[发明专利]一种复合材料容器干法缠绕成型方法

说明书

本发明涉及一种复合材料容器干法缠绕成型方法，包括：加热预浸纱或预浸带，将其缠绕至预先经表面处理的模具或内衬/嵌件的表面，形成容器的复合材料层；在复合材料层表面选择缠绕具有收缩能力的有机薄膜，常压或加压固化；固化完成后将工件冷却，卸除模具以及有机薄膜，得到复合材料容器。本发明成型周期短，生产效率高，得到的复合材料容器具有力学稳定性好，承压能力稳定高，产品重量和尺寸精度高，内部均匀、致密，质量重复性好等特点，适合用于军用、民用领域。

技术领域

本发明属于复合材料领域，特别涉及一种复合材料容器干法缠绕成型方法。

背景技术

干法缠绕是在纤维湿法缠绕、布带卷绕基础上发展起来的新工艺。而使用传统纤维湿法缠绕成型的复合材料容器，具有需要一次成型厚度有限、纤维实际线形不稳定、成型过程中毛坯易变形、生产周期长、产品树脂含量高且控制精度差、产品承压能力低且控制精度差、产品重量和尺寸精度低、需要二次机械加工、内部不均匀、质量重复性低等缺点。

CN201510541340公开了一种碳纤维复合材料传动轴管干法缠绕成型方法，其成型过程中采用通过对模具进行加热的方法。这种方法能耗大，仅适用于成型温度较低的有限树脂种类，不适合高成型温度树脂体系和成型低导热内衬/嵌件或较大厚度的复合材料件，且在复合材料毛坯层中的厚度和表面均存在温度梯度，毛坯容易发生变形，缠绕张力大小受限，影响复合材料层的成型效果。同时，其在复合材料毛坯层表面缠绕一层硅胶膜或者PET膜后再进行固化，对于不需要加压的干法缠绕毛坯层会造成浪费，对于需要施加较大固化压力的干法缠绕毛坯使用一层硅胶膜或PET膜均满足不了固化要求，对于需要其他大小固化压力的干法缠绕毛坯可以使用其它不同层数的有机薄膜或不同种类的薄膜。

发明内容

本发明所要解决的技术问题是提供一种复合材料容器干法缠绕成型方法，该方法与模具加热的干法缠绕成型工艺相比，成型厚度和树脂类型不受限制，纤维线形保持的更加稳定，成型过程和固化过程控制更为灵活有效，产品内部均匀性更好，力学稳定性更高，能源动力成本可以得到节约控制，适用产品领域更广。

本发明提供了一种复合材料容器干法缠绕成型方法，包括：

(1)加热预浸纱或预浸带，将其缠绕至预先经表面处理的模具或内衬/嵌件的表面，形成内压容器的复合材料层；

(2)缠绕完成后，在复合材料层表面选择缠绕具有收缩能力的有机薄膜，常压或加压固化；固化完成后将工件冷却，卸除模具以及有机薄膜，得到复合材料容器。

所述步骤(1)中的预浸纱或预浸带通过热固性或热塑性树脂浸渍纤维或织物而得，树脂含量精度小于±5％、宽度精度小于±2mm。

所述步骤(1)中加热预浸纱或预浸带至其表面出现适宜的树脂粘度，但不会使预浸纱或预浸带中的树脂发生凝胶。

所述加热方式为热风、辐射、纤维导热或热辊。

所述步骤(1)中的表面处理包括模具表面的清洗、涂覆脱模剂或贴脱模布、金属或非金属材质的内衬/嵌件表面的粗糙化或活性化、喷涂或贴覆过渡层处理中的一种或几种。

所述步骤(1)中的模具为金属或非金属模具；内衬/嵌件为金属或非金属的内衬/嵌件。

所述步骤(1)中的缠绕使预浸纱或预浸带按设计的线形缠绕于经表面处理的模具或内衬/嵌件表面。

优选的，所述步骤(1)中的缠绕工艺参数为：缠绕温度精度小于±8℃，预浸纱/带宽度精度小于±2mm，缠绕张力不大于纤维断裂强力的80％，缠绕速度不大于200m/min。

所述步骤(1)和(2)中的缠绕方式包括螺旋、平面或环向。

所述步骤(2)中的固化温度和加压固化的压力根据预浸纱/带中的树脂反应特性确定。