過程中，在層合板02鋪放至一定厚度時，適當?shù)募尤氩＠w布或碳纖維干紗布或更低樹脂含量的預浸料，使層合板02在固化后得到沿厚度方向吸膠均勻的結(jié)構(gòu)。適用于厚度較大、樹脂含量較高的層合板02的固化。零吸膠工藝或采用零吸膠預浸料的鋪放不適用此法。
[0026]實施例能夠避免出現(xiàn)圖2中頂部02a和底部02b出現(xiàn)樹脂含量梯度，使得層合板02在厚度方向上的樹脂含量均勻，以提高其力學性能。
[0027]為了解決厚層合板吸膠不均勻的問題，實施例按圖3所示的方法進行鋪放，即在模具01上鋪放一定厚度的層合板021后，不是繼續(xù)鋪放主體預浸料鋪層，而是鋪放一層或一定厚度的玻纖布或碳纖維干紗或更低樹脂含量的預浸料031。由于031的樹脂含量低于層合板021的樹脂含量，因此在固化過程中，031會起到吸收層合板021內(nèi)樹脂的作用。
[0028]玻纖布或碳纖維干紗或更低樹脂含量的預浸料031的厚度需按照具體的層合板的力學性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計、層合板02總體吸膠量等要求進行設(shè)計。
[0029]如圖4，繼續(xù)在031上鋪放主體預浸料鋪層022，然后再在層合板022上鋪放一層或一定厚度的玻纖布或碳纖維干紗或更低樹脂含量的預浸料032。
[0030]再一次的，玻纖布或碳纖維干紗或更低樹脂含量的預浸料032的厚度需按照具體的層合板的力學性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計、層合板02總體吸膠量等要求進行設(shè)計。
[0031]按上述操作依次鋪放層合板021、吸膠層031、層合板022、吸膠層032、…、層合板02n-l、吸膠層03n-l、層合板02η，直到鋪放到層合板02的總體厚度，如圖5所示。
[0032]同樣的，層合板021、吸膠層031、層合板022、吸膠層032、…、層合板02η_1、吸膠層03η-1、層合板02η的厚度需按照具體的層合板的力學性能、結(jié)構(gòu)設(shè)計、層合板02總體吸膠量等要求進行設(shè)計。
[0033]在鋪放期間，根據(jù)需要對所得的層合板進行預抽，以保證壓實良好。
[0034]為了保證插入層合板02中的吸膠層031、032、…、03η_1在固化過程中有效的吸膠，用透氣材料05將各吸膠層連接起來后，穿過擋條04，使其與外部抽氣系統(tǒng)保持通暢。連接的側(cè)面示意圖如圖6所示，連接的平面示意圖如圖7所示。
[0035]在層合板02周圍放上與其高度大致相等的擋條04，再在層合板02η上依次放上脫模布06、吸膠布07、隔離膜08、均壓板09、透氣氈10和真空袋11等輔助材料，最后用密封膠12將真空袋11嚴密封緊、防止漏氣，如圖8所示。再將該系統(tǒng)放入熱壓罐中按照一定的固化制度進行固化，最后得到樹脂分布均勻的層合板結(jié)構(gòu)。
【主權(quán)項】
1.一種碳纖維復合材料層合結(jié)構(gòu)，其特征在于:包括依次交替鋪放的主體預浸料層合板、吸膠層，吸膠層鋪層面積大于主體預浸料層合板的面積，各吸膠層連接有透氣材料，在主體預浸料層合板的周圍設(shè)有擋條，擋條的高度與主體預浸料層合板的高度相等，透氣材料穿過擋條；主體預浸料層合板、吸膠層共同上方依次鋪放有輔助材料，輔助材料包括脫模布、吸膠布、隔離膜、均壓板、透氣氈和真空袋。
2.如權(quán)利要求1所述的碳纖維復合材料層合結(jié)構(gòu)，其特征在于:所述吸膠層為玻纖布、碳纖維干紗布或比主體預浸料樹脂含量更低的預浸料材料。
3.如權(quán)利要求1或2所述的碳纖維復合材料層合結(jié)構(gòu)，其特征在于:碳纖維復合材料層合板厚度大于5mm。
4.如權(quán)利要求1或2所述的碳纖維復合材料層合結(jié)構(gòu)，其特征在于:吸膠層的四周邊緣超出主體預浸料層合板的四周邊緣3-5mm。
【專利摘要】本實用新型提供一種碳纖維復合材料層合結(jié)構(gòu)，包括依次交替鋪放的主體預浸料層合板、吸膠層，吸膠層鋪層面積大于主體預浸料層合板的面積，各吸膠層用透氣材料連接起來，在主體預浸料層合板的周圍設(shè)有擋條，擋條的高度與主體預浸料層合板的高度相等，透氣材料穿過擋條；主體預浸料層合板、吸膠層共同上方依次鋪放有輔助材料，輔助材料包括脫模布、吸膠布、隔離膜、均壓板、透氣氈和真空袋。本實用新型的厚層合板內(nèi)樹脂分布均勻、缺陷少，其耐疲勞性、沖擊韌性等力學性能均得到極大提高。本實用新型的結(jié)構(gòu)設(shè)計能夠解決厚度大于5mm的預浸料層合板在固化過程中出現(xiàn)的沿層合板厚度方向上吸膠不均勻的問題。
【IPC分類】B32B17-04, B32B9-04
【公開號】CN204296130
【申請?zhí)枴緾N201420691177
【發(fā)明人】方宜武, 王巖潔, 吳維維, 鄭曉謙, 李瑩瑩, 夏斯將
【申請人】江蘇恒神股份有限公司
【公開日】2015年4月29日
【申請日】2014年11月18日