[发明专利]一种纤维增强树脂基复合材料夹芯管的湿法缠绕成型方法

说明书

技术领域

本发明涉及复合材料夹芯管的湿法缠绕成型工艺。

背景技术

复合材料夹芯管因为具有高比强度、高比刚度，优良的耐腐蚀，抗扭转性 能，应用日益广泛。但目前的制备方法多采用手糊或预浸料铺贴工艺，制备工 艺存在生产效率低，或成本高等缺点。

发明内容

本发明为了解决现有复合材料夹芯管成型工艺成本高、效率低的问题，进 而采用一种湿法缠绕纤维增强树脂基复合材料夹芯管的成型工艺。

本发明的方案是：一种纤维增强树脂基复合材料夹芯管的湿法缠绕成型方 法，按照以下步骤实现：1)模具处理：对成型复合材料夹芯管的模具进行除污 处理，并在其表面均匀涂上脱模剂；2)夹芯材料定型：对于硬质泡沫材料，在 外径比内蒙皮外径大0.5-1mm的圆柱形模具上发泡成型，或者是采用泡沫板先 机械加工成圆环，其内径比内蒙皮外径大0.5-1mm，再采用胶接的方式成型，硬 质泡沫管制作完成以后，对半切开，并对端部进行倒角处理；3)内蒙皮成型： 采用湿法缠绕工艺，按照事先设计好的缠绕线型完成内蒙皮的成型，同时保证 内蒙皮表面胶液富余；4)夹芯结构层成型：内蒙皮缠绕完成后，将两半硬质泡 沫紧密贴覆于内蒙皮表面，保证两半对接缝隙为1-2mm，然后于泡沫对接缝隙 处填补结构胶；5)外蒙皮成型：结构胶凝胶以后，将表面多余的结构胶刮除， 然后采用湿法缠绕工艺，按照事先设计好的缠绕线型完成外蒙皮的成型；6)旋 转固化：将缠绕完成的复合材料夹芯管放入固化炉内，旋转固化；7)脱模后处 理：复合材料夹芯管固化完成后，自然降温至60℃以下，取出脱模，并加工处 理两个端面，得到纤维增强树脂基复合材料泡沫夹芯管。

以上方法是针对硬质泡沫材料的，针对可定型轻质泡沫，本发明还可按以 下步骤实现：1)模具处理：对成型复合材料夹芯管的模具进行除污处理，并在 其表面均匀涂上脱模剂；2)夹芯材料定型：对于可定型轻质泡沫，选择外径尺 寸比内蒙皮外径大0.5-1mm的圆柱型模具进行定型，将整块轻质泡沫紧密贴覆 于模具上进行热定型，热定型温度和时间由轻质泡沫材质决定，定型完成后自 然冷却2～3h，最后对其两端进行倒角处理；3)内蒙皮成型：采用湿法缠绕工艺， 按照事先设计好的缠绕线型完成内蒙皮的成型，同时保证内蒙皮表面胶液富余； 4)夹芯结构层成型：内蒙皮缠绕完成以后，将定型好的轻质泡沫从模具一侧套 在内蒙皮上，为了保证泡沫与内蒙皮的紧密贴合，需要将对接缝处多余的泡沫 切割，对接缝隙约为1-2mm,，然后于对接缝处填补结构胶，并用热收缩带勒紧； 5)外蒙皮成型：结构胶凝胶以后，将表面多余的结构胶刮除，然后采用湿法缠 绕工艺，完成泡沫结构表面一层环向层的缠绕，放入固化炉中，旋转初固化， 然后冷却至室温，再按照事先设计好的缠绕线型完成外蒙皮的成型；6)旋转固 化：将缠绕完成的复合材料夹芯管放入固化炉内，旋转固化；7)脱模后处理： 复合材料夹芯管固化完成后，自然降温至60℃以下，取出脱模，并加工处理两 个端面，得到纤维增强树脂基复合材料泡沫夹芯管。

针对蜂窝材料，本发明还可以按以下步骤实现：1)模具处理：对成型复合 材料夹芯管的模具进行除污处理，并在其表面均匀涂上脱模剂；2)内蒙皮成型： 采用湿法缠绕工艺，按照事先设计好的缠绕线型完成内蒙皮的缠绕，缠绕完成 后放入固化炉旋转固化，固化完成后自然降温至60℃以下；3)夹芯结构层成型： 将模具从固化炉中拉出来，直接对内蒙皮表面进行粗打磨，之后贴上1～2层胶 膜，然后将蜂窝紧密贴覆于内蒙皮表面，蜂窝搭接处使用胶膜粘结，最后真空 袋压进行热定型。定型完成后，自然降温至60℃以下，再对蜂窝结构两端进行 倒角处理；4)外蒙皮成型：在蜂窝结构表面贴上1～2层胶膜，确保树脂无法流 入蜂窝孔内，然后采用湿法缠绕工艺，完成蜂窝结构表面一层环向层的缠绕， 放入固化炉中，旋转初固化，然后冷却至室温，再按照事先设计好的缠绕线型 完成外蒙皮的成型；5)旋转固化：将缠绕完成的复合材料夹芯管放入固化炉内， 旋转固化；6)脱模后处理：复合材料夹芯管固化完成后，自然降温至60℃以下， 取出脱模，并加工处理两个端面，得到纤维增强树脂基复合材料蜂窝夹芯管。

所述增强纤维为碳纤维、玻璃纤维、芳纶纤维中的一种或几种混合。

所述硬质泡沫为聚氨酯泡沫；所述轻质泡沫为PET泡沫；所述蜂窝为芳纶 纸蜂窝。

所述夹芯结构层定型步骤中热定型是采用真空袋压热定型。