[发明专利]通用式、高成品率的炭泡沫复合材料模具及制备方法

说明书

本发明提供了一种通用式、高成品率的炭泡沫复合材料模具及制备方法，涉及复合材料成型模具的技术领域，获取炭泡沫模具基体，制备炭泡沫模具基体的弧形接触面，获取预浸润的第一蒙皮纤维束，将第一蒙皮纤维束沿等高度方向缠绕在弧形接触面上，并形成弧形接触面之上的蒙皮粘接底层，在蒙皮粘接底层上涂覆粘接剂并形成粘接层，将第二蒙皮纤维织物自低向高铺贴在粘接层上，高温固化处理得到炭泡沫复合材料模具。通过本方案极大缓解了复合材料模具在有高度差的弧形接触面上的蒙皮易变形的问题，提升了复合材料模具的使用寿命、提升了产品的成品率。

技术领域

本发明涉及新型复合材料领域，尤其是涉及一种可实现通用式、高成品率的新型炭泡沫复合材料模具及该炭泡沫复合材料模具的制备方法、制备工艺。

背景技术

先进复合材料因其优良性能得到了迅速发展，并已成为航空航天领域的基本材料。广泛使用复合材料，需要在保障复合材料高质量结构的基础上继续降低其产品成本，在复合材料的产品成本中，大约75％来源于成型工艺。

复合材料模具(Composite tooling)广泛应用于地铁车厢、风机叶片等领域，现有的复合材料模具多采用石膏、伐木等材质，与合金钢模具相比，这种材质的复合材料模具成本大幅降低，但是复合材料模具的热膨胀系数匹配度较差，制备出的产品性能一般。

为了提升复合材料模具的热膨胀系数的匹配度，近年行业中提出了基于炭泡沫的复合材料模具，现有的炭泡沫复合材料模具形状并不限于常规的平面，而是存在有高度差的弧形面，在炭泡沫复合材料的制备过程中需要在具有高度差的弧形面上涂覆粘接剂并继续铺贴蒙皮，由于粘接剂通常是可流动的液态状态，而铺贴蒙皮的过程需要耗费较长的时间，因此粘接剂形成的粘接层厚度随弧形面的高度差而有区别，弧形面越低的位置上粘接层由于粘接剂由于向低位置流动而越厚。粘接层厚度不一致导致蒙皮与炭泡沫的粘接强度不同，特别的，由于粘接层厚度不一致导致复合材料模具在温度变化时蒙皮与炭泡沫膨胀系数不同而易加剧了了蒙皮的变形进程，导致炭泡沫复合材料模具的使用寿命极大减少。

发明内容

本发明旨在提出一种通用式、高成品率的炭泡沫复合材料模具及制备方法，以缓解由于粘接层厚度不一致导致复合材料模具在温度变化时蒙皮与炭泡沫膨胀系数不同导致的蒙皮变形进程，导致炭泡沫复合材料模具寿命减少的技术问题。

为达到上述目的，本发明的技术方案是这样实现的：

一种通用式、高成品率的炭泡沫复合材料的制备方法，包括如下步骤：

获取炭泡沫模具基体；

制备炭泡沫模具基体的弧形接触面；

获取预浸润的第一蒙皮纤维束，将第一蒙皮纤维束沿等高度方向缠绕在弧形接触面上，并形成弧形接触面之上的蒙皮粘接底层；

在蒙皮粘接底层上涂覆粘接剂并形成粘接层，将第二蒙皮纤维织物自低向高铺贴在粘接层上；

高温固化处理得到炭泡沫复合材料模具。

进一步的，所述炭泡沫模具基体的密度为0.2g-0.8g/cm3，所述炭泡沫模具基体的压缩强度至少为1.5Mpa。

进一步的，所述制备炭泡沫模具基体的弧形接触面的步骤包括：

切割获取弧形接触底面。

在弧形接触底面上沿等高方向切割等高槽，形成包含多个等高槽的弧形接触面。

进一步的，所述等高槽的槽宽大于第一蒙皮纤维束的纤维丝直径，当第一蒙皮纤维束缠绕在弧形接触面上时，所述第一蒙皮纤维束的纤维丝缠绕容置于等高槽中。

进一步的，所述将第一蒙皮纤维束沿等高度方向缠绕在弧形接触面上的步骤包括：