[发明专利]复合材料防热承力筒及其制备方法

权利要求书

1.一种复合材料防热承力筒，所述防热承力筒是以树脂体系为基体、以叠加后的多层二维纤维布作为增强体，所述防热承力筒的筒壁包括位于内层的承力层和设于外层的防热层，其特征在于：所述承力层和防热层是经由一体化成型制得，所述承力层和防热层采用相同的基体材料，且承力层和防热层之间无明显的过渡分界面或连接面。

2.根据权利要求1所述的复合材料防热承力筒，其特征在于：所述承力层和防热层采用不同的增强体材料；所述承力层中的增强体材料为穿刺缝合后的多层二维碳纤维布，所述二维碳纤维布包括无纺布、单向布、平纹布、斜纹布、缎纹布中的至少一种；所述防热层中的增强体材料为穿刺缝合后的多层二维石英纤维布，所述二维石英纤维布包括无纺布、单向布、平纹布、斜纹布、缎纹布中的至少一种；所述承力层中的增强体材料和防热层中的增强体材料经穿刺缝合后形成筒体增强体材料。

3.根据权利要求2所述的复合材料防热承力筒，其特征在于：所述穿刺缝合选用的穿刺缝合线为碳纤维纱、芳纶纤维纱、石英纤维纱中的一种，穿刺缝合密度为3mm×3mm～20mm×20mm，所述穿刺缝合的缝合线迹为链式线迹或锁式线迹。

4.根据权利要求1、2或3所述的复合材料防热承力筒，其特征在于：所述防热承力筒的筒体内壁上布设有多条沿筒体母线方向的局部加强筋。

5.根据权利要求4所述的复合材料防热承力筒，其特征在于：所述局部加强筋是以树脂体系为基体、以叠加后的多层二维纤维布作为增强体，所述局部加强筋与所述筒体是经由一体化成型制得，所述局部加强筋和筒体采用相同的基体材料，且局部加强筋和筒体之间无明显的过渡分界面或连接面。

6.根据权利要求5所述的复合材料防热承力筒，其特征在于：所述局部加强筋中的增强体材料为穿刺缝合后的多层二维碳纤维布，所述二维碳纤维布包括无纺布、单向布、平纹布、斜纹布、缎纹布中的至少一种；所述局部加强筋中的增强体材料与所述筒体的增强体材料经穿刺缝合后成为一整体。

7.根据权利要求1、2或3所述的复合材料防热承力筒，其特征在于：用作所述基体的树脂体系为氰酸酯树脂体系；所述承力层和防热层中增强体材料的体积含量均为40%～70%。

8.根据权利要求1、2或3所述的复合材料防热承力筒，其特征在于：所述承力层与防热层的厚度比为（1～5）∶1。

9.一种如权利要求1～8中任一项所述的复合材料防热承力筒的制备方法，所述制备方法采用RTM工艺进行整体成型，包括以下步骤：

（1）制作模具：根据所述防热承力筒的形状结构设计并制作用于成型的阴模和阳模，其中，所述阳模辅之有有机硅树脂制备的柔性软模；

（2）制备预成型体：根据所述防热承力筒的形状结构分别裁剪承力层用增强体材料、防热层用增强体材料和局部加强筋用增强体材料，并用穿刺缝合线按照给定的缝合密度和缝合线迹将所述承力层用增强体材料、防热层用增强体材料和局部加强筋用增强体材料进行穿刺缝合，得到一体化的纤维预成型体；

（3）合模：将步骤（2）中的纤维预成型体置于步骤（1）中的阴模和阳模之间，然后合模，检查模具系统气密性，并预热至80℃～100℃；

（4）注射：调配树脂体系，预热至80℃~100℃后通过抽真空系统和注胶系统将其注射到步骤（3）后形成的模具型腔中；

（5）固化：将步骤（4）后的模具系统放入烘箱中，按照相应的固化制度进行固化成型；

（6）后处理：固化完成后，脱模，修整，经后固化得到复合材料防热承力筒。

10.根据权利要求9所述的制备方法，其特征在于：所述步骤（4）中的树脂体系包括用作基体树脂的氰酸酯树脂、主催化剂和副催化剂；所述主催化剂为有机金属化合物中的一种，主催化剂的用量为所述氰酸酯树脂质量的0.1%～1.0%；所述副催化剂为壬基酚，副催化剂的用量为所述氰酸酯树脂质量的1%～10%；抽真空时的模具真空度控制在-0.05MPa～-0.1MPa；注胶时的注射压力控制在0.01MPa～0.1MPa；

所述步骤（5）中的固化制度按以下流程进行：a）在80℃～100℃下保温2h～4h；b）在100℃～120℃下保温1h～3h；c）在120℃～140℃下保温1h～3h；d）在140℃～160℃下保温1h～3h；e）在170℃～190℃下保温1h～3h；f）在190℃～210℃下保温1h～3h；

所述步骤（6）中的后固化是指在210℃～230℃下保温2h～4h。